大亚湾核电机组蒸汽发生器二次侧在役水压试验

?? 介绍了东方锅炉(集团)股份有限公司德阳核电设备分公司(以下简称东锅核电分公司)承包的广东大亚湾1 000MW级压水堆核电站1?#机组3台蒸汽发生器二次侧在役水压试验项目中的技术难点，如清洁度保证；充水流量、压力、温度控制等。
    关键词 核电；蒸汽发生器；水压试验；国产化

1引言
??广东大亚湾核电站对东锅核电分公司进行了全面、细致、深入的技术能力和核质保评审后，于2000年10月与该公司签订了1000MW级压水堆核电站1号机组三台蒸汽发生器二次侧在役水压试验合同。蒸汽发生器是“核安全1级”，“核质保1级”设备，在压力壳系统中属于关键设备——作用是将堆习取得的热量通过一、二回路将加热蒸汽引入汽轮发电机组发电。此次水压试验的目的是验证二次侧强度性能：密封性能，特别是检查U形管和管板焊缝的密封性能，所以其二次侧水压试验非常重要。此前，大亚湾核电站2套机组和正在建造中的岭奥核电站2套机组(各6台)的蒸汽发生器水压试验都由国外公司承包实施。此次水压试验是第一次由国内承包商承包并自行设计、制造系统，自行实施，节约了大量资金，对推动我国核电国产化进程具有重大意义。
2水压试验技术要求
??(1)充水流量
  ?一级充水流量：≥80m3h，扬程≥90m；二级充水流量：≥20m3/h且≤25m3h，扬程≥90m。
  ?(2)压力
  ?最高压力100.6±0.1，升降压速度≤4r/min。压力必须连续监控并记录。
  ?(3)温度
  ?升温速度≥15℃/h。在水压试验期间蒸汽发生器一次侧水室侧管板和外壁温度必须保持在35～60℃，温度必须连续监控并记录。
  ?(4)清洁度
  ?水压试验所需水为A级除盐水，系统清洁度必须满足RCC-M要求。
3系统的设计、制造
??蒸汽发生器一次侧有超标放射性，二次侧容积约160m3，管板厚度555m，壳体厚度112mm，壳体高度约23m，水平高度约55m，各种大小连接管道约200m。因此此次水压试验不同于一般的单台设备出厂水压试验，它处于核电站关键系统之中，无论是加热、充水、升降压、温度监控还是清洁度等都有很高的要求。为此，结合核电站系统的结构特点并遵循高要求、高性能、高效率、高可靠度来设计、制造水压试验系统。?
3.1外部系统设计、制造
  ?为满足水压试验要求，结合核电站现场结构布局，设计、制造了专门的水压试验外部系统(见附图1)。此系统实现加热、充水和升降压三大功能。?
3.1.1加热功能
  ?为保证将一次侧管板(厚555mm)从25℃快速加热到43℃，保证在水压期间整个蒸汽发生器外壁(壳体厚度112mm)最低温度不低于35℃，考虑到管板厚度、壳体厚度和二次侧容积，通过周密的计算后自行设计、制造了一套功率为550kW的不锈钢加热系统。此加热系统主要由水箱、内置式不锈钢加热器、3台触发式自动控制柜组成，超过临界温度自动切断电源停止加热，低于临界温度则自动触发加热，这样就自动、有效地控制了供水温度，实现了加热功能。?

3.1.2充水功能
  ?蒸汽发生器二次侧容积约160m3，水平高度约55m，各种错综复杂管道约200m。因此快速、安全地充水对保证蒸汽发生器升温速度，缩短试验时间，提高经济效益至关重要。充水功能由扬程较大并联的大、小充水泵实现。先将水箱中的水加热到80℃，按二级流量循环充水直至一次侧水室侧管板温度达到43℃后改按一级流量快速充水，要充满时又改按二级流量安全充水直至充水完成。?
3.1.3升降压功能
  ?升降压功能由并联的2个人、小升压泵和相配套的3个多功能高压调节阀实现。这样既保证了高压充水流量又精确保证了升压速度。
  ?此系统中充水和升降压功能分别由并联实现，因此此水压系统实际上包含2个独立的子系统，一旦一个子系统出现故障，另一个子系统可立即投入使用，大大提高了系统的效率和可靠度。?
3.2蒸汽发生器温度监控系统
  ?蒸汽发生器高约23m，直径达4m左右，处于坚直工作位置，而且禁止实施焊接操作。常规焊接固定温度探头的方法完全行不通，特别是在有超标放射性的一次侧管板处，所以温度探头的安装固定成了一大难题，一大障碍。对此精心设计了一套蒸汽发生器温度监控系统，成功地解决了这一大难题。在有超标放射性的一次侧管板处，设计了特殊的螺栓压紧式不锈钢小工装插入管板孔中压紧温度探头，热室和冷室各一个。试验证明此小工装非常灵巧、适用，大大缩短了安装温度探头人员在一次侧的工作时间，减少了辐射剂量，提高了安全性。另外，在蒸汽发生器二次侧外表面手孔高度和人孔高度处，用特殊的方式分别固定了一支温度探头。试验也证明此种方法非常直接、简洁、高效。4支温度探头引出导线分别接入6通道、0.5精度等级的全自动温度记录仪中，实现了温度的连续记录。?
3.3清洁度保证
  ?水压试验用水为A级除盐水，RCC-M系统清洁度要求极高。为此，设计的水压系统主设备采用不锈钢材料，其余设备严格控制污染物并且在正式充水前用高温A级除盐水对整个外部水压系统进行冲洗，保证清洁度。?
3.4系统模拟试验
  ?此次水压试验涉及到机械、给排水、仪表、电气控制等专业知识，因此编制了大量、细致的作业指导文件将不同专业的操作有机地结合起来，并对参与人员作了详细的讲解和培训，充分贯彻核质保精神，以保证整个水压试验从系统制造到现场实施有章可循、保质保量、有条不紊地进行。为确保在现场顺利实施水压试验，在将系统运抵大亚湾核电站前在公司内部成功地进行了周密、严谨的模拟调试、试验，比原计划提前5d顺利完成。??
4试验结果
??(1)充水流量
  ?一级充水流量：≥85.8m3/h，扬程≥92m；二级充水流量：22.7m3/h，扬程≥103m。
  ?(2)压力
  ?最高压力：100.6，升降压速度2.2r/min，实现连续监控并记录。
  ?(3)温度
  ?升温速度：1.8℃/h；在试验期间蒸汽发生器最低温度位于一次侧水室侧管板处高达38.5℃，温度实现连续监控并记录。
  ?(4)清洁度
  ?系统清洁度完全满足RCC-M要求。
  ?以上试验结果表明各项指标完全满足大亚湾核电站提出的技术要求，充分证明由东锅核电分公司自行设计、制造的水压试验系统安全、可靠、实用。??
5总结与体会
??东锅核电分公司承包的广东大亚湾1 000MW级压水堆核电站1#机组3台蒸汽发生器二次侧在役水压试验项目，比原计划提前84h完成，博得了业主和外国专家的一致肯定和赞扬。但值得一提的是，核电站设计紧凑，供安装系统(见附图)的空间小，因此，此系统有待进一步集约化以便于起吊和安装。总之，此次水压试验的圆满成功，为将来1 000MW级压水堆核电站蒸汽发生器国产化率的提高打下了良好的基础。