核电厂开式循环冷却水系统机械老化管理应用
梅世霖 王振伟
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梅世霖 王振伟,. 核电厂开式循环冷却水系统机械老化管理应用[J]. 核工业与技术,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157227.
摘要: 随着科技的不断发展,核电技术也越来越成熟,核电站的建设也进入高速发展阶段,有效地缓解了我国能源紧张的局面,同时也对我国的生态环保工作做出了重要的贡献。核电厂的冷却系统是核电厂的核心组成部分,对于核电站的安全性和稳定性有着重要的影响。在任何情况下,都需要保证冷却系统的稳定性,只有这样,才能从根源上杜绝核泄露的问题。但是,核电厂的冷却水系统在日常的运行过程中,使用的频率比较高,所以,很容易出现老化磨损的情况,这就需要相关的技术人员采取行之有效的措施进行预防或者是更换,以此来保证冷却系统的稳定性。
关键词: 核电厂设备;冷却水系统;机械老化;管理应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157227
基金资助:

前言:

对于核电站而言,核岛设备是核电厂的重要组成部分,同时也是核电站重要的保护对象。但是,在核岛的日常运行过程中,会出现发热的情况,如果发热情况没有得到有效的控制,将会造成不可挽回的损失。鉴于此,对于核岛采取了冷却的方式。目前而言,核岛冷却主要是采用水冷的方式,通过冷却水系统的方式来对核岛进行降温。但是,在水冷系统当中,由于日常运行或者是操作不当等情况,很容易出现机械老化的情况,进而严重影响冷却系统的工作效率和工作质量。本文以核电厂循环冷却水系统为主要内容,分析冷却水系统机械老化管理措施。

一、核电站设备冷却水系统简介

冷却水系统就是采用水作为冷却剂的一种制冷方式。冷却水系统是核电厂的核心系统之一,在核电厂运行过程中,冷却水系统需要持续性的工作,以此来降低核岛的热效应,以此来保证核电厂的稳定性。一般而言,核电厂的冷却水系统包含了冷却水泵和冷却水交换器,通过冷却水泵的方式来实现控制温度的作用。从冷却水系统的工作原理角度来讲,冷却水系统的主要作用就是安全防护作用,避免因为核岛过热而导致核泄露的问题,所以,无论在任何情况下,都需要保证冷却水系统的正常运行。但是。在长期的工作过程中,冷却水系统也会出现机械老化的情况,进而影响到冷却水系统的正常运行,鉴于此,就需要相关的技术人员启动备用的冷却水泵,对出现老化或者故障的零部件进行更换,以此来保证冷却水泵时刻处于稳定的工作状态。

二、设备冷却水系统存在的问题

通过前文的叙述我们能够知道,核电厂的冷却水系统在核电厂的全生命周期内容要时刻保持运行的状态,所以,保证冷却水系统的稳定性就成为了设计人员工作的中心,基于冷却水系统的安全性和稳定性,在进行冷却水系统的设计过程中,需要采用设置备用系统的方式,采用一用一备或者是一用多备的方式,这样一来,就能够保证冷却水系统能够时刻保持稳定的运行状态。众所周知,冷却水系统的主要作用就是对核岛进行降温冷却,工作时间比较长,在对冷却水系统的设计过程中,处于经济性原则等方面的考虑,希望在核电站的全生命周期内保持稳定的运行状态。但是,因为冷却水系统的实际工作因素,不可避免地会出现老化磨损等情况,需要采取维修或者是更换等方式,只有这样,才能保证系统处于稳定的运行状态。

(一)部分阀门检修困难

通过调查我们发现,核电厂的冷却水系统中设置了很多的控制阀门,这些控制阀门的主要作用就是便于系统的检修和维保。通过统计我们发现,冷却水系统的阀门共有20多个,而且,不同的阀门的形式也有着较大的不同,所以,在阀门的维护和保养的过程中具有一定的困难。究其原因,为了保证冷却水系统的稳定运行,需要对系统进行及时的保养和维护,控制阀门就是维护保养中重要的组成部分,同时也是冷却水系统出现机械老化的重要因素之一,因为在长期地运行过程中,水会对阀体造成一定程度上的侵蚀,久而久之,就会出现控制阀失效的情况,所以,需要维修保养人员及时地检修相应的设备和组件。

(二)设备冷却水系统泵备用不足

核电厂的冷却水系统在核电站中有着重要的作用,在实际的工作过程中,冷水泵和冷热交替的维修工作十分重要,关系到核电厂的正常运行。在实际的运行过程中,运行泵很容易出现故障的情况,如果出现故障的情况,就会失去了冷水系统的作用,进而会导致热岛出现过热的情况,进而对核电站的安全运行造成严重的影响。鉴于此,就需要相关的技术人员对冷水泵系统组件进行及时地分析和检查,以此来保证冷热水泵的正常运行。

三、缓解开式循环冷却水系统机械老化的措施

(一)对水加压,保证其在冷却系统中循环流动

通过分析我们发现,造成开始循环冷却水系统机械老化原因中,水腐蚀是其中重要的因素。虽然在核电厂水冷系统的组件内部会涂刷相应的防腐技术,但是,随着使用频率的不断增加,防腐材料也会失效,进而对材料造成一定程度的腐蚀。要想从根本上解决水循环对水系统组件的侵蚀,设计人员可以通过对水加压的方式,加速水的流动,这样一来,系统管道中的水是以流动的形式存在,能够最大限度地降低对管道的腐蚀,进而减缓了器件的机械化老化。

(二)过滤掉水中的固体颗粒杂质,净化水源

对于核电厂冷水系统机械化老化研究的过程中,来自水中杂质对管道的磨损也是重要的因素之一,所以,相关的技术人员在缓解老化的过程中,可以通过设置过滤器的方式来过滤水源,通过净化水的方式来保证冷水系统中水质,这样一来,水中的杂质减少,对于管道的磨损也会减少,进而降低了管道器件的机械老化。另外,在实际的应用过程中,也需要采取有效的措施来控制系统中的水温,如果进入系统中的水温度过高,也会加速机械老化的速度,鉴于此,可以设置相应的冷却设备,以此来实现降温的作用,进而降低管道器件机械老化的速度,以此来延长冷却水系统的使用寿命。

(三)合理设置工艺冷却水系统模式的选择

核电厂冷却水系统主要分为开式冷却水系统和闭式冷却水系统,其中开式冷却水系统的应用效果比较理想,冷却效果比较理想,能源消耗也比较低。在缓解开式冷水系统机械老化的问题过程中,需要合理设计开式冷水系统。第一,合理控制系统组件的高差,如果系统组件的高差比较大的情况下,水在运动的过程中会出现水锤效应,进而对管道造成严重的破坏,加速管道的老化,所以,在设计冷水系统的过程中,首先就需要控制好系统的高差。第二,合理控制系统的压力,通过研究我们发现,如果系统中的压力过高,也会加速器件老化的速度,在设计管道压力的过程中,设计人员不仅要保证水流的速度,同时也需要保证不能对管道造成巨大的压力。第三,在开式冷却水系统的设计应用过程中,需要合理地使用相关的组件,因为冷却水系统的使用频率比较高,所以,为了科学合理地控制管道内部的压力情况,需要设计人员设置相应的减压装置,以此来缓解内部的压力,进而降低器件老化的速度。第四,在应用开式冷却水系统的过程中,不仅要保证冷却的效果和质量,同时也需要兼顾节能的效果,在保证冷却水系统的扬程和流量之后,还需要最大限度降低能源的消耗。第五,在实际应用开式冷却水系统的过程中,需要充分考虑到维修和保养方面的成本,在选购系统材料的过程中,不仅要充分保证系统材料的质量,同时也需要考虑到经济性的原则,只有这样,才能最大限度地降低开式冷水系统机械老化带来的影响,同时也降低了核电厂的运营成本。

结束语:

总而言之,开式循环冷却水系统对于核电厂的安全稳定运行有着重要的影响,但是,因为冷却水系统应用频率比较高,不可避免地会出现机械老化的情况,所以,在设计冷却水系统的过程中,需要采取科学合理的措施,针对机械老化的问题进行深入的分析和研究,最大限度地降低机械老化而带来的负面影响,以此来保证核电厂的安全运行,降低核电厂的运营成本。

参考文献:

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