1. 重要厂用水系统(WES)功能和系统配置
某核电机组重要厂用水系统(WES)的设计目的是把WCC系统(设备冷却水系统)收集的核岛设备热负荷送到最终热阱——海水。WES系统设计了两条与安全有关的冗余系列来完成设计功能。WES系统用海水来冷却WCC系统的WCC/WES板式热交换器。WES系统的安全功能是在正常运行和事故工况下,把从安全有关构筑物、系统和部件来的热量输送到最终热阱——大海。WES系统一个系列的流程简图如下图1:
图1
该型机组每个机组有4台重要厂用水泵,每系列有两台。每一系列有一台贝类捕集器,安装在WCC/WES热交换器的上游。WCC/WES热交换器共四台板式热交换器,每个系列两台。当反应堆处于正常功率运行时,WES系统一个系列的一台泵运行,而另一个系列停运。当投运的泵跳闸或出口压力低时会引起同一系列的备用泵自动启动。WCC系统因收到切列信号或手动启动某列WCC的首台泵时,新启动的WCC泵对应系列的WES泵会收到启动信号。安注信号或安喷信号会引起WES两列泵同时启动。
2. 重要厂用水系统(WES)可用性要求
该机组技术规格书LCO3.7.8节中对重要厂用水系统的可用性要求如下:在模式1、2、3、4和一回路未充分打开的模式5,重要厂用水系统(WES)的两个系列必须是可运行的。若一个重要厂用水系统系列不可运行,必须在72小时内恢复不可运行的重要厂用水系统管路至可运行状态。若处于模式1、2、3和4和一回路未充分打开的模式5,不能在72小时内满足上面描述中需采取的措施,则必须在6小时内将机组转入模式3,且必须在36小时内将机组转入模式5。
该机组厂内技术要求TRO4.7.16节中对重要厂用水系统的可用性要求如下:在模式1、2、3、4和一回路未充分打开的模式5,重要厂用水系统(WES)的四台泵必须是可运行的。若一台重要厂用泵不可运行,必须在30天内恢复不可运行的重要厂用水系统管路至可运行状态。
3. 重要厂用水系统(WES)的监督要求
对WES系统,验证系统可用性的监督要求为:1、核实流道中每一重要厂用水阀门是否处于正确位置;2、验证每台重要厂用水泵能够根据实际的或模拟的驱动信号自动启动;3、核实重要厂用水泵流量、扬程是否满足要求。其中,第1、3项较为直观,本文不展开讨论。对第2项,根据该核电厂QSR定期试验大纲,验证内容为:用RPA601KC进行安全注入逻辑试验规程(RPA TPTSL 0001)验证A列安注A1组信号出现时WES003PO能正常启动;用RPA602KC进行安全注入逻辑试验规程(RPA TPTSL 0002)验证A列安注A2组信号出现时WES001PO能正常启动;用RPB601KC进行安全注入逻辑试验规程(RPB TPTSL 0001)验证B列安注B1组信号出现时WES004PO能正常启动;用RPB602KC进行安全注入逻辑试验规程(RPB TPTSL 0002)验证B列安注B2组信号出现时WES002PO能正常启动
接收安喷信号时重要厂用水泵的自动启动试验都由T3非闭锁试验安全壳喷淋和B阶段隔离综合试验规程(CIL TPTSL 0001)所涵盖。
4. WES系统泵出口压力开关对泵可用性的影响
WES021SP和WES022SP分别为A系列WES泵和B系列WES泵出口压力低开关,安装于泵出口母管处,其作用是:1、表征该列泵未运行,闭锁对应列的贝类捕集器启动;2、若该列WES一台泵在运行,当WES021SP/022SP低于定值(0.11MPa.g),联锁启动同一列的备用WES泵。
重要厂用水系统某列泵正常停运后,管道内满水,因重要厂用水系统管道末端插入溢流井内,溢流井充满水,因此重要厂用水系统管道最高点有微负压,停运状态下重要厂用水系统泵出口母管处压力002MP应保持不变(约0.06Mpa.g)。管线布置见下图2:
图2
某次经验反馈事件中,B列重要厂用水泵停运后,出口管道上存在破坏虹吸的漏点,导致空气吸入,破坏负压状态,重要厂用水系统管内海水从高点向溢流井流出,泵出口管道内海水液面处于系统内最高点,因此母管压力缓慢上涨到0.12Mpa.g,该值与002MP(022SP)仪表位置到泵出口管道内海水最高点的水柱压力接近。最高点处若因漏气变为大气压,002MP(或022SP)处的压力值P1满足公式:
P3+ρgh3=P1+ρgh1
其中h3=3.5m,h1=-8.5m,P3等于大气压,则P1= P3+ρg(h3-h1),即P1=0.12MPa.g。此时P1超出022SP低压定值(0.11MPa.g),导致即使B列重要厂用水泵全停的情况下,也无法触发出口母管压力低信号。
根据WES系统泵启动逻辑设计,当收到安注、安喷信号时,重要厂用水系统每列各启动一台泵,其中优先启动编码数大的泵(WES003/004PO)。若重要厂用水某列泵全停但停运列出口母管压力低未能触发,在收到安注或安喷信号时,编码数小的泵(WES001/002PO)会无法启动,而仅能自动启动编码数大的泵(WES003/004PO),造成实际的一台重要厂用水不可用,需采取相应的措施。但是,若采用手动启动编码数小的泵(WES001/002PO),则逻辑上没有闭锁条件,即此时编码数小的泵(WES001/002PO)可通过手动可启动,恢复设备可用性。
5. 结论
重要厂用水某列泵全停时,若停运列出口母管压力低开关因异常未能触发,即使收到安注或安喷信号时,重要厂用水系统对应列编码数小的泵(WES001/002PO)无法自动启动,而仅能自动启动编码数大的泵(WES003/004PO),造成实际的一台重要厂用水泵不可用。
此时建议采取以下措施:1、在识别出停运列出口压力表压力有异常上涨趋势时,需尽快安排对WES系统查漏,消除漏点;2、若出口压力表压力异常上涨至超过低压定值,应启动该列编码数小的WES泵,以避免造成该列小编码的WES泵非预期不可用;3、出口压力表压力异常上涨至超过低压定值,还会造成贝类捕集器非预期定期启动,需关注贝类捕集器的情况,避免干磨损坏,必要时断电停运该列贝类捕集器。
参考文献:
[1] 李栋.某机组现场系统原理(上册).福清核电有限公司,2023.
[2] 李大为.福清核电5、6号机技术规格书.福清核电有限公司,2022.
[3] 门新红.福建福清核电厂5、6号机组QSR定期试验监督大纲.福清核电有限公司,2023.
李宗霖,男,1987年出生广东湛江,现供职于福建福清核电有限公司,高级工程师,大学本科学历,研究方向为核电站反应堆运行。