EPR与CPR1000热态功能试验对比分析

陶志山

（中广核核电运营有限公司，深圳 518124）

0 概述

国内南方某核电项目EPR机组为中法联合设计、共同建造的基于EPR（欧洲第三代先进压水堆）技术的CEPR（中国的EPR）技术品牌机组，CEPR充分吸收了法国N4核电站和德国KONVOI核电站的设计、建造和运营的成熟经验，并结合了国内标准体系的应用和CPR1000核电项目建设的良好实践，满足中国法律法规的相关要求。

热态功能试验（简称热试，HFT）是核蒸汽供应系统（Nuclear Steam Supply System，NSSS）首次在无核燃料装载的情况下升温升压，之后又降温降压的过程中进行的试验，在整个试验过程中尽可能模拟核电机组实际运行条件，包括模拟在典型的温度、压力和流量下预期的运行事件，并进行有关的试验。

该核电项目1号机组作为EPR全球首堆工程，受制于三废系统调试、DCS改造，将热试分为前期阶段（严格上属于热试准备阶段工作）和升温升压阶段。该项目1号机组于2016年11月初开始热试前期阶段试验，在热态功能试验前期阶段，主要执行电源切换试验（BAS）、一回路充水排气、抽真空、系统缺陷处理及主泵再验证等工作。1号机组于2017年3月初进入升温升压阶段，开展相关试验。

本文主要介绍EPR机组热试的首堆试验、一回路钝化、失电试验、非核冲转等试验项目安排情况，并与CPR1000机组热试试验安排情况进行简要对比和分析。

1 EPR首堆试验

该核电项目1号机组作为EPR机组首堆，需要开展为验证EPR设计新理念核新特征所必须进行的试验（First Of A Kind ，FOAK），EPR堆型FOAK试验分成三类：（1）FPOT （First Plant Only Test） EPR：仅需全球EPR首台机组上进行的试验；（2）FPOT XXX仅需在每一个EPR项目的首台机组上进行的试验；（3）FOAK （non-FPOT）对EPR新特点进行验证的试验，需要在每个机组上进行的试验。

经过分析对比，该项目梳理确定了热试阶段有13项 FPOT 首堆试验[1]，首堆试验分为FPOT EPR 和FPOT TS1 两类，试验项目详见表1。

表1 EPR热试阶段首堆试验

2 一回路钝化

一回路钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，铁、铬、镍、锆和铝等金属的钝化一般可以用成相膜理论解释。金属的钝化是由于金属和介质作用时在金属表面生成一种非常薄且致密的覆盖性良好的保护膜（通常是金属的氧化物薄膜），这种表面膜作为一个独立的相存在，它能够把金属与腐蚀介质机械的隔离，从而使金属的溶解速度得以降低，使金属表面由活化状态转变为钝化状态。即使离开了原来的环境，这些性质也得以保持，使得金属可以抵抗腐蚀介的侵蚀。

EPR机组热试期间钝化采用一回路加氢方案，加氢钝化旨在通过减少氧化物数量直接达到减少不必要氧化物数量的目的，分三步进行：

（1）一回路到达热停平台（303℃）后，一回路加氢至35cm3/kg；一回路注入氢氧化锂和硼酸，调节硼浓度至25ppm，然后一回路在热停平台稳定300h。通过高温钝化，在金属表面生成一种非常薄且致密的覆盖性良好的保护膜，此时一回路表面还有一些可溶化合物（铁，镍等易活化物质）。

（2）热停结束48h之前，开始除锂，并且将一回路硼化至1100ppm左右，即热停平台硼化后需稳定48h，然后方可下行降温降压。硼化主要是为了溶解去除一回路表面可溶化合物（铁，镍等易活化物质）。

（3）一回路温度降至80℃后，一回路加入双氧水氧化，类似大修下行时的氧化，将表面的一些化合物氧化成可溶状态。

CPR1000机组热试期间一回路钝化方案采用高温自然钝化，一回路温度保持260℃以上300h，当钝化后悬浮颗粒浓度小于100ppb时，就可以认为达到了钝化要求。

3 失电试验

OIC（Overall I&C）和COC（Cut of Current）试验属于EPR机组联调期间的总体试验，是虚拟系统试验。

在核岛部分，AREVA为该核电项目设计和编制了OIC试验程序；在常规岛和汽机部分，ALSTOM设计和编制了常规岛COC试验程序。EPR机组OIC&COC试验范畴与CPR1000差异较大，涵盖失电试验、切换试验、仪控性能试验、特殊工况验证试验和失气试验等。简单地讲，OIC可以被理解为核岛失电试验；COC可以被理解为常规岛失电试验。

EPR热试OIC&COC试验项目如下，其中核岛OIC试验12份，常规岛4份。OIC失电试验部分及COC相关试验，主要是为了检查单列失电后，机组的总体响应；检查失电对于仪控架构的影响和预期一致。OIC切换试验，主要是DCS方面的相关切换试验，主要是为了验证生效仪控系统切换功能；抽样检查切换后仪控系统的闭锁和抑制功能；检查确认切换后机组后撤的能力；检查失电对于工艺系统功能的影响和预期一致。OIC性能试验部分主要是通过试验确认TXS（安全相关仪控系统）响应时间分析的准确性；确认大瞬态试验期间，SPPA-T2000平台负荷增加不会导致通信故障；检验KAE（Operating team help system，运行值辅助系统）总体功能。OIC切换试验类似于CPR1000机组热试下行期间主控操作员工作站与辅助操作盘、主控操作员工作站/远程停堆站的切换操作验证试验。

CPR1000机组热试期间COC失电失气试验涵盖核岛和常规岛重要220V不间断交流电源、125V和48V直流盘的失电试验以及RX厂房SAR系统失气试验，总计15份试验（TP COC 50～TP COC 64）。

4 蒸发器一二次侧泄漏率试验

CPR1000机组在完成相关试验下行之后，需将一回路硼浓度调节至 1500-2000ppm，并升压至172bar、60℃，开展TP CDF 52 蒸发器一二次侧泄漏率试验。EPR机组在热试期间无类似试验。

5 非核冲转

在热试阶段，利用反应堆冷却剂泵和稳压器内电加热器所提供的热量使一回路冷却剂温度升高，并将一回路温度通过蒸汽发生器传递给二回路产生蒸汽，进行常规岛非核冲转，提前发现缺陷，验证设备制造、安装质量；检验汽机8～1500rpm冲转过程中汽轮机组振动、瓦温、胀差等性能符合设计要求。

在满足热试期间一、二回路限值条件的前提下，汽轮机非核蒸汽冲转试验，分为五次升速，升速率为50rpm/min，并进行各转速平台的运行试验。通过计算在 500rpm 之前，汽轮机冲转期间一回路产热量大于汽轮机冲转所需的热量，因此在500rpm 转速平台下调整参数恢复到初态参数。

EPR机组非核冲转试验大致经历如下三个阶段：第一次升速8～100rpm，然后打闸进行摩擦检查试验；第二次升速8～250rpm；第三次升速250～500rpm，500rpm平台进行机组状态参数检查和调整；第四次升速500～1500rpm，汽轮机到达1500rpm 平台，停留5min 打闸停机（5min 根据模拟机的试验结果，实际停留时间根据机组冲转实际情况确定）。

该核电项目1号机组非核冲转过程比较顺利，汽轮发电机振动情况良好，机组一回路参数情况变化符合预期，且在允许限值范围内。汽机转速升至500rpm期间，SG水位基本稳定在16.7m，SG压力下降至87.9bar.g，一回路温度降至301℃；汽机升速至1500rpm过程，刚升速时SG水位由16.8m闪蒸至16.83m，汽机升速至1000rpm，SG水位下降约0.35m；汽机升速到达1500rpm，SG水位下降约0.9m，一回路温度降至281.7℃，一回路最大降温梯度约48.7℃/h，SG压力降至约64bar.g。

EPR首堆机组在热试期间即进行了汽机非核冲转，而CPR1000前期调试机组因各种因素未开展非核冲转试验，至阳江/红沿河项目后面机组在热试期间才开展了非核冲转试验。

6 结束语

本文以EPR首堆项目作为参考，简介了EPR热试的主要过程和试验安排情况，对比分析了EPR与CPR1000热试试验安排的不同点。EPR作为欧洲三代核电技术，其热试过程及试验安排与CPR1000有很大的相似性，同时在部分试验项目和安排上有着显著的不同点，这些不同点主要由于两种堆型设计理念不同引起的。