CAP1400自动泄压系统热态排放试验恢复策略*

国核工程有限公司，上海 200233

1 试验方法

一回路稳定在正常运行温度和压力平台，隔离化学与容积控制系统（CVS）净化流、隔离蒸汽发生器排污、给水和蒸汽排放，手动停运主泵，待冷却剂流量降至0后，停运稳压器电加热器，手动触发ADS1～3级，向IRWST内排放。当全部阀门全开后，手动复位ADS并关闭阀门。

2 机组工况分析

2.1 二次侧压力

一回路初始压力约为15.4MPa，随着ADS阀门开启，冷却剂以汽水两相流形式向IRWST排放，RCS压力急剧下降，约120s左右一回路压力开始低于二次侧。此时，为防止SG逆压差过大，损坏传热管，手动控制主蒸汽管道上的大气释放阀（PORV）降低二次侧压力。由于一回路压力下降速率已超出PORV阀的调节能力，SG逆差压逐步增大，在试验结束时，SG逆差压约为1MPa。压力变化趋势如图1所示。

图1 压力变化趋势

2.2 一回路温度

排放带走大量热量，一回路温度剧烈下降。可以看到，RCS两个环路温度变化并不相同，其中一环路温度下降得更多，这是因为稳压器位于一环路热腿。一回路温度变化趋势如图2所示。

图2 一回路温度变化趋势

由图2可知，在SG逆差压的作用下，将产生SG二次侧向一回路倒传热的现象，这导致两个环路分别有5～10℃的温升。试验结束时，一回路温度分布并不均匀，同时冷腿温度在缓慢上升。另外，SG和稳压器等设备金属表面温度下降较为滞后，仍保持较高温度。

2.3 一回路液位

初始稳压器液位约63%，随着ADS阀门的开启，稳压器液位迅速下降。在约115s时，稳压器液位陡增至91%，这是因为SG倒传热使得顶部“U”形管内首先闪蒸，将水挤压至稳压器所致；在约255s时，热腿液位示数开始出现；试验结束时，热腿已完全排空。一回路液位变化趋势如图3所示。

图3 一回路液位变化趋势

3 恢复策略分析

3.1 构建故障树

将偏离GOP规程作为顶事件T，将主要偏离状态作为中间事件（用矩形表示）Ai，则A1～A4具体表示的内容如下。

（1）A1表示一回路液位过低。与M310不同，AP1000没有堆芯液位监测手段，试验后一回路液位已降低至热腿以下，无法准确判断一回路真实液位。

（2）A2表示一回路温度分布不均。试验后整个一回路温度分布极不均匀，整体而言二环路温度较一环路高，下部堆内构件较其他区域温度低。

（3）A3表示SG逆压差。试验后，由于SG逆差压的存在，SG二次侧为热源向一回路传热，不利于机组恢复。

（4）A4表示一回路处于饱和状态。试验后，一回路充满了饱和蒸汽，如任由其自然冷却，可能局部冷凝产生负压。

针对每个中间事件，将其应对措施或者要处理该事件的先决条件作为事件Bi，自上而下直至找出关键措施作为底事件Xi，用圆形表示。菱形表示的事件为当前完全不具备条件的事件，可以认为其概率为0。故障树模型如图4所示。

图4 故障树模型

3.2 定性分析

经过上述分析，能够清晰地看出核心为尽快投入正常余热排出系统（RNS），关键步骤为CVS补水，同时需应对自然冷凝带来的局部真空风险。

4 操作要点及风险

4.1 降温降压

试验后，SG存在逆差压，同时RNS不具备投运条件，也无法建立SG自然循环，只能通过SG二次侧对一回路进行冷却，通过PORV阀或者旁排来实现。考虑到试验前已将主蒸汽隔离，需要进行重新暖管等一系列操作，建议采用前者。

根据AP1000实践，手动调节PORV阀开度，同步降低SG压力，为最大程度降低热瞬态，需要满足以下限制条件：（1）SG降压速率不得超过1MPa/h，两个SG差压不超过0.5MPa；（2）SG和稳压器金属温度小于204℃前，不允许进行CVS补水；（3）RNS建议投运温度为135℃以下。

4.2 重建一回路液位

随着自然冷却的进行，RCS预期将低于热腿半管液位（RNS最小运行液位），此结果与模拟机验证一致，需进行补水以便尽快重建一回路液位。

因SG和稳压器都已排空，在试验后相当长一段时间，其金属表面温度仍然较高。因为没有下泄流，如通过CVS正常补水流道直接补水，上充流无法经再生热交换器被加热，将会对SG管嘴和稳压器管嘴造成显著热瞬态，具体应对措施如下：（1）密切监视SG、稳压器等金属表面温度，并加强相关区域通风；（2）当表面温度尽快降低至204℃以下时，利用CVS通过RNS管道进行补水，即建立CVSRNS-二环路热腿的流道，以尽可能降低热瞬态。

需要注意的是，CVS系统压力较高，需注意避免RNS安全阀起跳。一旦RNS具备投运条件，则可以停运CVS补水，启动单台RNS泵，对一回路进行充分搅匀并逐步冷却。

4.3 主泵定子腔抽真空（屏蔽泵）

在机组恢复过程中，主泵定子腔内氮气压力高于大气压，因此需要额外关注定子屏蔽套鼓包风险，具体应对措施如下：（1）当RCS温度低于121℃时，开启ADS至少1列对空，投入真空破坏阀。根据AP1000实践，仅依靠此手段并不足以消除鼓包风险，还需同时开启稳压器手动排气阀。（2）一旦安全壳具备进入条件，提前对主泵定子腔进行抽真空操作，可完全消除该风险。为加速安全壳可进入，可以将安全壳冷却系统投入高速运行模式，并投入控制棒驱动机构冷却风机进一步加强冷却。

5 结论

文章从ADS排放试验后机组工况入手，利用故障树分析法，提出了CAP1400 ADS排放试验后机组的恢复策略，并对恢复过程中的关键点进行了分析和阐述，得出了以下结论：（1）尽快实现安全壳可进入，并对主泵定子腔抽真空；（2）恢复策略的核心是尽快实现RNS投运条件；（3）CVS补水应通过RNS流道来进行。