徐大堡核電廠用水系統(tǒng)（SWS）增設(shè)兩臺(tái)廠用水泵分析

朱思振

摘 要：廠用水系統(tǒng)（SWS）為設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）熱交換器提供冷卻水，帶走來(lái)自一回路和部分二回路設(shè)備的熱量后，將冷卻水排放到排水工作井中。目前AP1000廠用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，當(dāng)CWS通道檢修時(shí)，SWS將無(wú)法運(yùn)行，存在安全隱患。因此，結(jié)合實(shí)際各運(yùn)行工況下，特別是反應(yīng)堆停堆時(shí)的運(yùn)行要求，針對(duì)兩臺(tái)廠用水泵的設(shè)計(jì)缺陷提出了合理的改進(jìn)方案，增加兩臺(tái)廠用水泵，減少非正常的停堆時(shí)間，以減少模式5、6下的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了核電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：廠用水系統(tǒng) 初步安全分析報(bào)告 非安全相關(guān) CWS通道

中圖分類號(hào)：TL353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（b）-0037-02

1 SWS簡(jiǎn)介

廠用水系統(tǒng)（SWS）為設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）熱交換器提供冷卻水，帶走來(lái)自一回路和部分二回路設(shè)備的熱量后，將冷卻水排放到排水工作井中。對(duì)于第三代AP1000非能動(dòng)核電廠來(lái)說(shuō)，廠用水系統(tǒng)（SWS）是非安全相關(guān)系統(tǒng)，且無(wú)安全相關(guān)功能，但喪失該系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）失效，對(duì)于模式1、2、3運(yùn)行工況，CCS喪失將導(dǎo)致主泵因喪失冷卻而停運(yùn)進(jìn)而觸發(fā)電廠停堆，對(duì)于模式4、5、6運(yùn)行工況，CCS喪失將導(dǎo)致正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）無(wú)法正常運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致堆芯衰變熱無(wú)法正常移出，可能會(huì)導(dǎo)致安全相關(guān)PRHR HX的不必要觸發(fā)，延長(zhǎng)電廠的非計(jì)劃停堆時(shí)間。因此從提高電廠安全性和經(jīng)濟(jì)性角度考慮，保障相應(yīng)工況下SWS的可靠運(yùn)行就顯得非常重要。

2 兩臺(tái)廠用水泵設(shè)計(jì)分析

初始的AP1000核電廠用水系統(tǒng)（SWS）設(shè)計(jì)了兩個(gè)序列，每個(gè)序列只有一臺(tái)100%容量的廠用水泵，一臺(tái)過(guò)濾器和相應(yīng)的閥門和儀表。每個(gè)系列在電廠正常運(yùn)行時(shí)提供100%容量的冷卻水，為CCS熱交換器提供冷卻，在每個(gè)系列的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)熱交換器的上游和下游管道之間設(shè)置連通管，以允許任一系列的廠用水泵輸送冷卻水給任一系列的熱交換器，并允許任一系列的熱交換器的排水管通過(guò)另一個(gè)系列的熱交換器的排水管排放到循環(huán)水系統(tǒng)排水管道。當(dāng)CCS的熱負(fù)荷增加時(shí)，可以兩列SWS同時(shí)運(yùn)行，給CCS提供足夠的換熱能力。如圖1。

電站在功率運(yùn)行時(shí)，為了保證電站的經(jīng)濟(jì)性，需要保持CWS 4列運(yùn)行（兩個(gè)CWS流道都可以使用），以滿足電站滿功率運(yùn)行的凝汽器真空條件和閉式冷卻水系統(tǒng)（TCS）的溫度需求。這時(shí)只要求1列SWS運(yùn)行就可以，兩列的廠用水泵互為備用，能夠滿足核電站安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。由于需要保障電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并不會(huì)在此期間進(jìn)行CWS的計(jì)劃性維修。因此需要在停堆期間進(jìn)行CWS的計(jì)劃性檢修。出于安全性的考慮，模式5和模式6期間的電廠衰變熱最少，因此在此期間維修CWS的風(fēng)險(xiǎn)性最小。在電廠模式5冷停堆和模式6換料期間應(yīng)保障至少保證一列RNS有效運(yùn)行，以移出堆芯衰變熱量。如果在此期間對(duì)4列CWS進(jìn)行檢修含濾網(wǎng)檢修和流道清淤等維修操作，則需關(guān)閉所有循環(huán)水流道這將導(dǎo)致所有SWS泵失去水源進(jìn)而使得RNS喪失熱阱。因此該情況不能滿足相應(yīng)的基本安全運(yùn)行要求，是不允許的。如果在此期間對(duì)CWS進(jìn)行逐列檢修雖可保持有1列SWS可用，但不符合FSAR報(bào)告第16章中16.3.1節(jié)“投資保護(hù)的短期有效性控制”中規(guī)定在電廠運(yùn)行模式5（冷停堆）且RCS系統(tǒng)壓力邊界開(kāi)啟工況下和電廠運(yùn)行模式6（換料）且堆內(nèi)構(gòu)件上部就位或堆腔水位未滿工況下應(yīng)保證2列可用（這是西屋公司的要求）。如果此時(shí)進(jìn)行CWS的維修，僅有1列RNS用于移出堆芯衰變熱量將大幅延長(zhǎng)電廠停堆過(guò)程的降溫時(shí)間這將影響電廠的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)冷卻不足也將使電廠的風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。

3 四臺(tái)廠用水泵設(shè)計(jì)分析

SWS在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)廠用水泵，每個(gè)增加一個(gè)10a0%容量的廠用水泵。這樣每個(gè)序列主要設(shè)備包括兩臺(tái)100%容量的廠用水泵、自動(dòng)反洗過(guò)濾器、閥門、儀表和控制裝置。每個(gè)泵可以向任何一臺(tái)CCS熱交換器提供冷卻。任何時(shí)候，每一列只有一個(gè)泵被置于工作狀態(tài)（運(yùn)行或是備用），這個(gè)泵被叫做激活泵，另外一個(gè)則被叫做非激活泵。在就地控制箱，操縱員可以通過(guò)手動(dòng)將激活泵改為非激活泵，也可以將非激活泵改為激活泵。如圖2。

當(dāng)01A為激活泵（運(yùn)行狀態(tài)）時(shí)，02A只能是非激活泵。同時(shí)，01B和02B只能有一個(gè)激活的泵（運(yùn)行或是備用狀態(tài)），另一個(gè)為非激活泵。同一個(gè)序列的兩個(gè)泵分別由不同的進(jìn)水前池取水。在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，根據(jù)CCS系統(tǒng)的負(fù)荷要求，選擇運(yùn)行一列廠用水系統(tǒng)還是兩列廠用水系統(tǒng)。當(dāng)處于運(yùn)行模式 5（冷停堆）且RCS系統(tǒng)壓力邊界開(kāi)啟工況下和電廠運(yùn)行模式6（換料）且堆內(nèi)構(gòu)件上部就位或堆腔水位未滿工況下時(shí)，且需要維修CWS時(shí)，這時(shí)就可以通過(guò)切換泵的狀態(tài)，使兩個(gè)序列中的一個(gè)泵從沒(méi)有維修的吸水前池取水，這樣就可以保證2列SWS可用，減少了RNS導(dǎo)出系統(tǒng)衰變熱的時(shí)間，從而提高了該電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)SWS系統(tǒng)的相關(guān)配置，分析了AP1000核電廠用水系統(tǒng)（SWS）兩臺(tái)泵針對(duì)CWS維修期間的缺陷，以及根據(jù)FSAR報(bào)告第16章中16.3.1節(jié)“投資保護(hù)的短期有效性控制”的要求，確認(rèn)每個(gè)系列增加一臺(tái)100%容量廠用水泵，以提高SWS在模式5和模式6運(yùn)行期間且需要對(duì)CWS進(jìn)行常規(guī)維護(hù)時(shí)的可用性。體現(xiàn)了四臺(tái)泵相比于兩臺(tái)泵減少停堆時(shí)間所提高的經(jīng)濟(jì)性和保證正常余熱排出正常運(yùn)行所體現(xiàn)的安全性。

參考文件

[1] 遼寧徐大堡工程一期初步安全分析報(bào)告.

[2] 國(guó)家核安全局.HAD10217核動(dòng)力廠安全評(píng)價(jià)與驗(yàn)證[S].北京國(guó)家核安全局，2006.

[3] 林誠(chéng)格.非能動(dòng)安全先進(jìn)核電廠AP1000[M].北京：原子能出版社，2008：

270-273.