关于卡拉奇华龙一号核电机组稳压器气动卸压阀泄漏问题的研究

关于卡拉奇华龙一号核电机组稳压器气动卸压阀泄漏问题的研究

袁昌金 陈烨璇

中国核电工程有限公司华东分公司，浙江 嘉兴 314000

摘要：卡拉奇华龙一号核电机组稳压器的超压保护由气动卸压阀和弹簧式安全阀来保证，每个阀门均装在与稳压器汽相空间相连的支管上，气动卸压阀通过向稳压器卸压箱卸压，安全阀排向安全壳空间。稳压器有三台并列的气动卸压阀，在每台气动卸压阀前各串联一台常开的电动隔离阀，在稳压器气动卸压阀开启后不能关闭时可以关闭电动隔离阀，以防止反应堆冷却剂系统压力继续下降。本文了介绍卡拉奇K2/K3机组气动卸压阀出现的一些问题，针对这些问题，进行了分析和优化，为后续海外机组提供经验。

关键词：稳压器 超压保护 卸压

0. 问题背景

卡拉奇华龙一号核电机组2020年12月15日，卡拉奇核电2号机组处于临界上行阶段，一回路压力2.8MPa.g，正为建立稳压器汽腔做准备。在计算机组泄漏率时发现一回路泄漏率偏大，超过运行技术规范，同时稳压器卸压箱水位和压力均存在异常上涨，气动卸压阀RCS031VP和RCS032VP上游水封温度随着稳压器压力升高而上升。维修人员就地检查后，判定RCS031VP和RCS032VP存在比较明显的内漏，导致稳压器内的水泄漏至稳压器卸压箱。

0. 处理措施

经过公司领导讨论和决策，由于RCS032VP的水封温度较高，泄漏最为严重，于是决定先处理RCS032VP。根据机组运行技术规范，在该状态下一回路开口时间不能超过18小时（超过18小时机组将后退至模式5冷停堆状态），意味着阀门处理的时间不能超过18小时。

2020年12月17日，一切准备工作就绪后，维修人员开始对RCS032VP进行拆解，拆解后发现阀芯外侧上部和阀体内壁存在明显刮痕，这是导致阀门内漏的根本原因，见下图1和图2。

图1 气动卸压阀阀芯磨损图示

图2 气动卸压阀阀体内壁磨损图示

由图可看出刮痕并不严重，经过与阀门厂家沟通，由现场维修人员对阀芯和阀体上的刮痕进行打磨处理，然后进行回装。同理，基于保守决策，对RCS031VP和RCS030VP进行同样工序的拆解，阀芯外侧和阀体内壁均存在不同程度的刮痕，RCS030VP的刮痕相对较小，所以RCS030VP基本不存在内漏，但为了避免在更高压力平台出现泄漏，依然对RCS031VP和RCS030VP存在的刮痕进行逐一打磨，处理完毕后回装阀门，再次进行一回路升压，验证三台气动卸压阀是否存在内漏，结果三台阀门上游的水封温度平稳，稳压器卸压箱水位不再异常上涨，因此判断阀门已不存在内漏情况。

0. 原因追溯

1）气动卸压阀作为一回路的实体边界，这是卡拉奇华龙一号核电机组独有的系统设计，国内华龙一号不存在此类情况，根据恰希玛核电项目的经验反馈，将气动阀作为一回路边界容易存在内漏的情况，所以设计上会导致气动卸压阀存在内漏的风险增大；

2）调试试验和机组排气操作中气动卸压阀的动作次数：回顾系统试验，在TPRCS09（系统逻辑验证）,TPWAI52（核岛气密性试验和自保持试验），TPRCS58（稳压器气动卸压阀功能试验）以及机组在冷试、热试期间稳压器卸压管线充水排气操作，都需动作气动卸压阀RCS030/031/032VP。其中TPRCS09和TPWAI52需要动作阀门的次数较多，每台阀门在常压下动作的次数超过50次，阀门在常压下开关操作，不存在耐压负荷，因此对阀门的损伤可忽略不计。根据三台气动卸压阀阀芯和阀体上刮痕的深浅以及三台气动卸压阀在热试期间的表现，阀门出现刮痕的根本原因极有可能是进行TPRCS58试验导致阀芯出现偏移，进而造成阀体内壁磨损，TPRCS58试验需要在14.7MPa.g/281℃这个平台进行机组真实卸压试验，在这个卸压过程中，由于稳压器压力和温度高，导致阀门阀芯在开启过程中受到强力的物理冲击和热冲击而出现偏移，例如： RCS031VP阀门开启后限位出现了热位移，不能正常触发开限位，实际阀门已全开，这说明阀门受到的物力冲击和热冲击是非常剧烈的。

0. 预防措施

1）减少常压下的动作次数：在K3机组调试过程中，尽可能减少气动卸压阀的动作次数，TPWAI52试验已经与设计沟通协商将动作次数由200次减为10次，关于TPRCS09试验，在执行试验时，在主控手动开关验证完成后，其他保护逻辑信号引起阀门动作只验证信号传递正常，阀门本体不再真实动作。

2）预防性检修：由于TPRCS58试验必须在热试期间14.7MPa.g/281℃这个平台执行，3台气动卸压阀必须真实开启卸压并手动关闭，所以K3机组三台气动卸压阀阀芯和内壁磨损的风险极大，在完成TPRCS58试验后需要持续观察阀前水封的温度是否有异常，如果出现异常立即对阀门进行维修，而不是在机组临界上行阶段进行维修。K2机组热试期间，有一台气动卸压阀的水封温度在第二次上行到热试平台时有出现过高温报警，但是由于水封温度又缓慢下降，卸压箱水位和压力没有明显异常，因此未对阀门进行处理，进而导致没有提前发现阀芯外侧上部和阀体内壁磨损的问题。

0. 优化与建议

由于卡拉奇华龙一号核电机组的特殊性，气动卸压阀必须经历在热试期间高温高压下动作的考验，这也增大了气动卸压阀出现内漏的风险，如果从根本解决此问题，应考虑对阀门的结构或从设计上改进，即尽量不以气动阀作为一回路实体边界。