CN109269830B - 压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，包括：在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度；根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。本发明还公开了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量系统。本发明能够提高循环倍率测量的准确性、安全性，且具有良好的经济性。

Description

压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及核电站技术领域，尤其涉及一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法及系统。

背景技术

蒸汽发生器的主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，其二次侧汽水混合物沿管束高度上升时，通过蒸汽发生器传热管不断接收来自一回路传给的热量而蒸发形成蒸汽，供汽轮机做功。每个环路上装有一台蒸汽发生器，每台容量按照满功率运行时传递三分之一的反应堆热功率设计。同时，作为连接一回路与二回路的设备，蒸汽发生器还在一、二回路之间构成防止放射性外泄的第二道防护屏障。目前，国内压水堆核电站主要使用立式蒸汽发生器。蒸汽发生器二次侧靠下降通道和上升通道的介质重度差来推动水循环，设计工作压力一般为3.0～7.0MPa，汽水重度差较大，形成自然循环流动。

蒸汽发生器循环倍率为蒸汽发生器二次侧管束入口欠热水流量与蒸汽发生器出口蒸汽流量之比，是蒸汽发生器的重要特性参数。蒸汽发生器二次侧水循环回路中需要一个足够的循环倍率，以保证运行中流动稳定，防止传热管的腐蚀，提高蒸汽发生器的可靠性，一般设计3～5。循环倍率是否合理，是衡量蒸汽发生器结构设计的指标之一，因此准确测量蒸汽发生器的循环倍率具有重要意义。

目前有质量平衡法和焓平衡法两种方法来测量蒸汽发生器的循环倍率。

(1)质量平衡法：通过测量下降通道中水速来求得下降通道中水的质量流量，即为二次侧管束入口欠热水流量(G)，而蒸汽发生器出口蒸汽流量(D)可通过测量主给水流量得到。主给水流量测量的一次元件采用标准孔板，二次元件为差压变送器。循环倍率为K＝G/D。但是，这种方法的下降通道中水速的测量采用在距离下降通道出口500mm左右处，沿圆周布置的3个测速管，用差压变送器测出压差来计算得到。而由于下降通道水速过低，3个测速管连接的差压变送器测出的差压很小，并且3个测速管测得的数据相差也较大，所以用质量平衡法测定的循环倍率精度较差，只能供参考。

(2)焓平衡法：蒸汽发生器二次侧管束入口欠热水流量(G)和蒸汽发生器出口蒸汽流量(D)测量方法同质量平衡法；测量主给水压力和温度，以确定主给水焓值(i_f)；测量蒸汽发生器上部压力，以确定饱和水焓值(i_w)；测量下降通道进口温度和压力，以确定主给水与汽水分离器疏水混合后的焓值(i_mz)。根据焓平衡关系式D(K-1)i_w+Di_f＝KDi_mz，获得循环倍率值。但是，这种方法需要在蒸汽发生器本体安装大量的温度、压力、差压、水位、流速等热工测点和测量仪表，测量成本较高；有些热工测点需要在蒸汽发生器本体开口以便安装引压管和问题套管，从而降低蒸汽发生器强度，降低运行安全性；并且，蒸汽发生器位于核反应堆控制区，机组带功率运行期间，上述测点的使用和维护需进入控制区，可能会对运行或试验人员的人生安全造成危害；对在役机组蒸汽发生器进行引压管线和温度套筒等安装需在机组大修或其他停机的情况下进行，且与核安全相关，不能保证随时可以进行。在焓平衡关系式中，没有考虑进入下降通道的蒸汽量(即下携带系数假设为0)，而蒸汽发生器实际具有一定的下携带系数，这给计算带来一定的误差，降低了测量的精度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法及系统，能够提高循环倍率测量的准确性、安全性，且具有良好的经济性。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，包括：

在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；

在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度；

根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

进一步地，所述在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动，具体包括：

在所述凝结水系统的凝结水泵入口或者通过高压注入泵在所述给水系统至所述蒸汽发生器之间的给水流量控制系统的管道中注入示踪剂，使所述示踪剂在进入所述蒸汽发生器后被饱和蒸汽中的水分携带进入汽轮机，再流动至所述给水系统后重新进入所述蒸汽发生器进行循环。

进一步地，所述测量方法还包括：

在汽水分离再热器系统的疏水罐和凝结水抽取系统的管线处取样检测示踪剂的浓度，并跟踪示踪剂浓度的变化趋势；

在所述示踪剂浓度稳定后，判定所述示踪剂在所述机组二回路中循环达到稳定。

进一步地，所述给水系统提供的携带有示踪剂的主给水进入所述蒸汽发生器后，同携带有示踪剂的循环水一起沿下降通道流动，到达管板后转向进入上升通道并受热蒸发，示踪剂浓缩于未被蒸发的饱和水中，且未被蒸发的饱和水分离返回形成循环水，并继续与进入的主给水一起循环流动；

所述在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度，具体包括：

在循环稳定后，分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样；

分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度。

进一步地，所述分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样，具体包括：

将核电站中的核取样系统的取样管线连通至所述下降通道出口，对所述下降通道出口的水分进行取样；

将所述核取样系统的取样管线切换至所述蒸汽发生器上部，对所述循环水进行取样；

通过核电站中的给水化学取样系统在高加给水母管上对所述主给水进行取样；所述高加给水母管与所述蒸汽发生器的给水入口相连通。

优选地，所述示踪剂为钠、锂、钾或铯离子；

在所述示踪剂注入后，所述蒸汽发生器中阳离子电导率的增加小于机组化学运行规范的一区控制值。

进一步地，所述分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度，具体包括：

采用电感耦合等离子体质谱法分别对所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度进行测量。

进一步地，所述根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率，具体包括：

根据测量的示踪剂浓度，并基于示踪剂质量平衡法，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

进一步地，所述示踪剂质量平衡法的公式如下：

W_fC_f+W_rC_w＝W_eC_b；

W_e＝W_r+W_f；

所述蒸汽发生器的循环倍率的计算公式如下：

其中，K为蒸汽发生器的循环倍率，W_ms为主蒸汽流量，W_e为下降通道出口的水分流量，W_r循环水流量，W_f为主给水流量，C_b为下降通道出口水分中的示踪剂浓度，C_w为循环水中的示踪剂浓度，C_f为主给水中的示踪剂浓度。

另一方面，本发明提供一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量系统，能够实现上述压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法的所有流程，所述系统包括：

示踪剂注入模块，用于在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；

示踪剂浓度测量模块，用于在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度；

循环倍率计算模块，用于根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在机组二回路注入适量的示踪剂，待循环稳定后在蒸汽发生器上部、下部和给水管线处取样检测，获取示踪剂浓度，进而计算得到蒸汽发生器的循环倍率值，实现随时对在役核电机组进行蒸汽发生器循环倍率的准确测量，能有效地避免对机组和试验人员的安全危害，降低测量成本，具有安全性、经济性、先进性和便捷性的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法中机组二回路的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法中蒸汽发生器的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的无法准确、安全测量蒸汽发生器循环倍率等技术问题，本发明旨在提供一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其核心思想是：通过在机组二回路注入适量的示踪剂，待循环稳定后在蒸汽发生器上部、下部和给水管线处取样检测，获取示踪剂浓度，进而计算得到蒸汽发生器的循环倍率值。本实施例能够提高循环倍率测量的准确性、安全性，且具有良好的经济性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1，本发明实施例提供了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，该方法包括：

S1、在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；

S2、在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度；

S3、根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

需要说明的是，机组二回路(汽轮机回路)主要包括蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统。具体的，如图2所示，机组二回路是由蒸汽发生器1、汽轮机2、凝汽器3、凝结水泵4和主给水泵5及其之间的管线、加热器和阀门构成的回路，其工作原理为蒸汽发生器中的水受热变成蒸汽，推动汽轮发电机做功，把热能转化为电能，做功后的蒸汽进入冷凝器冷却为凝结水，通过凝结水泵和主给水泵返回到蒸汽发生器，重新加热成蒸汽。

在对蒸汽发生器的循环倍率进行测量之前，反应堆处于功率运行模式，机组在一定功率平台稳定运行，因此需对机组运行状态进行设置。测量前确定需隔离的设备、系统及实现隔离的方法，并提前对隔离阀门进行检查，若发现缺陷应及时予以消除。蒸汽发生器、给水系统、主蒸汽系统、凝结水系统内的水中化学物质含量和种类应保持在允许的范围内，所有导致示踪物质遗失的可能应提前消除。

在机组满功率状态下测量蒸汽发生器的循环倍率建议按照如下要求设置核实机组初始状态：

(1)机组已在满功率下稳定运行至少24小时，确保没有氙或者给水瞬态的扰动，机组热功率应尽可能的接近额定值；

(2)反应堆控制棒处自动模式，且无硼化或稀释操作；

(3)温度控制棒处自动模式，且在调节带内；

(4)主给水流量、主蒸汽流量保持稳定；

(5)蒸汽发生器水位控制处自动模式，且蒸汽发生器水位稳定；

(6)稳压器压力和水位控制处自动模式，且稳压器水位稳定；

(7)汽轮机在限负荷模式运行,负荷参考值为100％满功率；

(8)凝结水泵处于稳定运行状态；

(9)蒸汽发生器出口压力达到额定值；

(10)蒸汽发生器主给水温度接近额定值；

(11)机组二回路水质不超出运行二区控制范围；

(12)隔离APG、ATE系统。

在其他功率平台测量蒸汽发生器的循环倍率，可参照上述要求做适应性修改后进行机组初始状态设置。

在设置机组初始状态后，即可向机组二回路中注入示踪剂。由于本发明只需要液相的取样，不需要汽-水混合物的取样。为保证测量结果的准确，本实施例中注入的示踪剂需要满足以下要求：

(1)易溶于水但基本不溶于汽(在试验蒸汽的条件下，溶解度小于0.1％)；

(2)不挥发；

(3)在汽轮机循环工况下性质稳定；

(4)不吸附在内表面的水膜上；

(5)在任何情况下均能与水充分均匀的混合。

另外，示踪剂在满足上述要求的同时，也要考虑到示踪剂不能对循环系统中的材料产生影响，并且不能对运行人员产生危害。因此一般采用钠、锂、钾和铯盐等作为示踪剂，这主要是根据特定型式反应堆的构造和已知给水中化学元素的背景值而确定的。考虑到离子浓度检测的成熟型和准确性，本发实施例优选使用铯(Cs)离子作为蒸汽发生器循环倍率测量的示踪剂。

示踪剂的浓度由示踪剂的注入量和蒸汽发生器的水装量决定，考虑到机组的运行安全，还需对示踪剂的注入量进行限定。一般选择在示踪剂注入后蒸汽发生器中阳离子电导率的增加小于机组化学运行规范的一区控制值,并具有一定的裕量。例如，在某机组蒸汽发生器循环倍率测量中，蒸汽发生器阳离子电导率一区控制值为1.0μs/cm，示踪剂注入量选择160g碳酸铯，阳离子电导率增加值为0.51μs/cm。

本实施例借助示踪剂本身易溶解于水而不溶于蒸汽的特性，通过测量蒸汽发生器上部、下部和蒸汽发生器入口给水管线处代表性样品示踪剂浓度，计算确定蒸汽发生器的循环倍率，实现随时对在役核电机组进行蒸汽发生器循环倍率的准确测量。

进一步地，在步骤S1中，所述在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动，具体包括：

在所述凝结水系统的凝结水泵入口或者通过高压注入泵在所述给水系统至所述蒸汽发生器之间的给水流量控制系统的管道中注入示踪剂，使所述示踪剂在进入所述蒸汽发生器后被饱和蒸汽中的水分携带进入汽轮机，再流动至所述给水系统后重新进入所述蒸汽发生器进行循环。

需要说明的是，在选取满足要求的示踪剂后，即可通过临时装置将示踪剂注入机组二回路，其注入位置通常有两个选择，如图2所示，注入口A1和注入口A2。注入口A1为凝结水泵4的入口，在凝结水泵入口注入示踪剂，其优点是注入温度、压力低，注入泄露风险低。注入口A2为给水系统5至所述蒸汽发生器1之间的ARE(Feedwater flow control System，给水流量控制系统)系统管道注入口，在ARE系统管道注入示踪剂时，由于管道内流动的是高温高压介质，给示踪剂注入操作具有一定的难度，需要加装高压注入泵，从注入口A2注入示踪剂具有示踪剂不易流失、且不易沉淀于给水管系污染设备的优点。

从影响取样样品的代表性和准确性角度考虑，本实施例优选从注入口A2注入示踪剂。

将示踪剂注入机组二回路后，示踪剂沿着二回路管线流动，进入蒸汽发生器后，示踪剂仅被饱和蒸汽中的水分携带进入汽轮机，经过高压加热器的回热抽汽以及汽水分离再热器的分离返回给水系统后重新进入蒸汽发生器。

进一步地，所述测量方法还包括：

在汽水分离再热器系统(GSS)的疏水罐和凝结水抽取系统(CEX)的管线处取样检测示踪剂的浓度，并跟踪示踪剂浓度的变化趋势；

在所述示踪剂浓度稳定后，判定所述示踪剂在所述机组二回路中循环达到稳定。

需要说明的是，示踪剂在机组二回路中经过若干循环后，示踪剂在机组二回路给水系统和蒸汽发生器本体内部循环达到平衡，示踪剂循环稳定，则被湿蒸汽携带出去的示踪剂质量等于通过二回路给水系统返回蒸汽发生器的示踪剂质量，可进行后续操作。

对于蒸汽发生器内部，蒸汽发生器二次侧的流动靠下降通道11和上升通道12的介质重度差形成自然循环流动。主给水进入蒸汽发生器后，同蒸汽发生器汽水分离器13和干燥器14分离出来的水分一起沿管束套筒与蒸发器筒体间构成的下降通道11流动，到达蒸发器管板15后转向进入蒸发器上升通道12，通过蒸汽发生器换热管接收一回路热量受热蒸发，如图3所示。在注入示踪剂后，所述给水系统提供的携带有示踪剂的主给水从入口16进入所述蒸汽发生器后，同携带有示踪剂的循环水一起沿下降通道11流动，到达管板15后转向进入上升通道12并受热蒸发，由于示踪剂易溶解于水不溶于蒸汽的特性，示踪剂在蒸发过程中浓缩于上升通道12上部尚未蒸发的饱和水中，蒸汽向上流动时，携带示踪剂的饱和水被汽水分离器13和干燥器14分离而返回形成循环水，并继续与入口16进入的主给水一起进入蒸汽发生器下降通道11，继而进入上升通道12受热蒸发，形成自然循环。

进一步地，在步骤S2中，所述在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度，具体包括：

在循环稳定后，分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样；

分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度。

具体地，所述分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样，具体包括：

将核电站中的核取样系统的取样管线连通至所述下降通道出口，对所述下降通道出口的水分进行取样；

将所述核取样系统的取样管线切换至所述蒸汽发生器上部，对所述循环水进行取样；

通过核电站中的给水化学取样系统在高加给水母管上对所述主给水进行取样；所述高加给水母管与所述蒸汽发生器的给水入口相连通。

需要说明的是，取样的代表性直接决定了测试结果的准确性和真实性。本实施例需要取蒸汽发生器上部、下部和主给水管线处的代表性样品，检测其示踪剂浓度以计算循环倍率。给水管线处的代表性样品取样可通过电站自身的SIT系统(Feedwater ChemicalSampling System，给水化学取样系统)实现，取样位置位于高加给水母管上，如图2所示的取样点B1。蒸汽发生器上部和下部的代表性样品取样则通过电站自身的REN系统(NuclearSampling System，核取样系统)实现。蒸汽发生器上部样品是湿蒸汽被汽水分离后返回的循环水，如图2和图3中的取样点B2，而蒸汽发生器下部样品则从下降通道出口(管板上表面)取样得到，如图2和3中的取样点B3。

大多数核电站的REN系统蒸汽发生器上部和下部的取样共用同一取样管线，因此待下部的下降通道出口取样完成后需要迅速将取样管线切换至上部。由于这两处离子浓度不同，切换后需进行一定时间的取样管线冲洗后，方可进行正式的上部取样，以确保上部样品具有代表性。

具体地，所述分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度，具体包括：

采用电感耦合等离子体质谱法分别对所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度进行测量。

需要说明的是，根据示踪剂的浓度以及检测准确性的要求，选择合适的检测仪器进行示踪剂浓度检测。由于主给水管线处代表性样品示踪剂浓度较低，目前普遍使用ICP-MS质谱仪进行检测。蒸汽发生器上部和下部代表性样品浓度相对较高，可使用ICP-MS质谱仪，也可使用石墨炉原子吸收分光光度计进行检测。本实施例优选使用ICP-MS质谱仪应用电感耦合等离子体质谱法进行检测，因为该检测方法具有干扰少、谱线相对简单、检出限低、动态线性范围宽、测定快速的特点，确保检测结果的高精度。

进一步地，在步骤S3中，所述根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率，具体包括：

根据测量的示踪剂浓度，并基于示踪剂质量平衡法，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

进一步地，所述示踪剂质量平衡法的公式如下：

W_fC_f+W_rC_w＝W_eC_b；

W_e＝W_r+W_f；

所述蒸汽发生器的循环倍率的计算公式如下：

其中，K为蒸汽发生器的循环倍率，W_ms为主蒸汽流量，W_e为下降通道出口的水分流量，W_r循环水流量，W_f为主给水流量，C_b为下降通道出口水分中的示踪剂浓度，C_w为循环水中的示踪剂浓度，C_f为主给水中的示踪剂浓度。

需要说明的是，根据示踪剂质量平衡法，即下降通道出口的示踪剂质量等于蒸汽发生器再循环饱和水携带的示踪剂质量加上进入蒸气发生器入口主给水中的示踪剂质量，可以得出示踪剂质量平衡法的公式W_fC_f+W_rC_w＝W_eC_b，对该公式进行简化，即有

从而可以获得蒸汽发生器的循环倍率的计算公式

其中，主给水流量W_f与主蒸汽流量W_ms等同。

本发明实施例通过在机组二回路注入适量的示踪剂，待循环稳定后在蒸汽发生器上部、下部和给水管线处取样检测，获取示踪剂浓度，进而计算得到蒸汽发生器的循环倍率值，实现随时对在役核电机组进行蒸汽发生器循环倍率的准确测量，能有效地避免对机组和试验人员的安全危害，降低测量成本，具有安全性、经济性、先进性和便捷性的特点。

实施例二

本发明实施例提供了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量系统，能够实现上述压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法的所有流程，参见图4，所述系统包括：

示踪剂注入模块41，用于在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；

示踪剂浓度测量模块42，用于在循环稳定后，分别测量所述蒸汽发生器的上部、下部和给水入口处的示踪剂浓度；

循环倍率计算模块43，用于根据测量的示踪剂浓度，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率。

另外，所述系统还包括控制模块44，用于分别控制示踪剂注入模块41、示踪剂浓度测量模块42和循环倍率计算模块43的操作及其之间的数据传输。

本发明实施例通过在机组二回路注入适量的示踪剂，待循环稳定后在蒸汽发生器上部、下部和给水管线处取样检测，获取示踪剂浓度，进而计算得到蒸汽发生器的循环倍率值，实现随时对在役核电机组进行蒸汽发生器循环倍率的准确测量，能有效地避免对机组和试验人员的安全危害，降低测量成本，具有安全性、经济性、先进性和便捷性的特点。

综上所述，本发明提出了一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法及系统，其具有较好的实用效果：

(1)经济方面。目前在役核电机组和新建核电机组蒸汽发生器上的热工测点基本都不能完全满足质量平衡法和焓平衡法测量的要求。若要进行循环倍率测量，需重新设计测点并进行测量仪表安装，成本较高。本发明可在机组已有的热工测点和取样系统上进行测量，无需额外增加成本，具有较好的经济性。

(2)安全方面。质量平衡法和焓平衡法需要在蒸汽发生器本体开口以便安装引压管和温度套筒，从而降低蒸汽发生器强度，降低运行安全性；并且，蒸汽发生器位于核反应堆控制区，机组带功率运行期间，上述测点的使用和维护需进入控制区，可能会对运行或试验人员的人生安全造成辐照危害。本发明只需在机组注入少了示踪剂，并取样检测，无需对蒸汽发生器进行开口取压、无需进入机组控制区，有效地避免了对机组和人员的安全危害。

(3)进度方面。对机组蒸汽发生器进行引压管线和温度套筒安装需在机组大修或其他停机的情况下进行，且与核安全相关，不能保证随时可以进行。若在机组大修期间安装，将增加大修工期；非大修期间安装，需要人为将机组停机。这都会大大影响机组的正常运行。本发明仅利用机组现有的热工测点、测量仪表和取样装置即可完成测量，无需额外安装其他热工测点和测量仪表，方便随时进行测量减少机组非计划停机次数或减少机组停机时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，包括：

在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；所述给水系统提供的携带有示踪剂的主给水进入所述蒸汽发生器后，同携带有示踪剂的循环水一起沿下降通道流动，到达管板后转向进入上升通道并受热蒸发，示踪剂浓缩于未被蒸发的饱和水中，且未被蒸发的饱和水分离返回形成循环水，并继续与进入的主给水一起循环流动；

在循环稳定后，分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样；分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度；根据测量的示踪剂浓度，并基于示踪剂质量平衡法，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率，所述示踪剂质量平衡法的公式如下：

W_fC_f+W_rC_w＝W_eC_b；

W_e＝W_r+W_f；

所述蒸汽发生器的循环倍率的计算公式如下：

其中，K为蒸汽发生器的循环倍率，W_ms为主蒸汽流量，W_e为下降通道出口的水分流量，W_r循环水流量，W_f为主给水流量，C_b为下降通道出口水分中的示踪剂浓度，C_w为循环水中的示踪剂浓度，C_f为主给水中的示踪剂浓度。

2.如权利要求1所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，所述在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动，具体包括：

在所述凝结水系统的凝结水泵入口或者通过高压注入泵在所述给水系统至所述蒸汽发生器之间的给水流量控制系统的管道中注入示踪剂，使所述示踪剂在进入所述蒸汽发生器后被饱和蒸汽中的水分携带进入汽轮机，再流动至所述给水系统后重新进入所述蒸汽发生器进行循环。

3.如权利要求2所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：

在汽水分离再热器系统的疏水罐和凝结水抽取系统的管线处取样检测示踪剂的浓度，并跟踪示踪剂浓度的变化趋势；

在所述示踪剂浓度稳定后，判定所述示踪剂在所述机组二回路中循环达到稳定。

4.如权利要求1所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，所述分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样，具体包括：

将核电站中的核取样系统的取样管线连通至所述下降通道出口，对所述下降通道出口的水分进行取样；

将所述核取样系统的取样管线切换至所述蒸汽发生器上部，对所述循环水进行取样；

通过核电站中的给水化学取样系统在高加给水母管上对所述主给水进行取样；所述高加给水母管与所述蒸汽发生器的给水入口相连通。

5.如权利要求1所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，所述示踪剂为钠、锂、钾或铯离子；

在所述示踪剂注入后，所述蒸汽发生器中阳离子电导率的增加小于机组化学运行规范的一区控制值。

6.如权利要求5所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法，其特征在于，所述分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度，具体包括：

采用电感耦合等离子体质谱法分别对所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度进行测量。

7.一种实现如权利要求1至6任一项所述的压水堆核电站立式蒸汽发生器循环倍率的测量方法的系统，其特征在于，所述系统包括：

示踪剂注入模块，用于在机组二回路中注入适量的示踪剂，使所述示踪剂沿着所述机组二回路循环流动；所述机组二回路是由蒸汽发生器、汽轮机、凝结水系统和给水系统构成的回路；所述给水系统提供的携带有示踪剂的主给水进入所述蒸汽发生器后，同携带有示踪剂的循环水一起沿下降通道流动，到达管板后转向进入上升通道并受热蒸发，示踪剂浓缩于未被蒸发的饱和水中，且未被蒸发的饱和水分离返回形成循环水，并继续与进入的主给水一起循环流动；

示踪剂浓度测量模块，用于在循环稳定后，分别对所述蒸汽发生器上部的循环水、下降通道出口的水分以及给水入口的主给水进行取样；分别测量所述循环水、下降通道出口水分和主给水中的示踪剂浓度；

循环倍率计算模块，用于根据测量的示踪剂浓度，并基于示踪剂质量平衡法，计算获得所述蒸汽发生器的循环倍率，所述示踪剂质量平衡法的公式如下：

W_fC_f+W_rC_w＝W_eC_b；

W_e＝W_r+W_f；

所述蒸汽发生器的循环倍率的计算公式如下：

其中，K为蒸汽发生器的循环倍率，W_ms为主蒸汽流量，W_e为下降通道出口的水分流量，W_r循环水流量，W_f为主给水流量，C_b为下降通道出口水分中的示踪剂浓度，C_w为循环水中的示踪剂浓度，C_f为主给水中的示踪剂浓度。

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