【摘要】本文通过对国内某核电站机组实施排气疏水系统罐体排水管路增加U型水封改造项目进行介绍，对项目进行的相应原因分析并提出相关的处理方案，希望通过本次原因分析和改造能对其他同类型的机组改进起到借鉴作用。

【关键词】排气疏水;排水管路;U型水封

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.097

根据某核电厂组经验反馈，巡检发现某机组安全壳压力自D日开始缓慢下降，下降速率约为0.5kPa/24h。经专业处计算表明，D日起反应堆厂房正向泄漏率大于5Nm?/h，根据运行技术规范记第一组I0。D+1日运行人员在未发现机组存在第一组I0的情况下进行了临界操作，违反相关要求。D+4日专业处关闭系统某控制阀门后，安全壳泄漏率恢复正常。

1、原因分析

通过对事件中专业处关闭的阀门至上游管路入口的设备和管线分析排查，考虑到某逆止阀A可能存在关闭不严的情况，经过对该阀门解体检修发现存在少量细小碎渣，影响阀门密封性。D+4日，在阀门下游加装U型管水封后安全壳泄漏故障消除。技术分析最终认为该机组安全壳压力异常下降的直接原因是D日系统潜水泵启动后，前述逆止阀A未关严水封失去，导致安全壳内气体经该管线流出安全壳。

阀门A属于升降式止回阀，依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。止回阀主要分为旋启式止回阀与升降式止回阀。升降式止回阀具有结构简单，动作可靠，维修方便等特点。当介质由阀体入口进入阀体，介质的压力作用在阀瓣上产生向上的推力，当介质推力大于阀瓣的重力和弹簧压力时，阀门打开，当介质反向流入阀体时，产生对阀座的压力使向下的，无法打开阀门。

阀门A流程简图如下，设计上用于潜水泵启泵停止后形成水封，使安全壳内气体与壳外隔绝，但潜水泵的再循环管线仅焊接在系统罐体上的接头上，未深入到液面以下，故当阀门A逆止阀密封不严，水封慢慢失去时，安全壳内气体由潜水泵的再循环管线通过阀门A，经排气疏水系统工艺排水汇流管至核辅助厂房的通用污水坑，流出安全壳，造成系统罐体排水管路安全壳内外气空间贯通，第三道安全屏障被旁路。

该电站6台机组采用的阀门A相关管线设计与存在此问题的核电厂一致，同样存在系统罐体排水管路安全壳内外气空间贯通，第三道安全屏障被旁路的风险。此风险存在的根本原因为阀门A可靠性低，无法充分保证形成水封，安全壳的密封性得不到保障，故需进行改造来充分保证形成水封，以保障安全殼密封性。

2、改造方案

2.1改造方案1

阀门A密封不严主要是由于有细小碎渣存在，改造方案可在阀门A阀门上游加装过滤网。所在管线为安全NC级，无抗震要求的2"不锈钢无缝管线。根据系统要求方案具有可行性。

2.2改造方案2

风险存在的根本原因为阀门A可靠性低，无法充分保证形成水封，改造方案可在阀门A与阀门B阀门之间加装一个和阀门A相同类型的逆止阀，起到双保险作用。

2.3改造方案3

阀门A所在管线为安全NC级，无抗震要求的2"不锈钢无缝管。改造方案为在阀门A下游加装U型管水封，以弥补阀门A逆止阀密封不严导致水封失去的缺陷。

3、方案分析

3.1改造方案1

在阀门A阀门上游加装过滤网，可以直接过滤掉工艺排水箱内细小碎渣通过潜水泵泵排到阀门A阀门的细小碎渣。这样能够保护阀门A阀门及下游阀门在即使有碎渣的情况，能够保持原有功能正常使用。对原管道设计和布置改动较小，且施工难度小。

3.2改造方案2

在阀门A与阀门B阀门之间加装一个和阀门A相同类型的逆止阀，可以在阀门A逆止阀失去作用情况下，还有下一道水密封环境。增一个阀门具有改造施工方便，设计工作量小等特点，但双逆止阀管路结构可能出现两个逆止阀同时失效情况出现。

3.3改造方案3

加装U型管水封参考其他核电厂机组的改造方案，对原管道设计和布置改动较小，且施工难度小，改造不增加任何设备，对运行和维修均无影响。改造分别在事件所在电厂机组黄区房间进行，改造时需切割潜水泵下游的管道，有较高的环境剂量风险和内污染风险，需按照辐射防护指引进行防护。

4、处理方案

根据实际情况，系统罐体主要来源于主泵轴封水、一回路渗漏水回收。查阅以往阀门A检修记录，从未发现过碎渣。执行安全壳泄漏率试验时，开关阀门，没有产生任何影响。根据上述方案分析的优缺点，最终选择在机组阀门A下游加装U型管水封。

考虑反应堆正常功率运行时，安全壳内大气压力由安全壳大气监测系统微扫气子系统保持在[-0.04bar，+0.06bar]相对压力范围内，故U型管水封的立管高度设计应大于600mm，考虑一定裕量，设计U型管立管高度为700mm，水平管长度200mm。当潜水泵启泵停止后，U型管处于满水状态，左右立管内水高均700mm，当安全壳内大气相对压力为+0.06bar时，右立管水高100mm，左立管水高700mm，减少600mm水量，当安全壳内大气相对压力为-0.04bar时，右立管水高600mm，左立管水高200mm，水量不减少，这样，当安全壳内大气压力继续[-0.04bar，+0.06bar]相对压力范围内时，U型管水封内将维持至少1000mm的总水量，充分保障安全壳的密封性。

结语：

系统罐体排水管路具有安全壳内外气空间贯通风险原因分析和处理这一问题是电站原始设计就根本没有考虑到的问题，属于设计缺陷。经过分析与研究，目前关于这个问题处理措施以增加U型水封改造为主。但是具体针对不同电站系统罐体排水管路改造时，还必须针对管路所在的系统运行参数、现场安装的相对空间位置、管路在各种工况下需要执行的功能等进行具体的分析，以选择适合于该项目的最佳方案。而新设计的核电站则应考虑通过合理布置、阀门选型等其他手段从根本上杜绝系统罐体排水管路具有安全壳内外气空间贯通风险的产生，以确保核电站的安全。

参考文献：

[1]《系统罐体排水管路增加U型水封改造》详细设计文件

[2]法国电力公司和法马通公司，法国900MWe压水堆核电站系统设计和建造规则RCC-P，1991

作者简介：

邹建（1985.11-），性别：男，民族：汉，籍贯：四川眉山，学历：本科，现有职称：中级工程师，研究方向：机电工程改造、工程造价。