安全殼地坑過濾器簡介及各類型過濾器優(yōu)劣分析

1、平安殼地坑過濾器簡介及各類型過濾器優(yōu)劣分析張飛【摘要】平安殼地坑作為LOCA事故下再循環(huán)階段的長期水源，用于堆芯的冷卻，而地坑過濾器作為地坑最重要設(shè)備，對核電廠平安生產(chǎn)有著重要的意義。本文對各類新型過濾器結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡介，并結(jié)合國內(nèi)外新型過濾器的開展和應(yīng)用，深入分析了方家山地坑過濾的結(jié)構(gòu)，同時將該類型過濾器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)闡述?！娟P(guān)鍵詞】平安殼；地坑過濾器；結(jié)構(gòu)；優(yōu)劣【Abstract】ThisarticledescribesandanalysesthefunctionofContainmentSumpFilterwhichactivatedaftertheseriousaccide

2、ntoccurredinnuclearpowerplantandgetintorecyclingstage，usedtocollectrecyclingwaterandpreventthedebrisgoingintoRISandEASpipeloop，ensuretheRISpumpandEASpumphassufficientNPSH.ThispaperfocusesonthestructureofContainmentSumpFilter，andthecollectionwiththesuctioninletofRISpumpsandEASpumps，theassemblyandfixa

3、tionofeverymodule，andmakeadeeplyanalysisonhowthenewtypeContainmentSumpFilterensurethesafetyfunctionbyincreasingthefiltersarea.【Keywords】Containment；Sumpfilter；Structure1平安殼地坑過濾器的作用及堵塞風(fēng)險在壓水堆核電廠反應(yīng)堆廠房平安殼底部，設(shè)置了平安殼地坑過濾器，作為平安注入系統(tǒng)RIS和平安殼噴淋系統(tǒng)EAS的一局部。在核電廠設(shè)計基準(zhǔn)事故工況下，平安殼地坑所積聚的水是RIS和EAS執(zhí)行平安功能的長期水源，經(jīng)地坑過濾器過濾后，進(jìn)入RI

4、S、EAS行使噴淋和冷卻的功能。地坑過濾器濾網(wǎng)的網(wǎng)孔可阻止可能造成EAS噴嘴堵塞和堆芯燃料格架過濾網(wǎng)孔堵塞的顆粒穿過，網(wǎng)孔直徑2.4mm。同時，設(shè)計考慮到過濾面積足夠大，正常運(yùn)行條件下地坑過濾器的壓降不會引起平安殼噴淋泵、安注泵的汽蝕現(xiàn)象余量缺乏。地坑過濾器在再循環(huán)工況下的工作狀況直接影響到應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、平安殼噴淋系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對于核平安有重要意義。但事實(shí)上，在核電開展歷史上，國外已發(fā)生多起地坑濾網(wǎng)堵塞或者破口事故，例如同屬BWR機(jī)組的美國俄亥俄Perry電站，瑞士Barseback電站，費(fèi)城Limerick電站以及PWR機(jī)組的美國Davis-Besse核電站。我國大局部運(yùn)行PWR核電站

5、，根本上都是基于50%濾網(wǎng)堵塞的假設(shè)進(jìn)行設(shè)計，而根據(jù)美國核管會NRC公告說明：50%濾網(wǎng)堵塞假設(shè)不夠保守，按照該假設(shè)設(shè)計的核電站，在LOCA事故工況下，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)RIS和平安殼噴淋系統(tǒng)EAS的再循環(huán)功能將受到碎片堵塞平安殼濾網(wǎng)的影響，而且這一問題已經(jīng)得到確認(rèn)。由此，各國都開始進(jìn)行新型地坑過濾器的研究，并開展出不同類型的新型過濾器。2新型地坑過濾器類型隨著各國對新型過濾器性能研究的不斷深入，世界各國已經(jīng)研制出各種新型的地坑過濾器，主要有TRANSCO過濾器、PCI過濾器、ANP/CCI過濾器和COMEX/AECL過濾器等。2.1TRANSCO過濾器TRANSCO過濾器是一種新型的桶式過濾器

6、，可以是多桶式的也可以是單桶式的。在LOCA事故工況下，攜帶碎片的流體經(jīng)過濾桶內(nèi)的濾網(wǎng)進(jìn)入EAS/RIS循環(huán)泵，被濾網(wǎng)攔截留下的碎片就會在濾桶上形成碎片床。TRANSCO多桶過濾器的過濾面積大，單位濾網(wǎng)面積上的碎片量少，可以較少壓損。但是多筒過濾器的內(nèi)桶和外桶之間的間隙較小，碎片容易積累在內(nèi)外桶的端面上造成堵塞，單桶式過濾器不存在這樣的缺點(diǎn)，但相對而言過濾面積大大減小，同時也增加了堵塞的風(fēng)險。2.2COMEX/AECL過濾器COMEX/AECL新型過濾器的過濾單元為拆流板式狀，過濾器由多個折流板狀的過濾單元組成，中間為流向泵西入口的匯流通道。運(yùn)行時夾帶碎片的水流通過過濾單元后，碎片被過濾并附著

7、在濾網(wǎng)上。COMEX/AECL新型過濾器將過濾單元作為折流板狀，可以增加過濾面積；但當(dāng)過濾碎片到達(dá)一定量時會填滿折流板的凹槽，覆蓋整個過濾板，變成一種簡單的平面過濾，達(dá)不到增加過濾面積的目的。3方家山核電機(jī)組地坑過濾器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)3.1方家山核電機(jī)組地坑過濾器結(jié)構(gòu)及布置方家山核電機(jī)組采用的是由法國Bertin公司研制的模塊化折流板式過濾器圖1。濾網(wǎng)孔徑為2mm。方家山地坑過濾器由34個過濾模塊和4個泵的連接裝置組成A列17個過濾模塊，與RISA和EASA泵相連接，B列17個過濾模塊，與RISB和EASB泵相連接，連接裝置設(shè)置在4個泵的吸入口上方與過濾模塊之間。3.2方家山核電機(jī)組地坑過濾器

8、優(yōu)點(diǎn)3.2.1增大過濾面積研究說明，隨著過濾面積的增大，壓降顯著降低。說明增大過濾面積是解決地坑過濾器堵塞問題的有效手段。但如果單純只是增加單片濾網(wǎng)面積不僅現(xiàn)場安裝困難，同時也有增加進(jìn)入下游的碎片數(shù)量也會增多，對下游設(shè)備造成損壞，因此方家山地坑過濾器采用模塊化過濾單元串聯(lián)式設(shè)計，使得總體過濾面積增加又不增加單片過濾網(wǎng)面積。endprint3.2.2加裝限流器，減少水流對泵體的影響在每個過濾葉片的底部加裝限流器，限流器的作用是為了控制水的流量，從而防止對泵產(chǎn)生影響，從一列模塊的末端至泵的吸入口位置，限流器的孔徑是逐漸減小的，用以保證水流量的均衡。3.2.3冗余設(shè)置，滿足單一故障準(zhǔn)那么方家山地坑過

9、濾器EAS005FI/006FI由兩列相同過濾器組合而成，分別是TRAINA和TRAINB系列，TRAINA與RIS和EASA列泵相連通，TRAINB與RIS和EASB列相連通，每列過濾器均有17個過濾模塊，每個過濾模塊由5個過濾葉片組成。這樣設(shè)計是為了滿足單一故障準(zhǔn)那么，防止共模失效。3.2.4模塊化設(shè)計，便于檢修方家山地坑過濾器采用了標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，每個連接裝置上均開設(shè)了定期檢查孔，根據(jù)QF1-EAS-TPTSL-0013試驗(yàn)規(guī)程要求，每一個換料周期都將進(jìn)行一次過濾器堵塞檢查，確保平安殼再循環(huán)地坑狀態(tài)良好，專設(shè)系統(tǒng)入口暢通，無阻塞，無污穢物，絲網(wǎng)無破損，這些措施也能有效降低地坑過濾器濾網(wǎng)堵

10、塞風(fēng)險。3.3方家山核電機(jī)組地坑過濾器的缺乏3.3.1無反沖洗裝置由于方家山地坑過濾器并未安裝反沖洗裝置，一旦發(fā)生過濾器堵塞問題，無法進(jìn)行有效去污。3.3.2碎片沉淀滯留措施缺乏平安殼再循環(huán)濾網(wǎng)前并未加裝保護(hù)擋板，不能防止油漆涂料層材料或其他碎渣落入或者正好位于濾網(wǎng)前面，防止這些碎渣遷移到濾網(wǎng)。同時可考慮在流道內(nèi)增加攔污架，攔截裝置等，這些都能使產(chǎn)生的碎片盡可能少地遷移到泵吸入口。3.3.3過濾器凹槽處易積聚碎片折流板式過濾器能增加過濾面積，但由于凹槽處流速較低，碎片容易堆積，當(dāng)過濾碎片到達(dá)一定量時會填滿折流板的凹槽，覆蓋整個過濾板，進(jìn)而影響過濾效果。4結(jié)論壓水堆核電站平安殼地坑過濾器在電廠嚴(yán)重事故工況下為防止堆芯熔化、保證平安殼完整性起著關(guān)鍵作用。而地坑過濾器堵塞問題是壓水堆核電站普遍存在的平安隱患，因此對它的分析研究顯得尤為重要，方家山核電機(jī)組地坑過濾器能滿足當(dāng)前最新的核平安監(jiān)管要求，但也有很多可改進(jìn)之處。目前國際上對平安殼地坑過濾器的研究和試驗(yàn)還在開展和進(jìn)行，在比較各類過濾器的優(yōu)劣之時，不僅有利于豐富我們對地坑過濾器的了解，也會提供給