邓日华

中国原子能科学研究院 北京 102413

1 蒸汽发生器简介

蒸汽发生器（SG）是核电厂中的重要关键设备之一，也是核动力装置运行中发生故障最多的设备之一。CEFR的SG是热传输系统介质钠和动力转换系统介质水(蒸汽)之间的实体屏障，是快堆中避免发生钠-水反应的实体边界。因此其安全可靠运行对于反应堆装置的安全运行有着非常重要的意义[1]。

2 主要运行工况简介

快堆蒸汽发生器启动工况主要包含水工况、水汽转换工况、汽工况等。水工况指低功率下，蒸发器水侧出入口均为液态水的工况。启动过程中的汽工况指蒸发器出口为带有一定过热度蒸汽的工况，但过热器未接通。当蒸发器水侧出口由液态向气态转换时的工况则称为水汽转换。稳态发电运行时蒸发器是汽工况。计划停堆的过程，按照从冷启动过程的相反步骤进行。

3 蒸汽发生器运行经验反馈及优化

CEFR蒸汽发生器中的介质水在运行过程中具有相变，在钠-水介质间的传热过程中存在水与汽相变时的恶化点，由此引发的传热管疲劳破坏是蒸汽发生器设计和运行中的一个安全上的薄弱环节。另外，在启动工况下，温度较低的高压给水瞬时注入将会对下管板造成较大的热冲击，对管子管板连接接头将造成较大的热冲击应力，如不限制，将加速接头的密封失效和破损，造成严重后果[2]。

3.1 启动工况

直流式蒸汽发生器启动初期易出现水动力不稳定现象，系统运行操作较为困难。因此，为减少启动过程中热冲击和热应力，减少振动，须优化启动参数和启动步骤。对于水工况的运行，主要反馈两方面的问题：水工况建立和水工况下的SG压力、流量调节方法。通过蒸发器进水操作建立水工况。另外两个问题需要注意。首先，高压的给水进入蒸发器时可能产生闪蒸对传热管造成热冲击。然后，进水时，蒸汽器内压力有一个上升过程，水流动的不稳定性比较严重，会对蒸发器造成一定程度的损伤。关于蒸发器水汽转换，本文主要反馈水汽转换过程中系统的配合和水汽转换过程中的合理的压力、流量变化方法。水汽转换过程中系统的配合，主要是启动停堆冷却系统的配合，容易出现启动扩容器超压，其安全阀起跳的现象[3]。

3.2 正常运行工况

CEFR蒸汽发生器给水流量的调节主要目标是维持其出口钠温稳定，兼顾蒸汽出口过热度。在反应堆保护及限制定值中，当给水流量低于整定值时，将触发断路器断开，导致紧急停堆。给水流量调节的目标除了维持蒸发器出口钠温稳定之外，还需要兼顾蒸汽过热度。这两个目标在某些情况下可能难以同时满足，必须改变运行参数。

3.3 蒸发器停运

在蒸发器停运过程中容易产生热冲击，可以从切断给水和排汽充氮两方面进行分析。

3.4 运行优化

通过分析蒸发器在不同工况下运行操作中温度压力等，对CEFR三回路运行提出以下建议。

3.4.1 水工况

蒸发器进水前，为了避免闪蒸造成热冲击，暖管操作要将蒸发器压力提升至接近除氧器压力。

蒸发器进水后，通过限制启动扩容器入口调节阀开度，迅速将蒸发器压力提升，以减少压力低时水流动的不稳定性对蒸发器造成的损伤[4]。

水工况运行时，需要匹配地调节给水调节阀与启动扩容器入口调节阀，同时由启扩减温水量控制启动扩容器压力。因此建议增加启动扩容器减温水流量调节阀，并对启动扩容器入口调节阀的控制逻辑进行修改。

3.4.2 水汽转换工况

针对水汽转换过程中启动扩容器频繁超压的现象，建议水汽转换前提前打开启动扩容器减温水调节阀。如果启动扩容器压力高于正常值，在水工况或旁排未投入的汽工况下，应适当开大启动扩容器减温水调节阀，增加减温水量，减小压力。一旦转入汽工况，应迅速投入旁排。另外，从提高热效率的角度考虑，建议此时关小减温水调节阀，启动扩容器压力由启动扩容器入口调节阀控制[5]。

细化、优化水汽转换过程中压力流量的变化方法。具体调节应通过配合调节给水泵转速、给水调节阀开度、启动扩容器水工况入口调节阀来调节给水流量和压力。

水汽转换降压过程中，当含汽率使两相流为弹状流等不稳定流型时，会对蒸发器传热管造成冲击，因此建议快速降压降流量通过此含汽率区域。

3.4.3 蒸发器正常运行工况

从反应堆安全及稳定运行的角度考虑，应尽量维持给水调节阀压差设计规定的运行范围。另外应注意，由于直流式蒸汽发生器的特点，当给水调节阀压差较小时，不能使用降低给水泵转速的方法调节给水流量[6]。

从热效率的角度考虑，给水调节还应尽量维持较高的蒸汽过热度，但是通过上文分析可知，三回路给水流量没有可调整的空间。因此建议减小二回路流量到合理数值。

4 结语

蒸发器停运工情况针对给水中断瞬间给蒸汽发生器传热管带来的热冲击，建议实际运行中，将给水流量逐渐降低至最小流量，在蒸发器钠侧出口温度上升幅度有限的情况下再停运给水泵。排汽充氮过程中，为了减小排产生闪蒸造成的热冲击，应尽量减缓降压速度[7]。