一种压水堆核电站启/停堆工况的超压保护方法

摘要

本发明涉及一种压水堆核电站启/停堆工况的超压保护方法，包括：步骤1、电厂停堆工况超压保护；步骤2、电厂启堆工况超压保护；2.1升温阶段超压保护操作，包括以下步骤：2.1.1升温报警操作；2.1.2稳压器安全阀功能切换操作；2.1.3正常升温操作；2.2水压试验超压保护；包括以下步骤：2.2.1设定水压试验的冷却剂保护温度为T

说明书

技术领域

本发明涉及压水堆核电站瞬态缓解措施和事故预防技术领域，具体涉及一种压水堆核电站启/停堆工况的超压保护方法。 

背景技术

核电厂在启/停堆工况期间，由于相关设备的误动作可能导致在反应堆冷却剂系统（RCS）中发生质量输入或者能量输入，这种瞬态工况会引起RCS压力上升。尤其是当冷却剂温度小于反应堆压力容器材料无延性转变参考温度（RTNDT）时，RCS压力一旦超过低温状态下的压力限值可能引起压力容器局部发生脆性断裂。在低温状态下RCS的压力限值比功率运行工况的限值要低得多，因此，必须针对启/停堆工况低温状态的RCS进行超压保护设计。 

在现有的运行核电站中，当余热排出系统接入反应堆冷却剂系统时，可通过余热排出系统安全阀对反应堆冷却剂系统提供一定的超压保护。考虑余热排出系统可能被误隔离或者余热排出安全阀出现故障的情况，为了应对余排卸压途径不可用情况下发生的超压瞬态事件，加强核电厂RCS在启/停堆工况的超压保护措施，需要提出稳压器安全阀与余热排出系统（简称余排）安全阀联合提供启/停堆工况超压保护及相应的电厂管理方法。 

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种能够缓解预期的压力瞬态，避免反应堆冷却剂系统压力边界的完整性受到损害的核电站启/停堆工况的反应堆冷却剂系统超压保护方法。 

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种压水堆核电站启/停 堆工况的超压保护方法，包括以下步骤： 

步骤1、电厂停堆工况超压保护 

1.1正常降温操作 

操纵员控制电厂主冷却系统冷却，使其从热停堆工况变化到冷停堆工况，在此期间内，稳压器安全阀工作在正常运行保护模式，操纵员先将余热排出系统接入主冷却剂系统； 

1.2余排安全阀提供保护操作 

操纵员控制余热排出系统使主冷却剂系统继续降温，并依靠余排安全阀实施超压保护； 

1.3稳压器安全阀功能切换操作 

当主冷却剂系统中冷却剂温度下降至设定温度T₀₁=100-140℃时，触发降温切换的第一黄色报警信号，当操纵员响应第一黄色警报信号，消除第一黄色报警，同时降温切换的第一红色报警信号被屏蔽；所述第一红色警报是操纵员未响应第一黄色警报信号，并且反应堆冷却剂系统温度继续下降至更低的设定温度T_0-=90-130℃，触发的报警信号； 

当触发第一红色警报信号后，主冷却剂系统将对冷却剂停止降温，等待操纵员完成降温切换操作后，消除第一黄色警报信号和第一红色报警信号； 

1.4低温超压保护操作 

稳压器安全阀工作模式被切换到低温保护模式后，主冷却剂系统温度继续下降，当发生的瞬态工况使主冷却剂系统压力上升超过3-5MPa时，则触发低温超压报警信号，且当主冷却剂系统压力达到安全阀开启整定值3-5MPa后对所述主冷却剂系统实施卸压； 

步骤2、电厂启堆工况超压保护 

2.1升温阶段超压保护操作 

操纵员控制电厂启堆，使其从冷停堆工况变化到热停堆工况，包括以下 步骤： 

2.1.1升温报警操作 

在电厂主冷却剂系统升温开始前，稳压器安全阀工作模式处于低温保护模式，当主冷却剂系统中冷却剂温度上升至设定温度T₀₂=100-140℃时，首先触发升温切换的第二黄色报警信号； 

2.1.2稳压器安全阀功能切换操作 

如果操纵员响应第二黄色警报，完成升温切换操作，并消除第二黄色报警，同时低温超压报警和升温切换的第二红色报警被屏蔽； 

如果触发升温切换的第二红色报警后，主冷却剂系统将停止升温；等待操纵员完成升温切换操作，且稳压器安全阀工作模式被切换到正常保护模式后，继续对主冷却剂系统中冷却剂加热，同时低温超压报警功能被屏蔽； 

所述第二红色警报是操纵员未响应第二黄色警报信号，并且反应堆冷却剂系统中冷却剂温度上升至设定温度T₀₊=110-150℃，触发的报警信号； 

2.1.3正常升温操作 

在低温保护模式切换至正常运行保护模式后，余热排出系统仍然与主冷却剂系统连接，在此状态下，依靠余排安全阀提供超压保护，并控制主冷却剂系统继续升温； 

2.2水压试验超压保护 

电厂停堆换料操作结束后，在电厂启堆前，包括以下步骤： 

2.2.1设定水压试验的冷却剂保护温度为T₁=70-120℃； 

2.2.2按照上述步骤2.1中的升温阶段超压保护操作进行升温操作，当温度达到设定温度T₁后，从停堆后的低温保护模式切换到正常运行保护模式； 

2.2.3对反应堆冷却剂系统进行水压试验； 

所述正常运行保护模式是稳压器的安全阀开启整定值在16-18MPa的模 式。 

所述降温切换是操纵员将稳压器安全阀的功能由正常运行保护模式切换到低温保护模式。 

所述低温保护模式是稳压器的安全阀开启整定值在3-5MPa。 

所述升温切换是操纵员将稳压器安全阀的功能由低温保护模式切换到正常运行保护模式。 

本发明的有益效果： 

本发明的方法提高了RCS应对超压瞬态事件的能力，可以容忍低温工况下极限的压力瞬态事件，大大减小冷却剂系统压力边界完整性受损的风险；本发明的方法方便启停堆、水压试验等运行条件下的RCS超压保护。 

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。 

本发明一种压水堆核电站启/停堆工况的超压保护方法，具体包括以下步骤： 

步骤1、电厂停堆工况超压保护 

1.1正常降温操作 

操纵员控制电厂主冷却系统冷却，使其从热停堆工况变化到冷停堆工况，在此期间内，稳压器安全阀工作在正常运行保护模式，此时稳压器中存在一定的汽空间，操纵员先将余热排出系统接入主冷却剂系统；所述正常运行保护模式是稳压器的安全阀开启整定值在16-18MPa的模式； 

1.2余排安全阀提供保护操作 

主冷却剂系统通过余热排出系统继续降温，稳压器的汽空间逐渐被水充满，主冷却剂系统进入水密实工况，在此期间内，依靠余排安全阀实施超压保护； 

1.3稳压器安全阀功能切换操作 

当主冷却剂系统中冷却剂温度下降至设定温度T₀₁=100-140℃时，触发降温切换的第一黄色报警信号，当操纵员响应第一黄色警报信号，消除第一黄色报警，同时降温切换的第一红色报警信号被屏蔽； 

所述降温切换是操纵员将稳压器安全阀的功能由正常运行保护模式切换到低温保护模式，所述低温保护模式是稳压器的安全阀开启整定值在3-5MPa；所述第一红色警报是操纵员未响应第一黄色警报信号，并且反应堆冷却剂系统温度继续下降至更低的设定温度T_0-=90-130℃，触发的报警信号； 

当触发第一红色警报信号后，主冷却剂系统将对冷却剂停止降温，等待操纵员完成降温切换操作后，消除第一黄色警报信号和第一红色报警信号； 

1.4低温超压保护操作 

稳压器安全阀工作模式被切换到低温保护模式后，主冷却剂系统温度继续下降，当主冷却剂系统压力上升超过3-5MPa时，触发低温超压报警信号，且当主冷却剂系统压力达到安全阀开启整定值3-5MPa后对所述主冷却剂系统实施卸压； 

步骤2、电厂启堆工况超压保护 

2.1升温阶段超压保护操作 

操纵员控制电厂启堆，使其从冷停堆工况变化到热停堆工况，包括以下步骤： 

2.1.1升温报警操作 

在电厂主冷却剂系统升温开始前，稳压器安全阀工作模式处于低温保护模式，当主冷却剂系统中冷却剂温度上升至设定温度T₀₂=100-140℃时，首先触发升温切换的第二黄色报警信号； 

所述升温切换是操纵员将稳压器安全阀的功能由低温保护模式切换到正 常运行保护模式； 

2.1.2稳压器安全阀功能切换操作 

如果操纵员响应第二黄色警报，完成升温切换操作，并消除第二黄色报警，同时低温超压报警和升温切换第二红色报警被屏蔽； 

如果触发升温切换第二红色报警后，主冷却剂系统将停止升温；等待操纵员完成升温切换操作，稳压器安全阀工作模式被切换到正常保护模式后，继续对主冷却剂系统中冷却剂加热，同时低温超压报警功能被屏蔽； 

所述第二红色警报是操纵员未响应第二黄色警报信号，并且反应堆冷却剂系统中冷却剂温度上升至设定温度T₀₊=110-150℃，触发的报警信号； 

2.1.3正常升温操作 

在低温保护模式切换至正常运行保护模式后，余热排出系统仍然与主冷却剂系统连接，在此状态下，依靠余排安全阀提供超压保护，并控制主冷却剂系统继续升温； 

2.2水压试验超压保护 

电厂停堆换料操作结束后，在电厂启堆前，需要对反应堆冷却剂系统进行在线水压试验检查其密封性。在冷却剂系统冷段温度达到水压试验的要求温度之前，必须保持低温超压保护系统的功能有效，达到水压试验要求的温度之后，必须屏蔽低温超压保护模式才能进行水压试验。包括以下步骤： 

2.2.1设定水压试验的冷却剂保护温度为T₁=70-120℃； 

2.2.2按照上述步骤2.1中的升温阶段超压保护操作进行升温操作，当温度达到设定温度T₁后，从停堆后的低温保护模式切换到正常运行保护模式； 

2.2.3对反应堆冷却剂系统进行水压试验。