反應堆安全殼及其內外側隔離閥是核電廠
的第三道安全屏障[1],它具有放射性屏蔽功能,在 反應堆正常運行或事故情況下保證其密封性,防 止放射性物質釋放到環境中,保護環境和人員安 全[2]。因此,它們的密封性能顯得尤為重要。
安全殼內外側隔離閥作為第三道屏障的一
部分,其密封性能直接影響到第三道屏障的完整 性。按照《安全相關系統和設備定期試驗監督大 綱》要求,需定期(一般為一個燃料循環周期)對 這些隔離閥進行密封性試驗,以檢驗其密封性 能。試驗方法一般為機組大修期間利用加壓工具 和泄漏率測量儀表進行直接測量。但近年來,由 于閥門的老化、維護和使用不當等原因,在機組 功率運行階段偶爾出現某些隔離閥泄漏突然增
加的情況,而此時機組正在功率運行,無法用常規的方法 對泄漏率進行直接測量。而本文提出在這種情況下如何對 安全殼隔離閥泄漏率進行測量,進而評價其對安全殼密封
性影響的方法。并以 REN121/131VP 為例闡述了該方法的 應用。
1 方法介紹
圖 1 安全殼內外側隔離閥示意圖
由于機組處于功率運行階段[3],無法直接用儀器對泄 漏的閥門進行泄漏率測量,需建立如圖 1 所示的評價模 型。假設安全殼內外側隔離閥 V1、V3
密封不嚴,由于系統 內上游壓力 P0 的存在而發生泄漏,在功率運行的狀態下,
可以通過關閉閥門 V2,在
V4 閥門下游安裝壓力計,并通過開啟閥門 V4 來測量系統內壓力 P 的變
化情況,通過觀察壓力 P 的變化情況來判
斷 V1、V3 的泄漏情況。《安全相關系統和設備定期試驗監督
大綱》 中要求:“沒有與單個安全殼貫穿件 泄漏有關的安全準則,安全準則和整個安 全殼的泄漏有關。因此,以下的規則僅僅 作為實用的指南。
Φm 是貫穿件管道的名義直徑,L
為該 隔離閥的泄漏率,Fm為單位名義直徑每小 時允許泄漏率,Lc為所有
C 類貫穿件隔離
閥泄漏率的總和,Fe為整個安全殼允許泄 漏率,考慮如下 3 種情況:
(1)L≤FmΦm時貫穿件的密封是可以 接受的。
(2)FmΦm<L <5FmΦm 時 如 果 Lc 小 于0.5Fe,則貫穿的密封是可以接受的。
(3)L≥5FmΦm 時貫穿件的密封是不可 接受的,其隔離閥的密封性必須改進。查找系統設計文件、維修手冊、等軸圖 和相關技術規范,可得出管道直徑 Φm、管道長度、換熱器內管道空間的大小等參數。以安全保守為原則,計算出 V3 下游至 V2之間系統的容積 V。 根據閥門泄漏情況,假定泄漏出的介質全部為氣體,溫度變化不大忽略其影響,初始壓力為 P1,1h
泄漏 Fm×Φm 的氣體將會使管道壓力上升到 P2,根據理想氣體方程可以 得到:
溫度變化不大忽略其影響,初始壓力為 P1,1h
泄漏 Fm×Φm 的氣體將會使管道壓力上升到 P2,根據理想氣體方程可以 得到:
式中:△P
為 1h 內壓力的變化差值。
當 △P≤ FmΦm時,估算泄漏率 L≤FmΦm
通過現場監測 REN011LP 的壓力,自 5 月 26 日 9:40-
5 月 28 日 9:00,從 0.22bar 上升至 6.5bar,經計算 △P=0.13 bar/h。根據上述評估準則 △P≤2bar/h,由此得出 REN121/ 131VP 的密封性可以接受,以當前的泄漏量不會對安全殼
的完整性產生嚴重影響,機組可維持正常運行。后續可通 過持續監測 REN011LP 的壓力進一步評估安全殼的完整 性。
結論
本文提出的安全殼隔離閥泄漏對安全殼整體密封性 影響的評價方法,適用于安全殼內側隔離閥上游具備一定 壓力的系統的評估,如化學和容積控制系統(RCV)、安全 注入系統(RIS)、核取樣系統(REN)等,具有較強的現場可 操作性,可用于核電機組期間部分系統安全殼隔離閥 泄漏評價與決策參考。