VVER与M310机组安全壳整体密封性试验对比

VVER与 M310机组安全壳整体密封性试验对比

陈友琼 江锋

（中国核电工程有限公司西北分公司 甘肃省酒泉市 ）

摘要:

安全壳是反应堆第三道安全屏障，对反应堆及主冷却剂系统提供环境保护并保护反应堆免受外部危害。安全壳整体密封性试验目地是检验安全壳是否满足设计要求。本文以田湾核电站T202大修中的安全壳整体密封性试验为切入点，对比田湾核电站2号机组与秦山二扩3号机组的安全壳整体密封试验，着重论述单层安全壳与双层安全壳在整体密封性试验中的差异及不同国家标准对于安全壳试验的不同要求，以探寻更为优化的安全壳整体密封性试验方法。

关健词：安全壳 密封性 泄漏率

引言：

安全壳是在核反应堆和环境之间的实体屏障，它在各种事故工况下起着防止或减缓放射性物质对环境的可能释放。它是核电厂安全的最后一道屏障，其安全性能的可靠度至关重要。安全壳被设计成能够承受最大热载荷和最大机械载荷，这些载荷可以由LOCA、电厂断电、内部失火等设计基准事故(DBA)确定，并且能够容纳放射性物质把事故的后果降至最小。

正文：

1.试验描述

安全壳是反应堆的第三道安全屏障。对反应堆及主冷却剂系统提供环境保护并保护反应堆免受外部危害，虽然正常情况下安全壳的温度和压力非常接近大气条件，但是他可能要承受由于一回路或二回路管道断裂而增高的内部压力。安全壳设计能够承受一回路失水事故(LOCA工况）和二回路管道破裂事故。该试验的目地就是验证在LOCA情况下，安全壳能否防止裂变产物向环境的泄漏。

1.1试验周期

本试验在核电厂建成时作第一次试验；

第一次停堆换料期间作第二次试验；

之后试验频度是10年一次，若相邻两次试验测到的整体泄漏率的测量值与验收标准之间的裕度减少了75%以上，且显著增加的泄漏没有能找到泄漏点并加以处理，则之后试验的时间改为5年。

1.2验收准则

• 安全壳泄漏率未超过规定值。

• 安全壳强度数据监测反映出安全壳整个试验过程中处于弹性变形状态，混凝土和钢衬上没有永久损伤痕迹。

1.3主要内容

• 安全壳的负压试验。

• 安全壳的正压试验。

• 补充验证试验

2.安全壳整体密封性试验

2.1.安全壳负压密封性试验

检查人员共分4组（每组4～5人）在安全壳内壁和工艺系统观点上检查；8米/16米/22米/34米；4个平台；检查人员通过34米闸门进入——人员闸门关闭——启动KLD20风机——负压建立，人员检查——从34米闸门出来——打开QEB20隔离阀进气。

2.1.1试验目地

安全壳负压试验作为整体泄漏率试验的一部分，目地是发现和消除安全壳系统密封边界及试验隔离边界的较大泄漏，保证正压密封试验的成功率。

2.1.2 工具及仪表

手电筒，彩笔，检漏液，抹布等。

2.1.3试验步骤

2009年6月10日

12点30分：进行现场状态检查，主要包括以下要求：UJA厂房完成工业清洁，撤出燃油、润滑油、氧气瓶、可燃气体以及维修用设备；照明系统正常投用；通讯系统CYA、CYB正常可用；

12点40分：负压试验先决条件签字完成；

12点45分：安全壳开始清场；

13点00分：关闭34米人员闸门，安全壳负压试验人员进入UJA厂房；

13点08分：启动KLD20开始对安全壳抽负压；

13点16分：安全壳内建立负压，开始检查；

14点08分：检查结束，负压检查未见异常；

14点17分：开始恢复常压；

开启QEB20AA801、QEB20AA002、QEB20AA003平衡安全壳内外压力；

启动KLD20送风机往UJA厂房送风，安全壳内压力完全与外界平衡；

14点25分：人员离开安全壳；

负压试验结束；

2.1.4试验结果

在负压试验检查期间，发现两个问题如下：

• FAK10AA801与FAK10AA802之间管道存在水流声。后确认FAK10试验期间运行冷却乏池，负压期间为进行听音检查，临时停运FAK10系统。因FAK10AA801/802未关闭，受核岛内外压差影响，造成管道内流体流动，不属于泄漏缺陷；

• UJA34米JNB50BB001存在异音，后确认为JNB50CL003液位计电磁声音，不属于泄漏缺陷。

2.1.5 VVER与M310机组安全壳整体密封性试验对比

负压试验是安全壳整体试验的一部分，是为整体泄漏率试验作的准备性试验。并且检测方法是人员用听力进行检测，试验中也没有数据采集，更没有数据处理，因此试验处理相对简单。

2.2数据采集

空气参数测量系统（JMA10）来实现数据采集。该系统包括安装在安全壳内的92个温度传感器，用于监测安全壳内空气温度；安装在安全壳内的6个湿度传感器，用于监测空气湿度；安装在安全壳外的4个压力变送器，通过静压管线连接到安全壳内，用于测量安全壳内的相对压力；安装在安全壳外的4个压力表（其中两个量程为0～0.6MPa，另外两个量程为0～0.4MPa）；布置在控制厂房大气压力传感器和MGCplus型数据采集装置。通过配置一台计算机，使用数据采集器自带的软件，可实现安全壳内空气参数的自动采集 。

2.2.1 充、卸压方法

一共外租四台无油空压机，冲压时打开QBE20AA001, QBE20AA101, QBE20AA801阀门，并闭QBE20AA002, QBE20AA003, QBE20AA501阀门。打开空压站空压机及四台外租空压机对安全壳冲压。

卸压时关闭空压站空压机及外租空压机，关闭QBE20AA001，QBE20AA101, QBE20AA501阀门，打开QBE20AA002, QBE20AA003阀门，把安全壳压力卸至环廊，同时打开KLE（反应堆厂房环行空间及安全厂房应急负压系统），把环廊压力卸至大气。

2.2.2试验数据

选取了安全壳整体0.49MPa稳定平台下数据进行了分析，得到安全壳内干空气质量点及拟合质量曲线如5图所示（纵坐标-质量/kg；横坐标-时间）。

图5 拟合曲线

2.2.3数据处理

安全壳泄漏率的测量，就是安全壳内气体变化质量的测量，其核心公式为：

为此我们通过温度、压力、湿度的测量和修正计算，得到加权压力读数、加权温度读数和加权空气气体常数，从而计算得到安全壳内空气质量,根据空气质量变化的情况，计算出泄漏速度和泄漏率。

2.2.4试验结果

本次安全壳整体试验泄漏率为0.0487%/24h，小于验收值0.111%/24h，满足验收准则的要求。

2.2.5 对比总结

目前对于安全壳密封性能试验采用的泄漏率和误差分析的计算方法各个国家不尽相同。如美国和加拿大CANDU堆标准采用的质量点法, 即直接对安全壳内气体质量M 进行最小二乘法拟合计算泄漏率；法国和日本是对质量的相对变化率ΔM / M 进行最小二乘法拟合, 且误差分析方法不尽相同。田湾T202大修用的就是质量点法。

与大部分M310机组相比较，压力平台的设定原则相同，但是压力平台较少，其主要原因是不需要0.1MPa压力平台下的听音检查试验，没有0.01MPa下的通道试验，所以试验时间相对较短。

结论

VVER机型安全壳整体密封性试验遵循俄罗斯相关标准，而M310机型主要遵循法国RCC-G标准，所以在安全壳整体密封性中还有是一定的差别：

对于VVER机型，人员听音检查是在负压下进行，而M310机型人员听音检查一般是在0.1MPa压力下进行。但是负压下对人体影响较少，而0.1MPa下的听音检查就需要作专门的培训，体检，还要有相关应急施救人员及设备，相对资金投入较大，而试验的效果差别不大。

参考文献：

1. RCC-G（2000版），《压水堆核电站土建工程设计和建造法则》

2. EJ/T589-1999国家标准，《压水堆核电厂安全壳密封性试验》

3. 石益洲、肖德定，江邦冶著《秦山核电厂反应堆安全壳整体密封性能试验》，1992年9月《核科学与工程》

4. 《秦山核电站二期扩建工程安全壳整体试验导则》