CN109255176B - 动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统，方法包括：针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；在可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用。本发明可用来分析论证核电机组一回路剩余空气体积标准值提升，针对欲提升的一回路空气体积标准值，确认其是否可用，还可用于大修策略优化等领域。

Description

动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统。

背景技术

压水堆核电厂以水作为一回路冷却剂、慢化剂和二回路的工质，冷却剂水又是在强放射性辐照条件下工作。因此，腐蚀现象在核电厂中更为严重和有害。如燃料元件包壳破损使裂变产物泄漏到一回路，将增加一回路冷却剂的放射性。作为防腐蚀的手段之一，在机组运行控制过程中，需要尽可能去除溶解氧。

机组开盖换料大修后重新启动的过程中，需要在一回路充满水之后，进行多次静态排气和动态排气操作，以排出一回路中残留的空气。只有当测得的一回路残留剩余标准空气体积低于21标准立方米之后，进行氮气吹扫，直至容控箱氧含量低于2％，才允许机组继续上行至80℃的平台，进行化学除氧。化学除氧之后，一回路水中氧含量需一直遵守化学和放射化学技术规范中要求的值。目前压水堆核电机组启动过程，一般采用先静态排气，再进行动态排气(点动主泵)的方法进行一回路排气，根据容控箱液位变化判断一回路剩余空气体积，目前标准为21标准立方米。若一回路剩余空气体积低于21标准立方米，则机组继续上行，进行化学除氧等操作。由于机组差异、具体操作细节的不同，往往会出现主泵点动多次后仍不达标的情况，此时操纵员只能继续启停主泵来排气。多次启停主泵进行排气，除危害主泵的设备安全外，还将耽误大修关键路径，不利于大修优化。

由于每次大修在一回路静态排气、动态排气操作上耗费了大量的人力和时间，人员受照剂量也多，国内在运核电机组的大修管理部门和运行部门长期以来多次研究和改进了静态、动态排气的操作，包括调整静态、动态排气的顺序，安装临时泵抽真空加快排气等等，也取得了不菲的成绩。但在实施的过程中，都不同程度存在一些缺点。而一回路剩余空气体积标准值提升是一个非常有创造性的改进方法。目前压水堆核电机组未见机组启动过程中提升一回路剩余空气体积标准值的研究，没有一回路剩余空气体积标准值提升的分析方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法，方法包括：

化学分析步骤：针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析步骤：在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析步骤：在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析步骤：在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用。

优选的，所述方法还包括：

优化步骤：在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

优选的，所述流动分析步骤具体包括：

对一回路及其辅助系统进行建模；

基于建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数；

基于所述热工参数计算饱和空气溶解度；

对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动。

优选的，所述机组安全分析步骤具体包括：

余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；

如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

优选的，所述重要设备力学分析步骤具体包括：

对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能及力学指标，并与相关规范和现场相关数据进行比对，如比对合格，则判定所述力学分析通过。

本发明还公开了一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统，系统包括：

化学分析模块，用于针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析模块，用于在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析模块，用于在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析模块，用于在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用。

优选的，所述系统还包括：

优化模块，用于在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

优选的，所述流动分析模块具体包括：

热工参数分析单元，用于基于对一回路及其辅助系统所建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数；

饱和空气溶解度分析单元，用于基于所述热工参数计算饱和空气溶解度；

两相流动预测单元，用于对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动。

优选的，所述机组安全分析模块具体用于在余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

优选的，所述重要设备力学分析模块具体用于对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能及力学指标，并与相关规范和现场相关数据进行比对，如比对合格，则判定所述力学分析通过。

本发明的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统，具有以下有益效果：本发明可以用来分析论证核电机组一回路空气体积标准值提升，针对欲提升的一回路空气体积标准值，确认其是否可用，还可用于大修策略优化等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是实施例一提供的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法的流程图；

图2是实施例二提供的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明总的思路是：针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

参考图1，本实施例一公开了一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法，方法包括：

化学分析步骤S101：针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析步骤S102：在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析步骤S103：在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析步骤S104：在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用。

优化步骤S105：在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

关于步骤S101：

一个具体的实施方式中，所述化学分析步骤S101具体包括：

S1011、针对欲提升的一回路空气体积标准值，分析标准值提升对动态排气环节、容控箱吹扫环节、化学平台联胺除氧环节的总时间的影响；

S1012、若总时间不超出原有标准值所对应的总时间，则判定可行性分析通过。

标准值提升，则意味着动态排气环节结束后，一回路剩余空气体积将高于原先的标准值21标准立方米，所以更多的剩余空气需要在后续的容控箱吹扫环节、化学平台联胺除氧环节处理掉，经过化学平台联胺除氧环节后，应保证溶解氧含量小于化学和放射化学技术规范中要求的值比如0.1ppm即可。

具体的，这种动态排气后剩余空气的提升，可以通过增加容控箱吹扫环节的吹扫次数，以及化学平台联胺除氧环节增加联胺量来解决，具体导致的时间变化，可以通过模型预测也可以基于经验数据比对预估。

关于步骤S102：

根据相关导则和一回路系统及设备的设计方法，压水堆热工水力设计时，不考虑冷却剂中溶解的微量空气(不凝结气体)。即使考虑，一般认为溶解在冷却剂中的不凝结气体与液相具有同样的速度场、温度场、压力场的均匀流。若一回路剩余空气体积标准值提升可行，就意味着动态排气结束到化学平台联胺除氧合格前，一回路及主要辅助系统中流动的冷却剂中，空气溶解度升高。根据两相流动理论，在一回路发生瞬态导致一回路压力降低时，均匀溶解在冷却剂中的气体将发生气化现象(溶解空气从冷却剂中释放，变为气泡，并且该气泡与周围的冷却剂具有不同的速度场、温度场、压力场)，此时流动为两相流动(泡状流)。根据上面的分析，若动态排气后一回路剩余空气体积标准值提升，需要对一回路及其辅助系统进行建模，分析主泵启停造成的瞬态过程中，一回路是否发生溶解空气从冷却剂中释放变为两相流动。以CPR1000机组而言，分析结果为：一回路剩余空气体积标准值提高到24标准立方米，流动冷却剂中的溶解空气不会释放而形成气泡，不会形成两相流动，对一回路系统及设备的运行安全没有影响。

一个具体的实施方式中，所述流动分析步骤102具体包括：

S1021、对一回路及其辅助系统进行建模；

S1022、基于建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数，比如压力、温度等。

S1023、基于所述热工参数计算饱和空气溶解度，一般是计算对应的饱和氧气溶解度和饱和氮气溶解度。

S1024、对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，一般是氧气、氮气溶解度分别高于饱和氧气溶解度、饱和氮气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动。

关于步骤S103：

一个具体的实施方式中，所述机组安全分析步骤S103具体包括：余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

关于步骤S104：

一个具体的实施方式中，所述重要设备力学分析步骤S104具体包括：对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能及力学指标，并与相关规范和现场相关数据进行比对，如比对合格，则判定所述力学分析通过。

例如，一回路重要设备包括主泵，则可以对主泵进行三维建模，计算分析含气运行下的泵流量、扬程，并进行有限元分析和振动评价。

关于步骤S105：

容控箱吹扫包括两个阶段：憋压吹扫和间歇吹扫。憋压吹扫通过提高容控箱液位，排出容控箱上部空间的氧气，目前该阶段的标准是低于10％；间歇吹扫是定时打开排气阀来排出氧气，该阶段的标准是低于2％。所以，可以通过建模分析以及现场数据校核，分析每个环节的时间和效果，甚至改变憋压吹扫阶段的标准，来实现最少的吹扫次数，达到同样的2％标准。

关于化学平台联胺除氧的优化，一回路冷却剂中的溶解氧量、容控箱中的溶解氧量、一回路中残余的游离氧量，还有加入的双氧水分解产生的氧气，都会影响联胺加入量和除氧效果。分析每个影响因素及其效果，得到最佳的联胺加入量。

实施例二

参考图2，基于与实施例一相同的发明构思，本实施例公开了一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统，包括：

化学分析模块201，用于针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析模块202，用于在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析模块203，用于在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析模块204，用于在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用。

优化模块205，用于在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

具体的，所述流动分析模块202具体包括：

热工参数分析单元，用于基于对一回路及其辅助系统所建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数；

饱和空气溶解度分析单元，用于基于所述热工参数计算饱和空气溶解度；

两相流动预测单元，用于对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动。

具体的，所述机组安全分析模块具体用于在余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

具体的，所述重要设备力学分析模块203具体用于对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能，并与相关规范及现场性能数据进行比对，如比对合格，则判定力学特性分析通过。

其他详细内容可以参考实施例一，此处不再赘述。

指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。

综上所述，本发明的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法及系统，具有以下有益效果：本发明可以用来分析论证核电机组动态排气后一回路剩余空气体积标准值提升，针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，确认其是否可用，还可用于大修策略优化等领域。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法，其特征在于，方法包括：

化学分析步骤：针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析步骤：在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析步骤：在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析步骤：在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用；

其中，所述流动分析步骤具体包括：对一回路及其辅助系统进行建模；基于建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数；基于所述热工参数计算饱和空气溶解度；对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动；

所述机组安全分析步骤具体包括：余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

2.根据权利要求1所述的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

优化步骤：在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

3.根据权利要求1所述的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析方法，其特征在于，所述重要设备力学分析步骤具体包括：

对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能及力学指标，并与相关规范和现场相关数据进行比对，如比对合格，则判定所述力学分析通过。

4.一种动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统，其特征在于，包括：

化学分析模块，用于针对欲提升的一回路剩余空气体积标准值，从一回路水化学控制角度对标准值提升的可行性进行分析；

流动分析模块，用于在所述可行性分析通过后，对一回路溶解空气从冷却剂中释放导致一回路变为两相流动的可能性进行分析；

机组安全分析模块，用于在分析出可能出现两相流动后，对高溶解度空气状态下的机组进行安全分析；

重要设备力学分析模块，用于在分析出不可能出现两相流动或者安全分析通过后，对一回路重要设备含气运行的力学特性进行分析，如果力学特性分析通过，则确认欲提升的标准值可用，否则确认欲提升的标准值不可用；

其中，所述流动分析模块具体包括：热工参数分析单元，用于基于对一回路及其辅助系统所建立的模型，分析主泵启动过程中一回路主要节点的热工参数；饱和空气溶解度分析单元，用于基于所述热工参数计算饱和空气溶解度；两相流动预测单元，用于对于欲提升的一回路剩余空气体积标准值，若标准值的提升所导致的空气溶解度高于所述饱和空气溶解度，则确认一回路中的溶解空气将会析出，一回路流动将变为两相流动；

其中，所述机组安全分析模块具体用于在余热排出系统冷却正常停堆模式下，执行以下三种分析：一回路两相流动工况下的设计基准事故分析、一回路两相流动工况下的一回路系统及设备的安全功能分析、一回路两相流动工况下的设备及部件的结构完整性分析；如以上三种分析均通过，则判断高溶解度空气状态下的机组进行安全分析通过。

5.根据权利要求4所述的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统，其特征在于，所述系统还包括：

优化模块，用于在确认欲提升的标准值可用后，对容控箱吹扫策略进行分析并优化；以及化学平台联胺除氧策略进行分析并优化。

6.根据权利要求4所述的动排气后一回路剩余空气体积标准值提升分析系统，其特征在于，所述重要设备力学分析模块具体用于对一回路重要设备含气运行进行建模，分析重要设备含气运行的各种性能及力学指标，并与相关规范和现场相关数据进行比对，如比对合格，则判定所述力学分析通过。

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