PRHRHX泄漏浅析

PRHRHX泄漏浅析

司志强

（中核集团三门核电有限公司浙江三门317112）

摘要：本文简要介绍了PRHR的组成以及衰变热排出准则，并根据其在运行过程中可能发生的泄露风险进行了详细的分析，并结合运行规程给出适当的事故处理思路和处理过程。

关键词：PRHR；泄露风险；规程；事故处理

ThePRHRHXDISCLOSUREANALYZE

Sizhiqiang1

(1.SanMenNuclearPowerCo.Ltd,ZheJiangProv.317112,China)

Abstract：Thispaperbrieflydescribesthecompositionanddecayheatderivationcriterion,

andanalyzesthedisclosureriskwhichmayariseduringtheoperation.Thispaperalsoprovidessomeappropriatemalfunctiontreatmentideasandprocesscombiningtheoperatingprocedure.

Keywords:PRHR;disclosurerisk;procedure;malfunctiontreatment

1引言

PRHR是AP1000非能动堆芯冷却系统的子系统，其设计上采用了非能动特点，事故时依靠自然循环来冷却堆芯，不需要能动的交流电源和操纵员的任何动作即能完成设定的安全功能。由于PRHR的存在，使得不需要正常余热排出系统执行安全相关的堆芯余热导出功能，同时也使得事故时的热量导出不需要蒸汽发生器应急给水系统的支持。因此PRHR在事故情况下起到了至关重要的作用，通过对PRHRHX的结构、流程以及运行风险等方面进行研究，对操纵员在机组运行的监视、控制和故障处理起到积极的作用。

2PRHR介绍

2.1AP1000非能动堆芯冷却系统（PXS）

PRHRHX属于非能动堆芯冷却系统（PXS）的一部分。非LOCA事件后，当非安全有关的蒸汽发生器衰变热导出不可用或不足时，PRHRHX必须带走堆芯衰变热。

在预期RCS（反应堆冷却系统）加热瞬态期间（如丧失主给水、主给水管道破裂，或丧失厂外电源），非能动余热排出热交换器（PRHRHX）必须自动启动，以冷却反应堆冷却剂。在这些事件期间，即使PRHRHX动作也不能防止稳压器满溢，但是能使用反应堆压力容器顶部排气阀门排放RCS装量以防止稳压器满溢。本准则防止损坏堆芯或其他RCS设备，也能防止稳压器安全阀排水和卡开造成的放射性边界的丧失。

在过度冷却事件，如SGTR或PRHRHX误开启时，PRHRHX不能带走太多衰变热以防堆芯损坏或ADS启动。

SGTR事件期间，PRHRHX必须能带走堆芯衰变热并将RCS的温度降到小于SG二次侧的温度。SG传热管破裂将RCS的压力降到饱和压力，其等于或者小于SG压力值。压力平衡后，SG泄露停止。PRHRHX应快速冷却RCS以防止SG满溢或ADS启动。

非LOCA事件期间，PRHRHX能够冷却堆芯，维持一、二次侧的压力不超过设计压力的110%，确保不会超最小DNBR的限值。

2.2PRHRHX的布置与结构

图1PRHR组成及运行流程示意图

如图1所示，PRHR热交换器（PRHRHX）是该系统的主要部件，提供堆芯的应急热量导出。PRHRHX位于安全壳换料水池（IRWST）内，IRWST作为热阱为其提供冷却。该热交换器由一组连接在管板上的C型管束和布置在顶部（入口）和底部（出口）的封头组成，壳体支撑组件安装在IRWST的墙壁上，C型传热管在设计和安装上提供足够的堵管裕量。PRHRHX通过入口管线与一环热锻相连，管线上设置一个电动阀（正常时开启且断电），出口管线与1号蒸汽发生器的冷段腔室（主泵入口）相连，并设置两个并列的气动阀，正常处于关闭，在失去气源或者控制电源时，阀门开启。

3泄漏分析以及处理

3.1PRHRHX泄漏原因分析

PRHR热交换器与一回路直接相连，热交换器管侧为一回路冷却剂，壳侧为IRWST内的含硼水，一回路冷却剂压力正常运行期间为15.4MPa，而IRWST水箱内压力与安全壳内部压力相等，相比于一回路的正常运行压力可以约为大气压力，长期处于高压差下的PRHR热交换器会存在传热管泄漏导致一回路的放射性物质向安全壳释放的风险。

尽管PRHR热交换器的传热管破裂会导致一回路冷却剂装量减少，但由于传热管破裂尺寸有一个范围，并不会导致严重的堆芯失水或损坏的状况。对于小泄漏，通过参考PRHR入口温度仪表、入口压力以及IRWST水箱内参数来确认热交换器发生泄漏。如果泄漏小于1.89m3/天（技术规格书要求限值），电站允许无限期的运行。如果泄漏率超过TS要求，电站将会停运PRHRHX，并进行后撤。

对于PRHRHX传热管泄漏这种小LOCA事故，如果操纵员能够及时发现并进行正确的处理，该事故不会造成任何较为严重的影响，但是如果操纵员没有及时发现并进行正确处理，由于传热管内外压差较大，根据已运行电厂热交换器泄漏率事故的经验，传热管可能由于破口处应力作用慢慢变大，这将会导致严重的传热管泄漏。

3.1PRHRHX传热管泄漏故障诊断及处理

图3PRHR系统仪表布置图

当发生PRHR传热管泄漏时，一回路冷却剂由传热管泄漏到IRWST水箱内，首先操纵员会发现PRHR热交换器入口温度TE063升高，然而单纯的TE063温度升高并不能说明该故障为传热管泄漏，也可能是由于出口气动阀内漏导致PRHR内流体形成自然循环。操纵员可以尝试入口电动隔离阀V101，阀门关闭后如果压力PT065下降则说明PRHR传热管泄漏；如果阀门关闭后PT065压力不变，则不是传热管泄漏。PRHR仪表布置如图-3所示。另外，操纵员可以通过TE063温度升高结合IRWST内水温升高、稳压器液位下降、安全壳内放射性水平，以及IRWST进行取样监测硼浓度等进行综合判断，以保证PRHR传热管泄漏的正确性。

如果PRHR传热管泄漏率（根据反应堆质量平衡的显示）小于技术规格书的要求限值，则电厂原则上可以继续运行；如果泄漏率大于技术规格书的要求限值，则电厂必须停运进行泄漏维修。如果PRHR换热管破裂较为严重时，RCS的瞬态变化非常快，可能在操纵员隔离动作之前，反应堆已经触发停堆和安注动作，此时需要及时隔离PRHR。如果隔离及时，则可以防止CMT液位下降到触发ADS的动作限值；如果处理不及时，则故障发展为小LOCA事故，需要按照LOCA事故处理，这样的事故较为严重，应该尽量避免。

操纵员根据异常运行规程进行事故处理，其大致流程如下：

4存在问题与应对措施

由于PXS-V108A/B不能承受过大的正反向压差，正反向压差大于0.365MPa时，可能会造成PXS-V108A/B损坏。根据以上异常响应规程进行干预时，为了隔离泄漏的PRHR热交换器，随着传热管的不断泄漏，会导致PXS-V108A/B承受反向压差。

主控室操纵员面临两个方面的选择：1、保守决策，为保证技术规格书的正确遵守以及堆芯热量导出可用，将PXS-V101送电并关闭，将泄露的PRHRHX隔离，机组后撤；2、为保证PXS-V108A/B的完整性，在尽快启动VFS，降低壳内放射性剂量，在满足各种法规、管理要求的情况下，人员进入安全壳手动关闭。在这里必须要求PXS-V109和PXS-V101必须同时或者基本同时关闭，以保证PXS-V108A/B在小的压差范围内。然后机组后撤，进入模式5。总之，无论采取哪一种方法，都需要操纵员能够及时发现泄漏并快速响应。