核电站化容系统氦检漏技术研究.docx

核电站化容系统氦检漏技术研究柏佳磊 姜 伟 瞿燕明（国核电站运行服务技术公司，上海２００２３３）摘 要：容积控制箱作为核电厂化容系统重要组成部分，在机组运行期间，其上部覆盖含氢的放射性气体。 该系统的泄漏，将会导致一回路放射性气体、以及危险性的氢气的释放，从而对机组及环境造成危害。 本文介绍了通过核电厂容积控制箱相关系统管线的氦气泄漏检测方法的研究，掌握正压氦检漏在系统检测 中的应用方法。关键词：容积控制箱；泄漏；氦检漏中图分类号：ＴＧ１１５．２８文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－４４２３（２０１２）０２－４５－０３容积控制箱（以下简称容控箱），系统设备代号为 ＲＣＶ００２ＢＡ，是化学容积控制系统的一个重要设 备，其主要功能是：１）用来吸收稳压器不能吸收的一回路水容积的 变化；２）作为除气塔，使一回路放射性气体从这里释 放出来，定期排往废气处理系统（ＴＥＧ）；３）作为上充泵的高位给水箱，为上充泵提供水源。容控箱上部覆盖的气体为氢气，其压力范围在１．６ｂａｒ～３．８ｂａｒ之间。 在机组正常运行期间，容控 箱接收来自 ＲＣＶ０３０ＶＰ 的正常下泻流；经过硼回收 系统（ＴＥＰ） 除 硼 单 元 处 理 后 的 ＲＣＶ 下 泻 流；一 回路除气期间从硼回收系统除气器下游返回的一回 路冷却剂等各种介质。 这些介质在容控箱中会产生 气体裂变产物，通过收集这些放射性气体然后定期的置 换 把放射性气体 通 过核 岛 排 气 和 疏 水 系 统（ＲＰＥ）排向废气处理系统。 置换用的气体为氢气， 目的是控制反应堆冷却剂系统（ＲＣＰ）的回路冷却剂 内氢含 量 在 ２５ｃｍ３／ｋｇ～３５ｃｍ３／ｋｇ 之 间，从 而 控 制 一回路冷却剂内的氧含量。氦气泄漏检测方法２检测方案对于化容系统的氦气泄漏检测，其检测方法的选 取应综合考虑如下因素：１）化容系统本身没有气密性 的要求，不需要对整个化容系统进行氦气泄漏试验， 只需要对系统中容控箱上部与氢气生产与分配系统 及核岛氮气分配系统相连的系统管线进行氦气泄漏 试验。２）容控箱在运行期间，其上部为正压，压力为１．６ｂａｒ～３．８ｂａｒ。３）该试验的泄漏率验收要求不高，为１．３３×１０－７Ｐａ·ｍ３／ｓ。 同时，需要对漏点进行定 量及定位。根据上述三点，采用正压累积吸枪法作为检测方法，其灵敏度可以达到５×１０－８Ｐａ·ｍ３／ｓ，符 合检测要求，同时采用正压法作为检漏方案，可以模 拟实际的运行工况。其检测管线系统见图１。２．１化容系统泄漏的危害１容控箱在运行期间，由于其水位以上部分覆盖的气体是氢气或者含氢的放射性气体。 如果存在泄 漏，会对周围的环境产生污染，以及对泄漏区域的安 全造成重大的安全隐患。 因此，需要对容控箱与氢 气生产与分配系统（ＳＨＹ）、以及核岛氮气分配系统（ＲＡＺ）相连的系统管线进行氦气泄漏试验。图１检测区域无 损探 伤第３６ 卷４６系统隔离使用正压吸枪累积法作为氦检漏的手段时，需 要对系统进行隔离，并向系统中充入足够压力和浓 度的氦气。对于系统的隔离，一般采取的是以阀门作为隔 离边界，对整个系统待检测区域进行隔离。 考虑到 整个化容系统对于阀门的内漏没有很高的要求，而 且整个化容系统的容积较大，如果采用直接充氦的 方式，成本较高。 同时，考虑到容控箱在运行过程中 仅在上部会有氢气及含氢的放射性气体积聚，检测 部位为上部管道以及管道上的阀门。 同时，在机组 运行期间，容 控 箱 箱 体 内 不 断 进 行 充 排 水 的 动 作。 根据实际工况，采用充水密封的方式来进行系统的 隔离。 这样，即满足了隔离方式的可操作性，同时模 拟了实际的工况，也兼顾了检测的成本。 充水隔离 的水位位置为人孔以上。对于容控箱上部与其他系统相连的管线，包括 氢气生产与分配系统、核岛氮气分配系统等。 其隔 离方式为关闭边界阀门，即关闭容控箱上部与其他 系统相连管线上的阀门。 关闭连接处的相关阀门。 在采用充水隔离的方式后，为防止水位变动对于检测过程中压力的影响，需要对容控箱内部的压 力进行检测。 利用联通原理，可以在容控箱上外接 一个临时液位计。 通过观察液位计上的水位在保压 前和保压后的位置。 来判断是由于水位的变化而导 致系统压力的降低，还是由于存在泄漏的情况导致 系统压力的降低。 系统隔离见图２。式中Ｖ— 塑料袋的体积；ΔＰ— 袋中的氦气压力的变化值，其数值通过２．２与大气中的测量值进行比较测得；Δｔ— 吸枪测试的累积时间；ＣＨｅ— 被检管道氦气。根据验收标准，检测的灵敏度必须要比其高一 个数量级，因此，检 测灵敏度等级 需 要达到 １０－８ 这 一数量级。 在累积用密封塑料膜容积为１ 升的情况 下，通过上述公式计算可得：当系统灵敏度为１．３×１０－８Ｐａ·ｍ３／ｓ时，累积时间需要１２ 小时。对于与氢气生产与分