核电站凝汽器泄漏预防及干预策略分析

2021-11-24王健生

商品与质量 2021年9期

关键词：凝汽器滤网热管

王健生

福清核电有限公司福建福清 350300

核电站凝汽器是一种大型管壳式换热器，主要功能是将低压缸的排汽冷凝成凝结水。循环冷却水通过水室、管板进入换热管，凝结水侧接收来自低压缸的排汽，这些排汽通过内部流动冷却水的换热管表面被冷凝成液体，热能从蒸汽转移到循环冷却水被带走。

凝汽器作为核电站二回路的关键设备，对于核电站的正常生产运行起着至关重要的作用，凝汽器的可靠性直接影响核电机组的可靠性。机组运行过程中，凝汽器泄漏会对机组正常稳定运行产生重大影响，严重情况下会导致停机带来巨大经济损失。

1 凝汽器泄漏原因分析

1.1 凝汽器相关事件外部统计数据

EDF 对法国电厂的冷凝器故障进行了研究，于2002 年11 月发布了统计数据，见表1。统计数据表明，对于1300MW 的压水堆核电机组，凝汽器相关的功能失效概率约占电站总失效概率的40%。

机组类型凝汽器功能失效概率

（1/运行小时）电站总失效概率（1/运行小时）

900MW 压水堆机组 21.0E-6 155.0E-6 1300MW 压水堆机组 19.0E-6 50.0E-6 250MW 火电机组 46.0E-6 无数据125MW 火电机组 29.0E-6 无数据

INPO、EPIX 等机构在2002 年7 月统计了凝汽器相关的经验反馈、重大事件报告13 份报告中，膨胀节失效和换热管泄漏有9 份；2001 年INPO 统计了27 起凝汽器相关执照运行事件中，与凝汽器本身缺陷相关的事件有15 其，其中膨胀节失效8 起，换热管管泄漏3 起，可见膨胀节失效和换热管失效是凝汽器主要失效模式[1-2]。

1.2 凝汽器失效的主要原因

根据中国核电各运行电站凝汽器的主要技术参数，统计汇总了2000 年至今凝汽器泄漏事件并结合内外部经验反馈，分析造成凝汽器泄漏失效的主要原因，有8 类：①汽侧异物打击造成钛管穿孔泄漏（包括安装、检修等活动遗留的异物和系统设备脱落的零部件等）。②海水中泥沙冲刷，造成钛管壁厚减薄引起泄漏。③二次滤网破损或存在较大缝隙，滤网碎片或海水中异物进入钛管，对钛管磨损造成钛管管壁穿孔引起泄漏。④进入凝汽器的汽流冲击，引起钛管振动造成钛管疲劳断裂，从而造成钛管泄漏。⑤进入凝汽器的高能汽水混合物冲刷钛管，造成钛管壁厚减薄穿孔引起泄漏。⑥水系统牺牲阳极脱落，损伤钛管引起泄漏。⑦缺陷钛管堵头脱落，造成缺陷钛管封堵失效引起泄漏。⑧凝汽器喉部膨胀节泄漏，引起汽侧真空度降低。

2 凝汽器泄漏的预防措施

参考各电站凝汽器泄漏的经验反馈，并结合凝汽器泄漏机理，需要在防异物、二次滤网管理、二次滤网后至凝气器进水室牺牲阳极的管理、膨胀节管理、海水室防腐、泥沙冲刷对换热管影响的管理、凝气器换热管束的振动管理等方面采取行动，预防凝汽器泄漏，主要包含9 个方面：①在预防性维修规程中增加堵头定期检查内容。②审查低压缸及二次滤网检修工作的防异物方案的完整性。③确认阳极块固定方式的有效性并增加阳极块的周期性检查项目。④排查1-4 号机组二次滤网间隙大小，并确定是否需要调整间隙；同时将内构件、样机检查内容加入检修规程。⑤评估使用焊接堵头的可行性。⑥维修规程中增加不得使用金属工具清理管板及钛管内异物的提醒事项。⑦增加抽气管道目视检查项目。⑧专项组讨论真空便捷严密性检查的必要性和方式。⑨专项组讨论涡流检查的周期和范围。

3 凝汽器泄漏时的干预要点

作为核电运行人员，一定要对凝汽器泄漏足够敏感，并掌握应对干预要点，才能在遇到泄漏事件时及时采取正确的手段，缓解瞬态进程。干预要点如下：①根据APG 排污及凝结水捡漏装置SIT 仪表参数报警等，初步判断凝汽器可能的泄漏，第一时间联系化学取样确认。②根据SIT 参数上涨情况或报警、APG 排污钠表REN010MG 示数等，立即投入ATE 全流量运行，APG 排污调节至最大，缓解水质恶化趋势。③密切关注SG 排污水水质，并根据《化学和放射化学技术规范》要求进行控制或退防。当水质达到五区图的3 区及以上同时恶化趋势明显，退出KCO433SY 立即以50MWe/min 的速率减负荷到650MWe。在降功率过程中调节使得ATE 保持全流量运行，水质返回到2 区才允许停止降功率。④与上面操作时，同步安排人到二回路取样间凝泵的Na+、氢电导率是否有上升趋势，同时确认凝汽器检漏装置的读数，以初步判断发生泄漏的位置。若泄漏量较小，未能根据凝汽器检漏装置的阳电导数值变化判断泄漏点，则需要进行取样点切换，以定位凝汽器泄漏点[3]。⑤根据凝汽器4 个检漏单元电导率的变化趋势并结合化学取样，一旦确认泄漏点后，及时停运对应的CRF 泵并将发生泄漏的凝汽器隔离。注意循泵停运后要密切关注凝汽器真空和SRI 温度，以免停机停堆。⑥若停循泵隔离后，水质参数有明显下降说明隔离正确。否则，结合化学的取样结果重新判断漏点并重新隔离。⑦注意二回路快速降功率时，一回路要注意△I 的控制及控制棒插入堆芯的时间限制。⑧如果泄漏量非常大，凝汽器、高加、除氧器等进入大量海水，则需要停机，机组后撤到2%FP 以下，二回路转水、转汽后进行海水污染设备的冲洗后才能再次启动。