中国实验快堆电加热系统检修经验探讨

吴东文 杨宁

摘要：电加热系统是中国实验快堆不可缺少的重要组成部分，尽管结构和组成并不十分复杂，但数量庞大，长期运行不可避免要出现各种故障情况，影响中国实验快堆的正常运行。有必要针对电加热系统调试检修过程中出现的各类型故障，总结故障共因，固化处理流程，并提出后续合理可行的的改进方案。

关键词：中国实验快堆;钠循环泵电机变频柜;检修

一、概述

中国实验快堆作为国内首座钠冷快中子增殖反应堆堆，由于钠的优良传热性质，加上不需要增加压力来防止冷却剂沸腾，因此，在世界范围内，所有已运行着的主要快堆，都选择了液态金属钠作为冷却剂。因为金属钠在常温条件下为固态，依据中国实验快堆的运行要求，需将其加热至200℃以上，因此需要为钠存储或流经的核岛工艺系统的管道、阀门和设备设置电加热系统，一方面提供加热、保温、防止液态钠凝固，另一方面防止在异常工况下流经的高温钠对管道、阀门和设备造成热冲击。另外，对可能产生钠蒸汽的一些管道和设备同样需要电加热，防止钠蒸汽冷却凝华在内壁上，致使管道、阀门设备堵塞。电加热系统包括一、二回路充排钠系统电加热、一、二回路钠净化系统电加热、一、二回路钠分析系统电加热、二回路主冷却系统电加热、蒸汽发生器事故保护系统电加热、事故余热排出系统电加热和事故余热排出系统的钠分析系统电加热。

二、电加热控制系统组成

中国实验快堆电加热控制系统主要由电加热控制柜、接线箱、电加热丝（电加热器）以及PLC控制等组成，管道和规则容器主要采用铠装式电加热丝作为加热设备，其他例如钠阀、钠流量计等异型设备采用定制铸铝或铸铜加热器作为加热设备。电加热系统电气控制分为两类：一种采用单相或三相固态调压模块（即能调压，也能控制电流通、断）进行控制，用于正常和可靠供电的电加热系统;一种采用接触器通、断电流进行控制，用于应急供电的电加热系统。电加热控制系统示意图见图1.

三、电加热系统异常统计说明

经过多年的摸索和实践，并参考国外类似快堆的维修经验，目前确定的电加热系统故障主要分为以下几个类别，详见表1。

四、异常原因分析

针对上节所整理的故障内容，结合现场的实际情况，判断产生故障的原因主要为以下几个原因：

电加热丝是利用金属压片断续焊接的方式固定在涉钠容器或管道上，因长期发热运行会引起的热胀冷缩情况，导致电加热丝与其所焊接的容器或管道贴合不够紧密，电加热丝产生的热量无法快速传递出去，而电加热丝外部覆盖有保温层，常规巡检无法看到内部保温层的内部情况;同时在现场工作中，有可能产生挤压管道保温层的情况，同样会导致电加热丝与其所焊接的容器或管道贴合不够紧密，以及可能产生接地故障，最终影响电加热丝的寿命和性能。

电加热控制柜运行时，固态调压模块会产生较大热量，虽然其自身带有散热器，但最终的热量还是会在柜内聚集，加速柜内元器件的老化。同时，控制柜内的电位器、直流电源变换器、接线端子等其他元器件在通电工作时也会产生热量，引起设备老化，

采用电位器控制移相调压装置的导通角，由于電位器长期运行导致的老化问题，引起其性能不稳定，进而影响固态移相调压模块的输出产生问题。

五、维修改进建议

针对电加热维修故障复杂多样，判断困难，总结出一套检修方法，工作流程图见图2。

六、结语：

电加热系统作为中国实验快堆重要的辅助系统，是反应堆正常运行的保障之一，必须确保其能够稳定可靠地工作，发现异常及时处理。通过大量的检修的经验积累，总结出电加热系统的维修流程，编制电加热系统维修手册，将良好实践落实到检修规程中，对今后电加热故障的判断处理提供了技术支持。不仅能提高检修效率，缩短检修时间，也为中国实验快对长期稳定运行在电加热系统方面做好充足的技术支撑。

作者简介：吴东文（1980—），男，北京市，高级工程师，2002年毕业于哈尔滨工业大学电气工程及自动化专业，现从事反应堆工程技术研究部研究堆运维工作