一种高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统及方法与流程

1.本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统及方法。


背景技术：

2.核电站冷态性能试验是核电站大型综合试验，主要验证一回路系统和设备及其辅助管道在高压下的强度及严密性，是对反应堆性能的首次全面检验，目的是验证一回路压力边界的完整性，一回路压力容器是一回路压力边界的主体，其强度和密封性能对于保证反应堆的安全运行至关重要。根据核安全法规的要求，冷试期间需进行一回路压力边界的强度和密封性能试验，一回路系统冷态役前压力试验为核电站冷试的主要试验内容。
3.高温气冷堆冷试不同于压水堆的水压试验，采用了气压试验的方式对一回路系统进行检验，试验积压危险大，持续时间长，属于超大容积、高气压系统试验。高温气冷堆一回路役前压力试验是向一回路系统充入常温压缩空气，分台阶加压到8.9mpa，在完成规定的检查后，待泄漏率测量结束后，再逐渐降压至常压。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种时间短、成本低的高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统及方法。
5.本发明采用的技术方案为：
6.本发明提供了一种高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统，该升压系统包括：高压空气压缩机、氦供应与贮存系统、反应堆一回路；高压空气压缩机的出口与氦供应与贮存系统相连通、氦供应与贮存系统与反应堆一回路相连通。
7.在一些实施例中，高压空气压缩机与氦供应与贮存系统连接管路上设有第一隔离阀。
8.在一些实施例中，该高压空气压缩机为集成有过滤器、干燥器的高压空气压缩机，在高压空气压缩机和第一隔离阀之间的管路上设有露点仪；或者是：该高压空气压缩机为集成有过滤器、干燥器、露点仪的高压空气压缩机。
9.在一些实施例中，所述第一隔离阀可以是手动隔离阀，或者是电动隔离阀。
10.在一些实施例中，为了就近连接，该升压系统还包括一回路压力泄放系统，氦供应与贮存系统与一回路压力泄放系统相连通，一回路压力泄放系统与反应堆一回路入口相连通。(一回路压力泄放系统主要起管路连接作用)
11.在一些实施例中，该升压系统还包括核岛压缩空气系统、隔膜压缩机，核岛压缩空气系统出口与隔膜压缩机入口相连通，隔膜压缩机出口与氦供应与贮存系统相连通，核岛压缩空气系统和隔膜压缩机之间的连接管路上设有减压控制阀。
12.在一些实施例中，隔膜压缩机的数量为2个，包括并联连接的第一隔膜压缩机和第二隔膜压缩机。
13.在一些实施例中，隔膜压缩机与氦供应与贮存系统的连接管路上设有第二隔离阀。
14.本发明还提供了高温气冷堆一回路役前压力试验的升压方法，该方法包括如下步骤：空气经过高压空气压缩机的过滤、干燥、升压后，进入氦供应与贮存系统，然后进入反应堆一回路的蒸汽发生器一次侧，实现一回路的快速升压。
15.在一些实施例中，高压空气压缩机的流量为160-250nm3/min(如可以选择165nm3/min、180nm3/min、200nm3/min等)，排气压力为10-20mpa(如可以选择12mpa，15mpa等)。
16.在一些实施例中，高压空气压缩机的压缩空气的出口品质要求颗粒度≤1μm、油含量≤1mg/m3、常压露点-42℃。
17.该方法还包括：当高压空气压缩机对一回路升压出现故障时，通过核岛压缩空气系统对隔膜压缩机供气，升压后，进入氦供应与贮存系统，然后进入反应堆一回路的蒸汽发生器一次侧，实现一回路的升压。
18.本发明的上述系统中，涉及的核岛压缩空气系统、第一隔膜压缩机、第二隔膜压缩机、氦供应与贮存系统、一回路压力泄放系统、反应堆一回路均为高温气冷堆核电站的原有系统及设备。
19.本发明所具有的优点和有益效果为：
20.(1)本发明系统及方法相对简单，便于实施，仅需要额外增加一台含过滤器的高压空气压缩机，投资成本少，大幅度缩短了高温气冷堆一回路役前压力试验的时间，减少了不可预知的风险，降低了试验成本。
21.(2)本发明系统及方法最大限度的利用了原有的系统及设备，作为备用方案，提高了一回路役前压力试验的可靠性。
附图说明
22.图1是本发明实施例1高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统的结构示意图。
23.图2是本发明实施例2高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统的结构示意图。
24.附图标记：
25.其中1为核岛压缩空气系统、2为减压控制阀、3为第一隔膜压缩机、4为第二隔膜压缩机、5为第二隔离阀、6为氦供应与贮存系统、7为一回路压力泄放系统、8为反应堆一回路、9为高压空气压缩机、10为第一隔离阀。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.实施例1
28.如图1所示，本发明一种高温气冷堆一回路役前压力试验的升压系统，该升压系统包括：高压空气压缩机9、氦供应与贮存系统6、反应堆一回路8；高压空气压缩机的出口通过第一隔离阀10连通至氦供应与贮存系统6、氦供应与贮存系统6再与反应堆一回路8相连通。该高压空气压缩机9为集成有过滤器、干燥器的高压空气压缩机，在高压空气压缩机9和第一隔离阀10之间的管路上设有露点仪。
29.在一些实施例中，所述第一隔离阀10可以是手动隔离阀，或者是电动隔离阀。
30.在一些实施例中，该升压系统还包括核岛压缩空气系统1、第一隔膜压缩机3、第二隔膜压缩机4，核岛压缩空气系统1的出口连通减压控制阀2(通过减压控制阀作用来满足隔膜压缩机入口气体压力的要求)，后分两路，一路经第一隔膜压缩机3，另一路经第二隔膜压缩机4，两路汇总后连通第二隔离阀5，后连通至氦供应与贮存系统6，后连通至反应堆一回路8。
31.实施例2
32.如图2所示，与实施例1不同的是，为了就近连接，该升压系统还包括一回路压力泄放系统7，氦供应与贮存系统6与一回路压力泄放系统7相连通，一回路压力泄放系统7再与反应堆一回路8入口相连通。一回路压力泄放系统7主要起管路连接作用。
33.本发明所述的一种高温气冷堆一回路役前压力试验的升压方法，具体包括以下步骤：
34.空气经高压空气压缩机9过滤及干燥后，空气品质(油含量、水含量、颗粒度)获得提升，经过高压空气压缩机9升压后通过第一隔离阀10连通至氦供应与贮存系统6，直接连通至反应堆一回路8(或通过一回路压力泄放系统7，连通至反应堆一回路8)，实现一回路升压的目的。
35.该方法还包括：当高压空气压缩机9对一回路升压出现故障时，采用备用方案，通过核岛压缩空气系统1对第一隔膜压缩机3和第二隔膜压缩机4供气，升压后，进入氦供应与贮存系统6，直接连通至反应堆一回路8(或通过一回路压力泄放系统7，连通至反应堆一回路8)，实现一回路升压的目的。
36.下面以目前国内在建的200mv高温气冷堆示范工程(山东省荣成市)为例，来说明本发明的具体实施过程，若仅采用高温气冷堆核电站的原有系统及设备，进行冷试的升压试验，即采用的升压方案是，利用核岛压缩空气系统1对原有氦气供应系统的两台隔膜压缩机(并联连接的第一隔膜压缩机3和第二隔膜压缩机4)同时供气直接向一回路加压。但由于两台隔膜压缩机同时使用的供气流量偏小，导致冷试的时间过长，带来的成本会大幅增加，且两台隔膜压缩机同时使用，无备用升压设备，可靠性存在较大的风险。具体过程为：核岛压缩空气系统1出口压力为0.8mpa，经过减压控制阀2后，分两路经第一隔膜压缩机3、第二隔膜压缩机4升压，两路汇总后经第二隔离阀5，连通至氦供应与贮存系统6，后连通至一回路压力泄放系统7，后连通至反应堆一回路8，实现反应堆一回路的升压，经过计算两台隔膜压缩机的额定工况下(流量为110nm3/h)，反应堆一回路的总体积为500m3，一回路役前压力试验的升压速率约为0.05mpa/h。整体来说看，升压速率偏慢。
37.本发明增加一台高压空气压缩机9进行高温气冷堆一回路役前压力试验。高压空气压缩机9的流量为165nm3/min，排气压力为12mpa，配有露点仪、过滤器等附件，压缩空气出口品质要求颗粒度≤1μm、油含量≤1mg/m3、常压露点-42℃，满足三级压缩空气标准，符合一回路压力试验要求。考虑到反应堆一回路的总体积为500m3，一回路役前压力试验的升压速率约为0.075mpa/h，升压速率大幅度提升50％，极大缩短了冷试时间。例如，采用1mpa、4.5mpa、5.4mpa、6.3mpa、7.0mpa、8.1mpa、8.9mpa共7个压力平台逐步升压，每个压力平台分别对一回路进行泄漏检测，前后仅需6天时间。一回路系统气压最高峰值达8.9mpa，并保压10-30分钟，即可完成一回路役前压力试验。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。