核电厂大修期间蒸汽发生器U型管返水引发的安全风险及对策

万超

(中核核电运行管理有限公司 浙江海盐 314300)

0 引言

核电厂每运行一个燃料循环后需要进行大修工作，将使用过的乏燃料从压力容器堆芯中取出来，装入新的核燃料并对设备进行维护，为下一个燃料循环做好准备。核燃料装卸操作需要开启压力容器大盖，为保证堆芯核燃料的有效冷却和生物屏蔽功能的实现，开盖过程中反应堆一回路水位要保持在压力容器法兰面附近，水位过高或过低都会带来安全风险[1-3]。核电厂大修期间，反应堆进入压力容器法兰面水位后，能够观察到明显的蒸汽发生器U型管返水现象，给反应堆一回路水位控制造成困扰。在对秦山第二核电厂历次大修中蒸汽发生器U型管返水情况进行分析后发现，蒸汽发生器U型管返水存在一定的规律性，返水过程和返水量与U型管中的水温以及蒸汽发生器二次侧排空操作有关联。理清蒸汽发生器U型管返水的机理和引发的安全风险，制定出相应的对策，能极大地减轻操纵员的水位控制负担，避免发生危及人员、设备和堆芯安全的执照运行事件，为核电厂大修安全提供助力。

1 蒸汽发生器U型管返水机理分析

核电厂蒸汽发生器的主要作用是将一回路水的热量传给二回路水，使其汽化推动汽轮发电机发电。蒸汽发生器蒸发段的下部是由倒置的U形管束构成，一回路水在管内流动，二回路水在管外汽化，传热过程如图1所示。

图1 反应堆传热过程示意

蒸汽发生器U型管返水实际上是U型管内吸附的一回路水逐步释放出来的过程。……