CN111180095A - 一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明型涉及冷却剂除氧技术领域，具体为一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，包括L1一回路系统抽真空；L2检测抽真空的绝对压力，当抽真空的绝对压力小于20kpa时，进入L3；否则，返回L1；L3一回路充水；L4一回路动态排气；L5检测总气体含量，当总气体含量小于40cc/kg时，进入L6；否则，返回L4；L6一回路进行上充下泄稀释除氧；L7除氧完成。本申请的物理预除氧方法，量化了抽真空启动期间的真空度要求、增加排气后的总气体含量测量等关键工艺步骤，有效提高了除氧效果；同时利用现有的机组系统上的补给水催化除氧单元出口除氧除盐水对一回路上充下泄稀释除氧，有效减少了除氧操作时间，缩短了除氧占据的关键路径。

Description

一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法
技术领域
本发明涉及冷却剂除氧技术领域，具体为一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法。
背景技术
压水堆电站一回路冷却剂中存在溶解氧，溶解氧在高温条件下会导致系统设备均匀腐蚀，增加金属材料SCC(应力腐蚀开裂)的敏感性，缩短设备的使用寿命。且腐蚀产物在一回路辐照条件下会生成活化产物，增加大修期间人员的辐照剂量。因此,一回路升温至121℃之前，要求溶解氧的含量小于100ppb。
现有的压水堆电站一回路启动时的物理预除氧方式主要有静动排气和容控箱的氮气覆盖、吹扫两种方式，而这两种方式均无法达到满意的除氧效果。传统压水堆机组实践中多次出现动排气后一回路的溶解氧仍然达到10ppm甚至15ppm的情况，远远大于常压下饱和的溶解氧浓度。且采用动排气的物理预除氧方式，只能在主泵启动后进行操作，因为SG（蒸汽发生器）传热管残余气体多，为了得到理想的除氧效果，需要执行多次排气操作。
因此，如何快速、有效保证除氧效果是压水堆核电厂一回路物理预除氧方法亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，适用于调试启动期间一回路非含硼水采用催化除氧除盐水上充下泄方法的部分，适用于AP1000压水堆核电厂及电站补给水系统设计有催化除氧单元的压水堆电站。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，包括
L1一回路系统抽真空；
L2检测抽真空的绝对压力，当抽真空的绝对压力小于20kpa时，进入L3；否则，返回L1；
L3一回路充水；
L4一回路动态排气；
L5检测总气体含量，当总气体含量小于40cc/kg时，进入L6；否则，返回L4；
L6一回路进行上充下泄稀释除氧；
L7除氧完成。
作为优选，L1具体为将反应堆冷却剂系统的稳压器、压力容器上封头和蒸汽发生器U型管中的空气抽出。
作为优选，L3中保持升温过程中稳压器和热段的温差小于178℃。
作为优选，L3中在热试和首次启动期间，采用水实体启动方式。
作为优选，L3具体为将一回路充水至稳压器窄量程液位的96%，然后对压力容器顶盖管线、辅助喷淋管线、稳压器排气管线进行排气。
作为优选，L4具体为顺序点动四台反应堆冷却剂泵，并提高主泵的转速至50%以排出蒸汽发生器传热管内的气体，主泵在50%转速平台运行30秒停止，蒸汽发生器传热管大部分气体排出到反应堆压力容器上封头，RCS降压后，溶解气体逸出到反应堆压力容器上封头和稳压器，最后通过ADS排气阀将气体排出。
作为优选，L5具体为，检测总气体含量，当总气体含量≥119cc/kg时，禁止主泵转速超过50%；当总气体含量＞40cc/kg时，重新执行一次一回路动态排气；当总气体含量＜40cc/kg时，进入L6。
作为优选，L6 中对于AP1000机组及设计补给水系统含催化除氧单元的机组，调试热态功能试验期间采用除氧除盐水对一回路上充下泄稀释氧含量。
作为优选，L6中对于AP1000机组及设计下泄水除氧机组，在装料后启动除氧期间，将下泄的含硼水经过物理除氧后，再次补充到一回路。
作为优选，L6中向一回路添加联氨除氧。
有益效果
本申请的物理预除氧方法，量化了抽真空启动期间的真空度要求、增加排气后的总气体含量测量等关键工艺步骤，有效提高了除氧效果；同时利用现有的机组系统上的补给水催化除氧单元出口除氧除盐水对一回路上充下泄稀释除氧，有效减少了除氧操作时间，缩短了除氧占据的关键路径。
附图说明
图1为本申请压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法的流程示意图；
图2为本申请抽真空启动后一回路的溶解氧含量表的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，包括
L1一回路系统抽真空。建立一回路冷却剂系统真空，将反应堆冷却剂系统尤其是稳压器、压力容器上封头和蒸汽发生器U型管中的空气抽出以减少溶解在一回路及ＳＧ传热管上部残余的空气，减少溶解氧。
L2检测抽真空的绝对压力，当抽真空的绝对压力小于20kpa时，进入L3；否则，返回L1。量化一回路冷却剂系统的绝对压力，其中绝对压力小于20kpa。
L3一回路充水。升温过程中确保稳压器和热段的温差应小于178℃，可以避免波动管不可接受的应力水平。在热试和首次启动期间，堆芯没有余热维持热段的温度，所以采用水实体启动的方式。使用运行程序将一回路充水至稳压器窄量程液位的96%，然后对压力容器顶盖管线、辅助喷淋管线、稳压器排气管线进行排气。
L4一回路动态排气。顺序点动4台反应堆冷却剂泵，之后提高主泵的转速至50%，排出蒸汽发生器传热管内的气体。主泵在50%转速平台最多运行30s后停止，蒸汽发生器传热管大部分气体排出到反应堆压力容器上封头，RCS（反应堆冷却剂系统）降压后，溶解气体逸出到反应堆压力容器上封头和稳压器，最后通过ADS排气阀（自动排气阀）将气体排出。
L5检测总气体含量，当总气体含量小于40cc/kg时，进入L6；否则，进返回L4。主泵启动后，分析一回路的总含气量，如果总气体含量≥119cc/kg，禁止主泵转速超过50%。一般情况下，如果总气体含量＜40cc/kg，则说明一回路的排气效果较好。若测量显示总气体含量＞40cc/kg，则再次执行一回路的动态排气，减少一回路的气体含量。
L6一回路进行上充下泄稀释除氧。AP1000机组及设计补给水系统含催化除氧单元的机组，在调试热态功能试验期间采用除氧除盐水（催化除氧单元出口的除氧水，氧含量小于20ppb）对一回路上充下泄稀释氧含量。AP1000机组及设计下泄水除氧的机组，在装料后启动除氧期间，将下泄的含硼水经过物理除氧后，再次补充到一回路中，也可以达到物理除氧的目的。
L7除氧完成。
按照理想稀释方程计算，补给水催化除氧单元出口的溶解氧<20ppb时，使用上充下泄的方式可以有效降低一回路的溶解氧。除氧速度受初始溶解氧含量、上充下泄流速的影响。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为充排体积，m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为RCS水装量，m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为补水溶解氧浓度，ppm；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为初始溶解氧浓度，ppm；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为目标溶解氧浓度，ppm。
在上充下泄稀释除氧的模式下，对除氧速度影响较大的是上充下泄水的流量。因此，除氧初期应该尽可能的提高上充下泄水流量，达到最大化提高除氧速度的目的
假设在一路充水时存在V体积的气相空间，可以使一回路的溶解氧升高C0ppm，根据经验C0=5-10ppm。当以抽真空的方式充水时，绝对压力是表征一回路残余气体含量的指标，在<20kPa绝对压力下充水，可以减少80%的残余溶解氧，溶解氧的升高值仅＜0.2C0ppm，根据经验该值仅有1-2ppm。因此采用抽真空启动的方式可以有效的降低一回路初始溶解氧。
总气体含量反映了动排气的实施效果。当一回路的总气体含量<40cc/kg时，假设该气体为空气，据此计算，一回路的溶解氧含量为11ppm，说明抽真空和排气过程是合格的。如果未达到该要求，则说明抽真空排气效果较差，需要继续执行排气。
本申请以三门核电1、2号机组为例，结果如图2所示，三门核电1、2号机组热试和启动的历次除氧过程中，采用抽真空和总气体含量控制的方式，在一回路建立压力后，一回路的溶解氧含量为5-7ppm，而传统电站一回路的溶解氧一般可以达到10ppm 以上。可见采用抽真空充水和总气体含量控制的方式可以大幅减少初始的溶解氧的含量。
另外，三门核电1号机组装料后首次启动期间，仅采用了上充下泄的方式进行除氧，没有添加联氨。经过80多个小时的连续充排，将溶解氧从5ppm 降低至0.3ppm，除氧过程基本符合理论的充排曲线，达到了理想的物理除氧效果。本申请通过添加联氨的方式可进一步减少了除氧操作时间，缩短除氧占据的关键路径。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：包括
L1一回路系统抽真空；
L2检测抽真空的绝对压力，当抽真空的绝对压力小于20kpa时，进入L3；否则，返回L1；
L3一回路充水；
L4一回路动态排气；
L5检测总气体含量，当总气体含量小于40cc/kg时，进入L6；否则，返回L4；
L6一回路进行上充下泄稀释除氧；
L7除氧完成。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L1具体为将反应堆冷却剂系统的稳压器、压力容器上封头和蒸汽发生器U型管中的空气抽出。
3.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L3中保持升温过程中稳压器和热段的温差小于178℃。
4.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L3中在热试和首次启动期间，采用水实体启动方式。
5.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L3具体为将一回路充水至稳压器窄量程液位的96%，然后对压力容器顶盖管线、辅助喷淋管线、稳压器排气管线进行排气。
6.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L4具体为顺序点动四台反应堆冷却剂泵，并提高主泵的转速至50%以排出蒸汽发生器传热管内的气体，主泵在50%转速平台运行30秒停止，蒸汽发生器传热管大部分气体排出到反应堆压力容器上封头，RCS降压后，溶解气体逸出到反应堆压力容器上封头和稳压器，最后通过ADS排气阀将气体排出。
7.根据权利要求6所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L5具体为，检测总气体含量，当总气体含量≥119cc/kg时，禁止主泵转速超过50%；当总气体含量＞40cc/kg时，重新执行一次一回路动态排气；当总气体含量＜40cc/kg时，进入L6。
8.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L6中对于AP1000机组及设计补给水系统含催化除氧单元的机组，调试热态功能试验期间采用除氧除盐水对一回路上充下泄稀释氧含量。
9.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L6中对于AP1000机组及设计下泄水除氧机组，在装料后启动除氧期间，将下泄的含硼水经过物理除氧后，再次补充到一回路。
10.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂的一回路物理预除氧方法，其特征在于：L6中向一回路添加联氨除氧。
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