CN112464134B - 一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核电厂一回路泄漏率计算技术领域,具体公开了一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,包括以下步骤:步骤1:计算容控箱修正系数K1;步骤2:分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3;步骤3:分工况标准公式确定;步骤4:分工况修正公式;步骤5:一回路泄漏率计算。本发明根据核电厂一回路温度、压力、水位的不同,将一回路泄漏率计算公式由单一公式开发为六个工况相对应的公式,使得核电机组低工况下的一回路泄漏率计算结果更加准确。
Description
技术领域
本发明属于核电厂一回路泄漏率计算技术领域,具体涉及一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法。
背景技术
一回路泄漏率是核电厂评估第二道安全屏障性能的重要指标,一回路是否存在泄漏,其泄漏率是否满足技术规范要求,是核电厂运行监督的重要工作。
目前我国核电厂一回路泄漏率的计算通常采用单一的标准公式进行计算,例如秦二厂目前的一回路泄漏率计算公式:
其中,公式内的系数是由满功率时的机组参数推导而来。
核电厂技术规范规定只要机组处于正常冷停堆以上状态,则每天必须计算一回路泄漏率,而在低工况时使用由满功率参数作为基础的一回路泄漏率计算公式,其计算结果存在较大偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,以解决在非满功率工况下一回路泄漏率计算结果偏差较大的问题。
本发明的技术方案如下:
一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,整个一回路由容控箱、稳压器、一回路水实体部分组成,以秦二厂M310核电机组作为参考电站,包括以下步骤:
步骤1:计算容控箱修正系数K1;
容控箱的有效量程区为圆柱体,其半径r=1m,面积A=πr2=3.142m2,当液位变化1m时,体积变化3142L,因此K1=3142L/m;
步骤2:分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3;
步骤3:分工况标准公式确定;
步骤4:分工况修正公式;
步骤5:一回路泄漏率计算
式中:Fp,一回路泄漏率,L/h;
K1,容控箱修正系数,3142L/m;
K2,稳压器修正系数,L/m;
K3,一回路温度系数,L/m;
N1,试验前容控箱液位,m;N2,试验后容控箱液位,m;
N3,试验前稳压器液位,m;N4,试验后稳压器液位,m;
T1,试验前一回路平均温度,℃;T2,试验后一回路平均温度,℃;
△t,试验持续时间,h;
其中,不同工况下的修正系数如下表所示,
适用工况 | K2 | K3 |
热停及以上 | 2070 | 432 |
正常中间停堆 | 2574 | 230 |
双相中间停堆 | 2895 | 176 |
单相中间停堆 | 0 | 195 |
正常冷停堆 | 0 | 85 |
试验工况 | 2047 | 314 |
。
步骤1,计算容控箱修正系数K1:
定义容控箱的正常工作环境:温度40℃,压力0.22Mpa.a为基准状态,其中水密度为992.343kg/m3,此状态下冷却剂体积变化除以时间为一回路泄漏率的基准,其他所有不同状态体积变化都需要通过密度比转换为此基准状态的体积变化;
容控箱的有效量程区为圆柱体,其半径r=1m,面积A=πr2=3.142m2,当液位变化1m时,体积变化3142L,因此K1=3142L/m;
步骤2,分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3:
2.1功率运行工况
正常运行期间,稳压器中为345℃、压力15.5MPa的饱和水,总容积为36m3;正常运行期间水位0.89m对应容积23.89m3,水位-3.87m对应容积7.41m3,这样得到稳压器中水位与容积的关系为3462L/m;但是,稳压器中水的密度只有593.206kg/m3,而基准情况下水的密度为992.343kg/m3,故最终得到水位与泄漏率的系数:
K2=3462×593.206/992.343=2070L/m
当一回路的平均温度变化后,一回路系统中水的密度相应发生变化,由于一回路总的容积不变或近似不变,回路中总的水装量就会改变,这事实上不是由于泄漏引起的;若回路平均温度升高,水体积膨胀,对泄漏率计算来说是引入了一个负值;
正常运行期间,一回路平均温度在309℃~310℃之间,由温度引起的水密度变化率近似作为常数处理:15.5MPa.a、310℃时水密度为704.789kg/m3,15.5MPa.a、309℃时水密度为707.093kg/m3,故变化率为-2.304kg/(m3.℃);
一回路压力边界的总容积V=V压力容器+V主管段+V主泵+V波动管+V蒸发器+V稳压器=96+18.6+9+1+62.2+36m3≈222m3;
一回路温度略微变化时一回路压力由于稳压器自动调节系统保持不变,其稳压器内温度也基本不变,因此稳压器这部分水其实不参与温度修正,稳压器有36m3的空间,因此参与温度修正的水容积V=222-36m3=186m3;再考虑基准状况40℃、0.22MPa.a下水的密度为992.343kg/m3,这样温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×2.304×1000/992.343=432L/℃
因此可以得到满功率运行时的一回路泄漏率计算公式为:
然而功率运行有2%→100%Pn范围,最低工况2%Pn下平均温度最低为290.8℃,压力15.5Mpa不变,对应的密度为744.69kg/m3,在此状态变化到291.8℃,压力15.5Mpa,对应密度为742.786kg/m3,故变化率为-1.904kg/(m3.℃);则温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×1.904×1000/992.343=357L/℃
2%Pn工况时的一回路泄漏率计算公式为:
2.2热备用、热停堆工况
在热备用、热停堆工况下的温度、压力与2%Pn工况的参数一致,因此其一回路泄漏率计算公式可等效为公式(3);
2.3正常中间停堆工况
正常中间停堆工况下的平均温度为160℃≤T≤290.8℃,压力范围为3.0Mpa≤P≤15.5Mpa,在最高温度290.8℃和最高压力15.5Mpa时,其泄漏率计算公式等效为公式(3);在最低温度160℃和最低压力3.0Mpa下,对应的稳压器内密度为821.89kg/m3,对应的一回路密度为908.87kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为907.886kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.89/992.343=2867L/m
K3=186×0.984×1000/992.343=184L/℃
因此正常中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.4双相中间停堆工况
双相中间停堆工况下的平均温度为120℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的稳压器内密度为821.895kg/m3,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后一回路密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.895/992.343=2867L/m
K3=186×1.073×1000/992.343=201L/℃
因此双相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度120℃和最低压力2.4Mpa时,对应的稳压器内密度为837.919kg/m3,对应的一回路密度为944.203kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为943.396kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×837.919/992.343=2923L/m
K3=186×0.807×1000/992.343=151L/℃
因此双相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.5单相中间停堆工况
单相中间停堆工况下的平均温度为90℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K3=222×1.073×1000/992.343=240L/℃
因此单相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度90℃和最低压力2.4Mpa时,对应的一回路密度为966.365kg/m3,温度升高1℃后密度为965.693kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.672×1000/992.343=150L/℃
因此单相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.6正常冷停堆工况
正常冷停堆工况下的平均温度为10℃≤T≤90℃,压力范围为0.1Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度90℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为966.638kg/m3,温度降低1℃后密度为967.305kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.667×1000/992.343=149L/℃
因此正常冷停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度10℃和最低压力0.1Mpa时,对应的一回路密度为999.701kg/m3,温度升高1℃后密度为999.606kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.095×1000/992.343=21L/℃
因此正常冷停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.7试验工况
机组每次大修开口后,都需要在275℃,15.8Mpa进行一回路的泄漏率试验,此试验工况下的稳压器内密度为586.856kg/m3,一回路密度为773.359kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为771.682kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×586.856/992.343=2047L/m
K3=186×1.677×1000/992.343=314L/℃
因此试验的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
步骤3,分工况标准公式确定:
结合工程实际确定验收标准为:在试验前后温度偏差0.3℃的范围内,选择合适的系数,使得计算结果偏差在11.5L/h以内,其中以技术规范规定的230L/h的要求偏差≤5%;根据以上验收标准,选定各分工况标准公式。
步骤3中,各分工况标准公式具体如下:
1)功率运行、热备用、热停堆工况
通常情况下机组90%以上的时间处于满功率运行,为了使得此状态下的泄漏率计算最准确,选择满功率时的系数;在热备用、热停堆工况下采用此公式的最大误差为11.25L/h,满足验收要求;
2)正常中间停堆工况
此状态的K2、K3系数跨度都非常大,若选择平均值不能满足验收标准,不过通常需要在7Mpa压力平台停留进行相关试验,其他状态则是连续变化不做停留,因此选用7.1Mpa.a,210℃时的数据,对应的稳压器内密度为737.94kg/m3,对应的一回路密度为856.916kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为855.692kg/m3,计算出:
K2=3462×737.94/992.343=2574L/m,
K3=186×1.224×1000/992.343=230L/℃;
则
3)双相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为3.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
4)单相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为6.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
5)正常冷停堆工况
此状态温度修正的最大偏差9.6L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
6)正常试验工况
此试验工况采用准确数据275℃,15.8Mpa计算。
步骤4,分工况修正公式:
在实际运行过程中,由于一回路温度、压力、水位均由核仪表测量得到,因此存在一定幅度的波动,若采用标准工况划分方式来选择对应的计算公式用于实际计算,会出现工况选择不准确或无法选择工况的情况,因此对步骤3中确定的标准公式的适用范围进行修正。
步骤4中,标准公式的适用范围修正具体如下:
本发明的显著效果在于:
(1)本发明根据核电厂一回路温度、压力、水位的不同,将一回路泄漏率计算公式由单一公式开发为六个工况相对应的公式,使得核电机组低工况下的一回路泄漏率计算结果更加准确。
(2)本发明结合工程实际对原一回路泄漏率计算公式的参数取值进行修正,使得核电机组高工况下的一回路泄漏率计算结果更加准确。
(3)本发明方法对于核电厂一回路泄漏率的准确计算可提高核电机组的安全监视水平;在机组大小修时,一回路泄漏率的计算为主线工作,其准确性的提高在一定程度上可节省主线工期。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,整个一回路由三部分组成:容控箱、稳压器、一回路水实体部分;以秦二厂M310核电机组作为参考电站,包括以下步骤:
步骤1:计算容控箱修正系数K1
定义容控箱的正常工作环境:温度40℃,压力0.22Mpa.a为基准状态,其中水密度为992.343kg/m3,此状态下冷却剂体积变化除以时间为一回路泄漏率的基准,其他所有不同状态体积变化都需要通过密度比转换为此基准状态的体积变化;
容控箱的有效量程区为圆柱体,其半径r=1m,面积A=πr2=3.142m2,当液位变化1m时,体积变化3142L,因此K1=3142L/m;
步骤2:分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3
2.1功率运行工况
正常运行期间,稳压器中为345℃、压力15.5MPa的饱和水,总容积为36m3;正常运行期间水位0.89m对应容积23.89m3,水位-3.87m对应容积7.41m3,这样得到稳压器中水位与容积的关系为3462L/m;但是,稳压器中水的密度只有593.206kg/m3,而基准情况下水的密度为992.343kg/m3,故最终得到水位与泄漏率的系数:
K2=3462×593.206/992.343=2070L/m
当一回路的平均温度变化后,一回路系统中水的密度相应发生变化,由于一回路总的容积不变或近似不变,回路中总的水装量就会改变,这事实上不是由于泄漏引起的;若回路平均温度升高,水体积膨胀,对泄漏率计算来说是引入了一个负值;
正常运行期间,一回路平均温度在309℃~310℃之间,由温度引起的水密度变化率近似作为常数处理:15.5MPa.a、310℃时水密度为704.789kg/m3,15.5MPa.a、309℃时水密度为707.093kg/m3,故变化率为-2.304kg/(m3.℃);
一回路压力边界的总容积V=V压力容器+V主管段+V主泵+V波动管+V蒸发器+V稳压器=96+18.6+9+1+62.2+36m3≈222m3;
一回路温度略微变化时一回路压力由于稳压器自动调节系统保持不变,其稳压器内温度也基本不变,因此稳压器这部分水其实不参与温度修正,稳压器有36m3的空间,因此参与温度修正的水容积V=222-36m3=186m3;再考虑基准状况40℃、0.22MPa.a下水的密度为992.343kg/m3,这样温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×2.304×1000/992.343=432L/℃
因此可以得到满功率运行时的一回路泄漏率计算公式为:
然而功率运行有2%→100%Pn范围,最低工况2%Pn下平均温度最低为290.8℃,压力15.5Mpa不变,对应的密度为744.69kg/m3,在此状态变化到291.8℃,压力15.5Mpa,对应密度为742.786kg/m3,故变化率为-1.904kg/(m3.℃);则温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×1.904×1000/992.343=357L/℃
2%Pn工况时的一回路泄漏率计算公式为:
2.2热备用、热停堆工况
在热备用、热停堆工况下的温度、压力与2%Pn工况的参数一致,因此其一回路泄漏率计算公式可等效为公式(3);
2.3正常中间停堆工况
正常中间停堆工况下的平均温度为160℃≤T≤290.8℃,压力范围为3.0Mpa≤P≤15.5Mpa,在最高温度290.8℃和最高压力15.5Mpa时,其泄漏率计算公式等效为公式(3);在最低温度160℃和最低压力3.0Mpa下,对应的稳压器内密度为821.89kg/m3,对应的一回路密度为908.87kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为907.886kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.89/992.343=2867L/m
K3=186×0.984×1000/992.343=184L/℃
因此正常中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.4双相中间停堆工况
双相中间停堆工况下的平均温度为120℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的稳压器内密度为821.895kg/m3,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后一回路密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.895/992.343=2867L/m
K3=186×1.073×1000/992.343=201L/℃
因此双相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度120℃和最低压力2.4Mpa时,对应的稳压器内密度为837.919kg/m3,对应的一回路密度为944.203kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为943.396kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×837.919/992.343=2923L/m
K3=186×0.807×1000/992.343=151L/℃
因此双相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.5单相中间停堆工况
单相中间停堆工况下的平均温度为90℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K3=222×1.073×1000/992.343=240L/℃
因此单相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度90℃和最低压力2.4Mpa时,对应的一回路密度为966.365kg/m3,温度升高1℃后密度为965.693kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.672×1000/992.343=150L/℃
因此单相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.6正常冷停堆工况
正常冷停堆工况下的平均温度为10℃≤T≤90℃,压力范围为0.1Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度90℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为966.638kg/m3,温度降低1℃后密度为967.305kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.667×1000/992.343=149L/℃
因此正常冷停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度10℃和最低压力0.1Mpa时,对应的一回路密度为999.701kg/m3,温度升高1℃后密度为999.606kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.095×1000/992.343=21L/℃
因此正常冷停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.7试验工况
机组每次大修开口后,都需要在275℃,15.8Mpa进行一回路的泄漏率试验,此试验工况下的稳压器内密度为586.856kg/m3,一回路密度为773.359kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为771.682kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×586.856/992.343=2047L/m
K3=186×1.677×1000/992.343=314L/℃
因此试验的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
步骤3:分工况标准公式确定
结合工程实际确定验收标准为:在试验前后温度偏差0.3℃的范围内,选择合适的系数,使得计算结果偏差在11.5L/h以内,其中以技术规范规定的230L/h的要求偏差≤5%;根据以上验收标准,选定各分工况标准公式如下:
1)功率运行、热备用、热停堆工况
通常情况下机组90%以上的时间处于满功率运行,为了使得此状态下的泄漏率计算最准确,选择满功率时的系数;在热备用、热停堆工况下采用此公式的最大误差为11.25L/h,满足验收要求;
2)正常中间停堆工况
此状态的K2、K3系数跨度都非常大,若选择平均值不能满足验收标准,不过通常需要在7Mpa压力平台停留进行相关试验,其他状态则是连续变化不做停留,因此选用7.1Mpa.a,210℃时的数据,对应的稳压器内密度为737.94kg/m3,对应的一回路密度为856.916kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为855.692kg/m3,计算出:
K2=3462×737.94/992.343=2574L/m,
K3=186×1.224×1000/992.343=230L/℃;
则
3)双相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为3.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
4)单相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为6.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
5)正常冷停堆工况
此状态温度修正的最大偏差9.6L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
6)正常试验工况
此试验工况采用准确数据275℃,15.8Mpa计算;
步骤4:分工况修正公式
在实际运行过程中,由于一回路温度、压力、水位均由核仪表测量得到,因此存在一定幅度的波动,若采用标准工况划分方式来选择对应的计算公式用于实际计算,会出现工况选择不准确或无法选择工况的情况,因此对步骤3中确定的六个标准公式的适用范围进行修正,见下表:
表1机组工况修正表
步骤5:一回路泄漏率计算
式中:Fp,一回路泄漏率,L/h;
K1,容控箱修正系数,3142L/m;
K2,稳压器修正系数,L/m;
K3,一回路温度系数,L/m;
N1,试验前容控箱液位,m;N2,试验后容控箱液位,m;
N3,试验前稳压器液位,m;N4,试验后稳压器液位,m;
T1,试验前一回路平均温度,℃;T2,试验后一回路平均温度,℃;
△t,试验持续时间,h;
其中:
表2不同工况修正系数取值表
适用工况 | K2 | K3 |
热停及以上 | 2070 | 432 |
正常中间停堆 | 2574 | 230 |
双相中间停堆 | 2895 | 176 |
单相中间停堆 | 0 | 195 |
正常冷停堆 | 0 | 85 |
试验工况 | 2047 | 314 |
。
实施例
秦二厂1号机组处于正常冷停堆工况,压力2.6Mpa,试验前后容控箱水位1.58809m、1.58575m;试验前后一回路平均温度18.49℃、18.793℃。若使用原公式计算,其一回路泄漏率为87.53L/h;使用本发明分工况公式计算,其一回路泄漏率为16.55L/h。
由以上两个计算数据可看出,若公式选择得不合理,其结果偏差达到70.98L/h。根据核电厂技术规范要求一回路泄漏率>230L/h,机组就必须后撤进行查漏检修,原公式的偏差值过大对核电厂一回路的安全监视是不利的。
Claims (7)
1.一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,整个一回路由容控箱、稳压器、一回路水实体部分组成,其特征在于:以秦二厂M310核电机组作为参考电站,包括以下步骤:
步骤1:计算容控箱修正系数K1;
容控箱的有效量程区为圆柱体,其半径r=1m,面积A=πr2=3.142m2,当液位变化1m时,体积变化3142L,因此K1=3142L/m;
步骤2:分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3;
步骤3:分工况标准公式确定;
步骤4:分工况修正公式;
步骤5:一回路泄漏率计算
式中:Fp,一回路泄漏率,L/h;
K1,容控箱修正系数,3142L/m;
K2,稳压器修正系数,L/m;
K3,一回路温度系数,L/m;
N1,试验前容控箱液位,m;N2,试验后容控箱液位,m;
N3,试验前稳压器液位,m;N4,试验后稳压器液位,m;
T1,试验前一回路平均温度,℃;T2,试验后一回路平均温度,℃;
△t,试验持续时间,h;
其中,不同工况下的修正系数如下表所示,
2.如权利要求1所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤1,计算容控箱修正系数K1:
定义容控箱的正常工作环境:温度40℃,压力0.22Mpa.a为基准状态,其中水密度为992.343kg/m3,此状态下冷却剂体积变化除以时间为一回路泄漏率的基准,其他所有不同状态体积变化都需要通过密度比转换为此基准状态的体积变化;
容控箱的有效量程区为圆柱体,其半径r=1m,面积A=πr2=3.142m2,当液位变化1m时,体积变化3142L,因此K1=3142L/m。
3.如权利要求2所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤2,分工况计算稳压器修正系数K2和一回路温度系数K3:
2.1功率运行工况
正常运行期间,稳压器中为345℃、压力15.5MPa的饱和水,总容积为36m3;正常运行期间水位0.89m对应容积23.89m3,水位-3.87m对应容积7.41m3,这样得到稳压器中水位与容积的关系为3462L/m;但是,稳压器中水的密度只有593.206kg/m3,而基准情况下水的密度为992.343kg/m3,故最终得到水位与泄漏率的系数:
K2=3462×593.206/992.343=2070L/m
当一回路的平均温度变化后,一回路系统中水的密度相应发生变化,由于一回路总的容积不变或近似不变,回路中总的水装量就会改变,这事实上不是由于泄漏引起的;若回路平均温度升高,水体积膨胀,对泄漏率计算来说是引入了一个负值;
正常运行期间,一回路平均温度在309℃~310℃之间,由温度引起的水密度变化率近似作为常数处理:15.5MPa.a、310℃时水密度为704.789kg/m3,15.5MPa.a、309℃时水密度为707.093kg/m3,故变化率为-2.304kg/(m3.℃);
一回路压力边界的总容积V=V压力容器+V主管段+V主泵+V波动管+V蒸发器+V稳压器=96+18.6+9+1+62.2+36m3≈222m3;
一回路温度略微变化时一回路压力由于稳压器自动调节系统保持不变,其稳压器内温度也基本不变,因此稳压器这部分水其实不参与温度修正,稳压器有36m3的空间,因此参与温度修正的水容积V=222-36m3=186m3;再考虑基准状况40℃、0.22MPa.a下水的密度为992.343kg/m3,这样温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×2.304×1000/992.343=432L/℃
因此可以得到满功率运行时的一回路泄漏率计算公式为:
然而功率运行有2%→100%Pn范围,最低工况2%Pn下平均温度最低为290.8℃,压力15.5Mpa不变,对应的密度为744.69kg/m3,在此状态变化到291.8℃,压力15.5Mpa,对应密度为742.786kg/m3,故变化率为-1.904kg/(m3.℃);则温度变化1℃引入的基准状况下的泄漏率为:
K3=186×1.904×1000/992.343=357L/℃
2%Pn工况时的一回路泄漏率计算公式为:
2.2热备用、热停堆工况
在热备用、热停堆工况下的温度、压力与2%Pn工况的参数一致,因此其一回路泄漏率计算公式可等效为公式(3);
2.3正常中间停堆工况
正常中间停堆工况下的平均温度为160℃≤T≤290.8℃,压力范围为3.0Mpa≤P≤15.5Mpa,在最高温度290.8℃和最高压力15.5Mpa时,其泄漏率计算公式等效为公式(3);在最低温度160℃和最低压力3.0Mpa下,对应的稳压器内密度为821.89kg/m3,对应的一回路密度为908.87kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为907.886kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.89/992.343=2867L/m
K3=186×0.984×1000/992.343=184L/℃
因此正常中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.4双相中间停堆工况
双相中间停堆工况下的平均温度为120℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的稳压器内密度为821.895kg/m3,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后一回路密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×821.895/992.343=2867L/m
K3=186×1.073×1000/992.343=201L/℃
因此双相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度120℃和最低压力2.4Mpa时,对应的稳压器内密度为837.919kg/m3,对应的一回路密度为944.203kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为943.396kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×837.919/992.343=2923L/m
K3=186×0.807×1000/992.343=151L/℃
因此双相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.5单相中间停堆工况
单相中间停堆工况下的平均温度为90℃≤T≤180℃,压力范围为2.4Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度180℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为888.336kg/m3,温度降低1℃后密度为889.409kg/m3,因此可计算出:
K3=222×1.073×1000/992.343=240L/℃
因此单相中间停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度90℃和最低压力2.4Mpa时,对应的一回路密度为966.365kg/m3,温度升高1℃后密度为965.693kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.672×1000/992.343=150L/℃
因此单相中间停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.6正常冷停堆工况
正常冷停堆工况下的平均温度为10℃≤T≤90℃,压力范围为0.1Mpa≤P≤3.0Mpa,此状态下一回路包括稳压器全部为水实体部分,因此其温度变化的总容积是222m3,稳压器修正系数K2可忽略;
在最高温度90℃和最高压力3.0Mpa时,对应的一回路密度为966.638kg/m3,温度降低1℃后密度为967.305kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.667×1000/992.343=149L/℃
因此正常冷停堆的最高工况的一回路泄漏率计算公式为:
在最低温度10℃和最低压力0.1Mpa时,对应的一回路密度为999.701kg/m3,温度升高1℃后密度为999.606kg/m3,因此可计算出:
K3=222×0.095×1000/992.343=21L/℃
因此正常冷停堆的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
2.7试验工况
机组每次大修开口后,都需要在275℃,15.8Mpa进行一回路的泄漏率试验,此试验工况下的稳压器内密度为586.856kg/m3,一回路密度为773.359kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为771.682kg/m3,因此可计算出:
K2=3462×586.856/992.343=2047L/m
K3=186×1.677×1000/992.343=314L/℃
因此试验的最低工况的一回路泄漏率计算公式为:
4.如权利要求3所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤3,分工况标准公式确定:
结合工程实际确定验收标准为:在试验前后温度偏差0.3℃的范围内,选择合适的系数,使得计算结果偏差在11.5L/h以内,其中以技术规范规定的230L/h的要求偏差≤5%;根据以上验收标准,选定各分工况标准公式。
5.如权利要求4所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤3中,各分工况标准公式具体如下:
1)功率运行、热备用、热停堆工况
通常情况下机组90%以上的时间处于满功率运行,为了使得此状态下的泄漏率计算最准确,选择满功率时的系数;在热备用、热停堆工况下采用此公式的最大误差为11.25L/h,满足验收要求;
2)正常中间停堆工况
此状态的K2、K3系数跨度都非常大,若选择平均值不能满足验收标准,不过通常需要在7Mpa压力平台停留进行相关试验,其他状态则是连续变化不做停留,因此选用7.1Mpa.a,210℃时的数据,对应的稳压器内密度为737.94kg/m3,对应的一回路密度为856.916kg/m3,温度升高1℃后一回路密度为855.692kg/m3,计算出:
K2=3462×737.94/992.343=2574L/m,
K3=186×1.224×1000/992.343=230L/℃;
则
3)双相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为3.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
4)单相中间停堆工况
此状态温度修正的最大偏差为6.75L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
5)正常冷停堆工况
此状态温度修正的最大偏差9.6L/h,因此选择最高工况状态和最低工况状态的均值作为选定参数;
6)正常试验工况
此试验工况采用准确数据275℃,15.8Mpa计算。
6.如权利要求5所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤4,分工况修正公式:
在实际运行过程中,由于一回路温度、压力、水位均由核仪表测量得到,因此存在一定幅度的波动,若采用标准工况划分方式来选择对应的计算公式用于实际计算,会出现工况选择不准确或无法选择工况的情况,因此对步骤3中确定的标准公式的适用范围进行修正。
7.如权利要求6所述的一种核电厂一回路泄漏率分工况计算方法,其特征在于:步骤4中,标准公式的适用范围修正具体如下:
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