PRS系统蒸汽管道隔离阀泄漏率计算分析

【摘 要】田湾核电厂5&6号机组作为M310改进机型，新增了蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）作为严重事故预防与缓解措施。蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统的蒸汽管道与主蒸汽管道相连，凝水管道与辅助给水系统管道相连。在开展布置工作时发现，发现蒸汽管线非常长，若PRS系统蒸汽管线与主蒸汽管线之间的隔离阀常开，会对PRS系统的正常运行造成影响，因此考虑将PRS系统蒸汽隔离阀的状态由常开变换为常关。将PRS系统蒸汽隔离阀更改为常关后，需要考虑蒸汽隔离阀的质量泄漏率以此对后续的隔离阀后定期排水做出要求。

【关键词】田湾核电厂5、6号机组；二次侧非能动冷却系统（PRS）；蒸汽隔离阀；泄漏率

0 前言

蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）为压水堆核电厂严重事故预防与缓解措施，在发生全厂断电事故叠加辅助给水系统汽动泵系列失效事故，和全部丧失给水事故工况下，在不超过冷却剂压力边界设计条件的前提下，通过蒸汽发生器以非能动的方式导出堆芯衰变热及反应堆冷却剂系统各设备的显热至环境最终热阱，实现事故后的缓解作用。图1给出了PRS系统蒸汽管道隔离阀常关情况下系统流程图。

图1 PRS系统流程图

PRS系统包括一台应急余热排出冷却器以及必要的阀门、管道和仪表。PRS系统蒸汽管线在安全壳外与主蒸汽管道相连，蒸汽管线上设置一台常关的隔离阀（PRS101VV）。蒸汽管线的另一端在经过一个U形水封后连接应急余热排出冷却器入口封头的接管嘴，应急余热排出冷却器布置在冷凝水箱底部，要求在整个机组运行期间（包括PRS投入运行期间），该冷却器都浸泡在水中，不允许。冷凝水管道连接应急余热排出冷却器下封头接管嘴，并在管道上设置两台并联的隔离阀。冷凝水管线的另一端贯穿安全壳后接入辅助给水管道止回阀，通过辅助给水管道返回蒸汽发生器二次侧。

1 问题简述

田湾核电站扩建工程5、6号机组新增了蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）作为严重事故预防与缓解措施，二次侧非能动冷却系统的蒸汽隔离阀上游管道与主蒸汽管道相连，压力与温度应与主蒸汽系统一致，压力为6.89MPa.g，温度为283℃。蒸汽管道隔离阀下游温度与压力为常温常压，需要考虑蒸汽管道隔离阀的质量泄漏率。

蒸汽管道隔离阀为闸阀，现阀门生产厂家已经对该阀门做了泄漏率试验。试验中阀门上游压力为7.92MPa.g，下游压力为大气压，试验介质为水，通过试验得到阀门每毫米的公称直径的体积泄漏率的最高为0.1m3/h。将隔离阀试验于蒸汽管道隔离阀运行环境对比，可知试验采用的阀门上下游压差高于实际情况，对蒸汽管道隔离阀泄漏率的计算适用。

由于PRS蒸汽隔离阀闸阀泄漏率试验所采用的介质为水，而正常运行环境为蒸汽，而试验得到的最大泄漏率为体积泄漏率。由于阀后为常温，且经过阀门的降压，则泄漏至阀后介质都将变为液态水。因此需要计算阀后泄漏介|在常温常压下的体积。

2 计算

2.1 基本假设

不考虑蒸汽隔离阀后温度与压力的变化，以及通过阀瓣冷凝的液滴泄漏到阀门下游。

2.2 计算输入

3 结论

对蒸汽发生器二次侧非能动冷却（PRS）系统蒸汽管道隔离阀采用常关状态时，闸阀的泄漏率进行了计算。在计算时阀门上游介质为蒸汽，下游介质为水，得到阀后泄漏的水的体积流量为0.668×10-6m3/h。通过计算得到的泄漏流量，可计算出阀后管道定期排水的周期。

【参考文献】

[1]张玉龙，赖建永，任云，曹思民，刘文静.蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统蒸汽管道凝水影响分析[J].科技视界，2016（13）：143.