一回路排气法在CPR1000机组的优化实践
刘玉铎
【摘? 要】针对CPR1000机组与M310机组因一回路压力容器液位RCP090MN的不同，导致M310机组优化排气法无法完全移植到CPR1000机组问题，论文中提出了解决的对策，使得CPR1000机组的一回路静动排气时间得到了大幅缩短。
【关键词】CPR1000机组;一回路排气
【Abstract】The exhaust method for the reactor primary loop which used in M310 unit cannot be completely copied to CPR1000 nuclear power plant due to the difference of the reactor pressure vessel level RCP090MN. This paper puts forward the countermeasures， which can effectively shorten the static and dynamic exhaust time of the primary circuit of CPR1000 unit.
【Keywords】CPR1000 unit; primary exhaust
1 引言
核电厂机组大修期间会将一回路进行排空以进行设备检修，检修结束后在进行充水时，由于设备管道布置的原因，会有部分设备中存在空气，如果存在空气量超过允许标准，会导致主泵启动一回路压力过度降低，影响主泵安全运行，需要在一回路充水过程中将该部分空气排出。笔者经过分析和研究，解决了CPR1000机组与M310机组因一回路压力容器液位RCP090MN的不同，导致M310优化排气法无法完全移植到CPR1000机组上的问题，使得CPR1000机组的一回路静动排气时间得到了大幅缩短。
2 CPR1000机组一回路排气遇到的问题
CPR1000机组核电厂一回路冷却剂充水时存在空气的主要设备包括一回路压力容器、蒸汽发生器的倒U形传热管和稳压器，以及测温旁路、主泵泵壳、轴封回水过滤器。目前压水堆核电机组一回路排气主要有两种方法：一回路静动排气法和抽真空排气法。抽真空排气方法虽然不必进行动态排气，但需要一套专用抽真空设备且存在一回路沸腾、设备承受负压、主泵一号轴封损坏等诸多可能的风险，为了避免上述风险需要进行保护主泵相关的设备改造，设备安装、拆卸，人力投入大，还存在抽真空设备操作要求高等问题[1]。基于以上问题目前抽真空排气仅在个别大修中应用，并非普遍使用的排气方法。目前压水堆核电机组使用的主流的一回路排气仍为一回路静动排气法。
核电首席专家王树强根据多年核电大修经验对M310机组的一回路静动排气法的操作过程进行了优化，将原并行操作优化为串行操作，大幅提高排气能效;引入压力容器水位计，避免现场人员人为判断玻璃视窗引入的不确定性;优化一回路升降压操作要点、细节等一系列措施，实现一回路静动态排气操作时间大幅缩短，但该方法移植到CPR1000机组上时遇到了挑战，出现了水土不服的情况。
3 CPR1000机组一回路排气的问题分析
压水堆核电机组一回路动静排气优化后在进行静动态排气重点部位压力容器顶部排气时均需要重点监视压力容器的液位。
静态排气阶段排气过程优化为在一回路扣反应堆大盖后充水时，通过观察一回路压力容器水位计RCP090MN满量程后再去关闭压力容器排气阀，且利用一回路充水时机优先完成测温旁路管线充水排气操作，随着一回路完成充水操作同步完成稳压器排气操作。
动态排气后的操作重点仍然是以一回路压力容器为主。排气操作时，压力容器排气口位置低，压力大，一回路降压会有气体析出，这种微小气泡很难消除，利用现场玻璃视窗人为判断无标准，不确定性高，因此通过一回路压力容器水位计RCP090MN读数的变化情况进行判断。在较高压力平台全开压力容器排气阀，随着排气的进行，RCP090MN读数增加。当RCP090MN达到满量程时，降低一回路压力，随着气体的析出，RCP090MN读数会下降，等其再次上升到满量程时，再一次降低一回路压力……如此往复，直至一回路压力降到2.0bar.g，期间无需对压力容器排气阀进行调整，这样改进后大幅缩短了排气时间。
优化的核心都是要通过监视一回路压力容器水位RCP090MN到满量程来实现，CPR1000与M310机组最大的不同点即CPR1000采用的是DCS数字化技术，仪表数据的传递方式发生了较大的变化。虽然M310机组的RCP090MN的就地设备和CPR1000机组的RCP090MN的就地设备相同，均为6000型电测式压力计变送器、双毛细管的设备，且在压力和液位对应关系上均一致，理论值为：-48.5～-1.1KPa 对应8.5～13.35m。但M310机组采用的是KRG系统采集，通过ID表和KIT系统显示，而CPR1000机组采用的DCS系统采集，通过KIC显示。CPR1000机组主控KIC（对应M310机组的KIT）显示液位达到13.35m时，差压对应为-1.1KPa。
查询CPR1000机组的仪表设计手册，该仪表就地变送器量程为-110～40KPa对应4～20mA，但CPR1000机组RCP090MN在KIC中的显示只截取了压差值量程的一部分，满量程仅为13.35m，没有进行全量程转换，超过13.35m以后就保持该数值不再变化，而对比M310机组，最高液位可以显示到13.6m。
4 CPR1000机组一回路排气问题的解决
对比CRP1000机组和M310机组一回路排气过程发现，当一回路压力容器液位到达13.35m时，CPR1000机组的RCP090MN即显示满量程，如果继续充水液位无法再进行监视，而M310机组的RCP090MN在主控ID及KIT上可以显示到13.6m。仔细分析问题恰恰就出现在这部分无法显示的区域，当RCP090MN显示为13.35m的时候，实际上一回路压力容器顶盖上部还有部分气体没有排出，但是因为无法对该部分的液位进行监视，如果不关闭一回路压力容器顶部排气阀继续充水，有从一回路压力容器顶部排出的一回路冷却剂淹没EBA001ZV风险。关闭该排气阀排气效果又会大打折扣，后续又会因气体溢出到一回路压力容器顶部，而使得RCP090MN的读数下降，导致排气次数增加。
为了解决该问题，对CPR1000机组的RCP090MN的仪表传送环节进行了再次分析和研究，研究发现CPR1000机组的RCP090MN传送主控KIC的信号除了画面中直接显示液位的信号，还可以通过趋势曲线的方式显示未经过转换的压差信号，且该压差信号的显示范围为-110～40KPa，可以全量程的显示就地压力变送器传递的数据。
虽然经过理论分析该方法可行，但仍需经过实际数据的检验。为了进一步求证方法的可行性，对历史上CPR1000机组三次大修的历史数据进行查阅验证，发现使用该压差信号可以用来监视CPR1000机组一回路壓力容器液位到达13.35m的变化趋势情况，特别是在RCP090MN显示液位的信号已经达到13.35m满量程的时候，RCP090MN就地变送器传送过来的压差信号仍未到达满量程，且随着一回路充水过程该信号仍会缓慢上涨，在一回路压力容器顶部空气真实排完后，该信号会显示到满量程的40 KPa。
为确认分析的结论，在L309大修中进行了全面的实际验证。根据验证的结果，确认CPR1000机组可以通过RCP090MN传递的液位信号及压差信号结合的方式，实现和M310机组相同的排气效果，从而将M310机组上优化后一回路静动排气方法完全移植到CPR1000机组，实现CPR1000机组一回路静动排气工期优化4H以上。
5 结论
经过实践验证，CPR1000机组可以通过综合监视RCP090MN传递的液位信号及压差信号的方式，实现一回路静动排气方法的优化。该方法具有较高的推广价值，在多台已经投入商运的CPR1000机组均可以通过该方法实现该一回路静动排气优化。
【参考文献】
【1】秦余新，向文元，董亚超，等.压水堆核电厂一回路抽真空排气方法和装置研究[J].核动力工程，2014（04）：206-210.
