核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故处理研究

王丰景

【摘  要】基于对核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故处理的探讨研究，论文从核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故与干预操作，以及事故预防措施两方面入手，对核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故处理的关键点进行分析，希望能够为有关人士提供帮助。

【关键词】核电厂;蒸汽发生器;传热管;破裂处理

【Abstract】Based on the research of the treatment of heat pipe rupture accident in steam generator of nuclear power plant， starting from the aspects of steam generator tube rupture accident and intervention operation， as well as accident prevention measures， the paper analyzes the key points of the treatment of the steam generator tube rupture accident in the nuclear power plant， hoping to provide some help for the relevant people.

【Keywords】nuclear power plant; steam generator; heat transfer tube; rupture treatment

1 引言

對于国家各方面的发展而言，核电厂绝对是不可忽视的重中之重，但由于核电厂运行的特殊性比较强，极易由于设备破损等问题导致严重的安全事故。因此，本文以核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故为例展开深入探究，希望能够在提高核电厂运行安全性的基础上，促进我国整体更好的发展。

2 核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故与干预操作

2.1 核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故概述

蒸汽发生器传热管断裂事故（蒸汽发生器SGTR），简单来讲即为蒸汽发生器中传热管出现的双端剪切断裂情况，通常情况下，蒸汽发生器SGTR的特殊性与复杂性都比其他类似事故更强，主要表现为以下两点：首先，蒸汽发生器SGTR事故中已损坏的蒸汽发生器可能会出现满溢现象，导致安全阀或者二次侧大气释放阀被打开，此时安全壳旁通的机率也会增大，进而直接将放射性物质向大气排放;其次，蒸汽发生器SGTR事故出现次数相对较多，自20世纪中后期至今已超过10起。

2.2 核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故干预关键点

蒸汽发生器传热管在运行过程中出现的泄漏，基本上可归纳为以下三种：

①泄漏量未超过相关技术规范限值，操纵员需注重对蒸汽发生器运行动态，以及一回路系统工作参数的实时监督，也要密切关注泄漏问题是否严重化，但此时电厂仍可正常运行。

②泄漏量高于相关标准限值，但比化容系统补给水平低，在化容系统自动调节功能的作用下，上充流量能与冷却剂损失相平衡，不会出现停堆现象;操纵员可对冷却剂泄漏情况、二回路放射性以及蒸汽发生器水位进行仔细观察，若确定为蒸汽发生器SGTR则必须及时手动降功率停堆，最大程度上避免高功率紧急停堆出现。

③化容系统补给水平处于泄漏量之下，在稳压器压力下降的情况下自动停堆，再由稳压器低压力触发安注系统。无论采取何种停堆方式，在停堆后都必须先终止泄漏，将放射性物质扩散范围尽可能缩减。与此同时，核电厂操纵员还应做好以下几点干预工作：确定蒸汽发生器故障后有效隔离;确保一回路压力尽快下降，使其等于故障蒸汽发生器的压力;及时终止安注，为泄漏最终终止奠定基础。

3 预防核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故的具体措施

3.1 隔离故障的蒸汽发生器

第一，操纵员需确保主蒸汽隔离阀有效关闭;第二，将蒸汽引出管大气释放阀的压力定值调高，但注意最高不能超过此蒸汽管线上安全阀的定值;第三，确认排污隔离;第四，以25%～50%为标准控制蒸汽发生器液位，辅助给水也需结合实际情况及时停止。若只是按照死板的规章流程处理，在不观察故障蒸汽发生器液位的情况下，盲目关闭主蒸汽隔离阀，就极易由于冷却剂不断侧漏而导致快速溢满。基于此，操纵员在关闭主蒸汽隔离阀之前，必须要减少故障蒸汽发生器中的冷却剂，并尽早停止故障蒸汽发生器辅助给水[1]。

3.2 避免停主泵

首先，在蒸汽发生器SGTR事故出现后的短时间内，操纵员必须将主系统快速冷却，进而达成减少泄漏的目的，此时若主泵停止，原本的强迫循环就会被自然循环代替，进而严重阻碍主系统冷却，导致泄漏时间延长。

其次，压力容器顶盖部位在停主泵之后，会由于不能流动而无法冷却，受到持续泄漏的影响，主系统压力也在不断降低，此时一旦停泵，顶盖部位冷却剂就会快速闪蒸，进而为后续的操作带来更大的困难。

最后，在主泵停止后，主系统降压就需通过卸压阀来实现，但实际上卸压阀回座失效概率很大，与正常喷淋的方法相比较来讲效果也并不是很好，在需要反复开启的情况下，稳压器卸压箱爆破膜破裂而导致安全壳受到污染的机率也会增大。

4 核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故处理的关键点

4.1 对事故进行探测诊断

为及时发现蒸汽发生器SGTR事故与故障蒸汽发生器，以便对其进行有效隔离，操纵员可结合实际情况，从以下三种探测方式中选择：①主蒸汽系统出口N16放射性探测;②凝汽器真空系统放射性探测;③蒸汽发生器排污放射性监测。

4.2 事故处理中的问题与解决方案

4.2.1 振荡与波动

在排空故障蒸汽发生器的时候，若其中液位已降至U型管束，就会由于一回路水的温度低于故障蒸汽发生器中的水温，导致水位在每降低一阶段后，在管束附近形成蒸汽冷凝，此时故障蒸汽发生器压力会突然降低，一回路与二回路压差距也会增大，在泄漏增加的同时，故障蒸汽发生器水位反而会随之上升，进而将U型管束重新淹没。如此不仅会使降压工作更加困难，还有可能引发水位与一、二回路压力的波动与振荡，若想有效处理这一现象，操纵员可参考以下措施。

第一，故障蒸汽发生器需通过APG排污达成降压的目的，同时由于蒸汽发生器U型管束顶部，通常情况下都处于窄量程范围下限大致60mm的位置，所以在窄量程下限处加大APG排污的力度，能促进降压速率加快。第二，除上述需加大排污的位置之外，其他位置的排污必须合理控制，如在管束处于裸露状态时，故障蒸汽发生器会在蒸汽冷凝的作用下压力骤减，因此应将排污速率控制在1.5MPa/h。第三，离开窄量程后需快速使一回路降压，这是减少泄漏的重要措施，避免压力回到水位下降前的水平[2]。

4.2.2 泄漏量过大

若想有效减少一回路向二回路的泄漏，那么一、二回路压力的平衡性必须得到保证，且需要操纵员及时发现事故，在初期尽快降压。操纵员需明确意识到，在降压时不能因为急于将反应堆控制在标准状态，而使压力平衡时间被延迟，这是导致一回路总泄漏量增大的主要原因。操纵员在终止泄漏之前，也应将降RCP压力至故障蒸汽发生器压力的方式优先考虑，此过程可采取正常喷淋与辅助喷淋，来达成降低一回路压力的目的，同时操纵员还应使用其他没有破损的蒸汽发生器，使一回路能够在56℃/h最大速度下降温。

4.2.3 主蒸汽安全阀无法有效闭合

若出现主蒸汽安全阀无法有效闭合的情况，操纵员可先观察安注泵是否失效，若仍可正常运行，则可将SOP规程作为根据使一回路的温度与压力下降，在使一、二回路压力真正平衡的同时，充分发挥冷却剂的作用，为堆芯安全提供更高保证;如果在主蒸汽安全阀无法有效闭合的情况下，安注泵也失效，则可通过应急补水的方法处理一回路;使用H4管线上的临时补水管线，确保移動式泵组与临时接管的有效连接，在从换料水箱或附近水源取水后，由操纵员使用临时泵把水向一回路打入，最终实现一回路补水的目的;操纵员也可以使用PSGTR水箱向一回路补水，若水箱内的水全部耗尽，可从消防车等水源处取水[3]。

5 结语

综上所述，在核电厂实际运行的过程中，相关人员应确保做好各方面的防护，尽可能避免发生蒸汽发生器传热管破裂事故，但若传热管已经出现破裂现象，相关人员就必须根据实际情况，采取有效措施并落实处理，在最大程度上降低事故带来的损失与危害。随着时代的不断发展，国家与社会各界对核电厂运行的关注度也越来越高，此时相关人员必须要进一步提升对每个关键点的重视程度，才能在将事故出现几率降到最低的基础上，促进国家、社会和谐稳定的发展。

【参考文献】

【1】张仕玉.核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故处理策略分析[J].河南科技，2019（7）：49-50.

【2】郭城.核电厂蒸汽发生器传热管断裂事故运行管理[J].核动力工程，2013，34（2）：107-110.

【3】熊伟，杜晓超.后福岛时代核电专业发展现状分析[J].中国电力教育，2013（05）：93.