核电站闸阀锅炉效应的解决方案

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)核反应堆系统设计技术重点实验室 作者:范书淳

  介绍了采用堵塞封堵核电站闸阀阀座压力平衡孔的方法,论述了为防止锅炉效应新增管线和阀门的选择、安装和检测。

1、概述

  闸阀的“锅炉效应”本质上是一种温度效应,当热源加热处于关闭状态的闸阀时,其内部空间有一个较大的压力上升,这一压力升高将使得闸阀无法开启或闸板出现变形而不能保证其密封性能。在核电站系统,为了解决锅炉效应一般在闸阀的下游阀座上开设平衡孔,用以连通阀座上部空间与闸阀下游,泄放超高的压力。由于这些闸阀在核电站反应堆停堆大修期间需要对其进行密封性试验,试验时需要对平衡孔进行临时封堵,试验后再打开平衡孔。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为每次封堵或打开平衡孔均需要对闸阀进行解体和回装,造成了人力、物力及资金等的浪费,同时也增加了操作人员的辐照剂量。所以有必要永久封堵平衡孔,采用一种更加方便有效的平衡阀门压力的方法。

2、改进方法

  某核电站2 号机组反应堆余热排出系统(RRA) 闸阀的出口阀座设置了一个直径约6mm 的平衡孔(图1) 。为了永久封堵阀座平衡孔,采用了焊接堵塞并加装旁通管线连接闸阀的填料吹扫孔与闸阀的下游。在新增旁通管线上设置常开手动截止阀,从而起到平衡孔的作用。在旁通管线上设置带有盲板的支管,在进行试验时打开盲板连接OPERA专用试验台架(图2) 。

带平衡孔的闸阀

图1 带平衡孔的闸阀

  封堵阀座平衡孔的堵塞为圆柱锥形体,其易于安装并且可以有效限制潜在放射性污染物的辐射影响。堵塞采用与阀座相同材料Z2CND - 12N2 的棒材加工,以避免在机组运行过程中出现由于材料的不同而导致的材料热膨胀差异。经力学性能评价分析,堵塞的轴向应力和剪切应力均满足工况要求。堵塞焊接时为了避免焊丝表皮产生的金属飞溅,对焊接点周围采取不锈钢保护套进行保护。焊接完成后对焊缝区域进行抛光、打磨,并按照相关要求进行了渗透检验。经过分析,由于阀座比较厚,相对于阀座的尺寸,平衡孔的直径较小,并且焊接金属熔敷的空间很小,所以在焊接过程中不会导致阀座变形。

闸阀阀座平衡孔封堵方案

图2 闸阀阀座平衡孔封堵方案

  结合现场的实际情况分析,新增管线和阀门的选用、安装、可维修性和可操作性不影响现场管线和设备的运行,并满足RCCM 和RCCP 的有关物项分级的要求。

3、系统运行

  在核电站正常运行阶段,管线上新增的截止阀保持常开状态,以平衡闸阀上下游的压力。在核电站大修期间,当需要使用OPERA 台架对闸阀进行密封性试验时,首先关闭截止阀,取下新增管线支管上的盲板,通过该孔直接与OPERA 台架连接,进行相关的试验。试验完成后,断开系统与台架的连接,重新将支管进行封堵,开启阀门,保持机组正常运行时的状态。

4、结语

  RRA 系统闸阀平衡孔封堵后,新增加的管线和阀门使得闸阀的定期密封性试验变得简单可靠,提高了工作效率,节省了资金,降低了带辐射环境的操作过程和时间。保证了系统工况的运行。

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