马绍刚
阳江核电有限公司 运行二部 广东省 阳江市
摘要： CPR1000核电机组在两台CRF泵跳闸工况下，CEX系统两台冷凝器液位出现震荡和波动，最终因1号冷凝器液位低3导致CEX泵跳闸。本文针对CEX两台冷凝器液位出现波动的原因进行分析。
关键字：CRF泵跳闸；冷凝器；CEX泵
前言
某电站CPR1000核电机组在两台CRF泵跳闸工况下，由于机组的两台冷凝器接受排汽存在差异，使两台冷凝器液位出现震荡及不平衡，最终导致一台冷凝器液位低于1350mm，触发CEX泵跳闸。本文主要结合该工况下的数据对单台机组两台CRF泵跳闸后，两台冷凝器液位不一致的原因进行分析。同时，提供该瞬态工况下电厂操纵员的响应要点及控制思路，避免瞬态工况下干预不及时导致机组状态恶化的风险。
1.两台CRF跳闸导致CEX凝结水泵跳闸的原因
针对CRF泵跳闸导致CEX凝结水泵跳闸，主要从设备功能设计和瞬态下设备响应方面进行原因分析。
1.1CEX冷凝器功能差异
该电站核电机组有两台表面式热交换冷凝器CEX101CS、CEX201CS。循环冷却水（海水）在冷凝器管束内流过，冷凝管束外的蒸汽在冷凝器内凝结后体积骤然缩小，形成一定真空，其压力为凝结水温度对应的饱和压力。冷凝器抽真空系统（CVI）及时抽出不凝结气体，保持冷凝器内压力为凝结水温度为35.5℃对应的饱和压力5.78KPa.a（额定工况下）。冷凝器由接颈、壳体、水室和热井等部件组成。两台冷凝器安装于汽轮机两个低压排汽缸下方。两台冷凝器壳体相互分开，各自形成独立的汽空间。两台冷凝器的凝结水通过共用的一个热阱联通。三台凝结水泵（正常情况下两台运行，一台备用）从热阱出口取水，升压到2.575 MPa.a后，将凝结水进入除氧器。
1号冷凝器接收：一台低压缸排汽、CEX111BA疏水、CEX112BA疏水、CEX114BA疏水、CEX115BA疏水、CEX101BA疏水及排气。其中CEX111BA主要接收AHP +GSS A列应急疏水；CEX112BA主要接收AHP +GSS B列应急疏水；CEX114BA主要接收汽机GPV疏水；CEX115BA主要接收汽机GPV疏水；疏水扩容器CEX101BA主要接收GCT-C排汽及VVP疏水。2号冷凝器接收：另一台低压缸排汽、CEX113BA疏水。CEX113BA用于接收ABP应急疏水+STR疏水。通过功能分析，两台冷凝器在正常运行时承担的功能基本一致，主要接收低压缸乏汽并进行冷凝。但是，在瞬态停机工况下，两台冷凝器接收的排汽和疏水是不同的。
1.2压差导致1号冷凝器液位低3
CRF泵跳闸后，正常触发冷凝器故障信号，导致汽轮机跳闸、反应堆自动停堆。
以满功率运行的3号机组为例，在反应堆停堆信号触发后，汽机旁路系统（GCT-c）正常动作，GCT-c第一、二组阀快速全开以排出反应堆热量，使反应堆冷却剂温度在迅速由310℃降低至290℃左右，此后GCT关闭。GCT-c第一、第二组随时间动作阀门动作情况见下图。
汽轮机跳闸后，短时向冷凝器排放的疏水和排汽中最大用户为GCT-c。经理论计算，GCT-c第一、二组阀门在动作的期间内排放蒸汽的质量为：25*3*98.1Kg/S+18*3*98Kg/S=12649.5kg。12.6吨的高温、高压蒸汽（约282℃、66bar）在约30秒内快速排入CEX101BA。大量蒸汽在短时间进入1号冷凝器。此时1号冷凝器因CRF泵跳闸失去海水冷却，进入1号冷凝器的蒸汽无法快速凝结，导致其温度、压力快速上涨。1、2号冷凝器液侧联通、汽侧相对独立（由一根冷凝器真空系统CVI管线连通，进汽量大，无法在短时形成压力平衡），在压差的作用下，1号冷凝器水进入2号冷凝器。
3号机组瞬态工况下的数据显示：两台冷凝器压差最大液位差达到1.85m（1号冷凝器最低液位：1178mm，此时2号冷凝器液位3032mm），此时1、2号冷凝器压差达约17.2Kpa。冷凝器正常液位为2000mm，当一台冷凝器液位降低至1350mm时，运行的CEX凝结水泵跳闸。实际数据显示，在瞬态工况下约8分钟，1号冷凝器液位由2077mm快速将至少1350mm，两台CEX凝结水泵跳闸。约20分钟，CEX凝结水泵液位差达到最大，1号冷凝器降低至最低液位：1178mm（此时2号冷凝器水位由初始2051mm上涨至3032mm）。随后，1号冷凝器液位开始回升，2号冷凝器水位开始下降。约25分钟后，1号冷凝器水位恢复至CEX凝结水泵跳闸值以上。
2.CEX泵跳闸对供水回路的影响
反应堆跳闸后，三台蒸汽发生器仍由正常回来供水。路径如下：CEX-ABP-ADG-APA-AHP-ARE。CEX凝结水泵跳闸后，蒸汽发生器供水短时由除氧器ADG提供，但如果不尽快恢复CEX凝结水泵将导致ADG液位下降，失去正常给水风险。数据显示，反应堆跳闸后，ADG液位1个小时左右，ADG液位由最初0.4m降低至0m并触发除氧器水位低报警（由于跳机后排至ADG除氧器的疏水增加，除氧器液位最初先上涨，后下降）。若ADG除氧器液位降低至低低液位将导致APA跳闸，正常给水失去，电厂专设安全设施辅助给水系统（ASG）泵启动为蒸汽发生器供水以导出堆芯热量。
反应堆停运初期，堆芯余热大，若正常给水无法恢复，ASG供水将导致ASG水箱耗水量大、液位不断降低，机组失去给水风险加大。特别是双机组同时出现CRF泵跳闸工况下，将导致两台机组ASG水箱无法通过CEX补水。此时仅能通过8ASG001DZ为两台机组一个ASG水箱进行补水，另外一台机组ASG水箱的水装量将受到威胁，核安全风险将增加。
3.结论
两台CRF泵跳闸后，由于大量蒸汽排向1号冷凝器，且冷凝器失去冷源，1号冷凝器中积存大量蒸汽。1、2号冷凝器液相联通，汽相无法有效联通，导致两列冷凝器出现压力差。在压差的作用下，两台冷凝器液位出现偏差及震荡波动，导致一台冷凝器液位低于1350mm，使CEX泵跳闸。
该瞬态工况初期，操纵员需关注冷凝器液位等参数，可提前手动开大CEX补水阀，提前尝试阻止冷凝器液位下降至低3以下。若因一台冷凝器液位下降导致CEX泵跳闸，操纵员需等待液位回升后尽快重新启动CEX泵为除氧器供水，避免正常供水回路失去。
参考文献
[1] 将达进 陈伟仲 阳江核电厂3、4号机组系统与设备 [内部资料]。
[2] 将达进 陈伟仲 阳江核电厂3、4号机组运行教程 [内部资料]。
缩略语说明
CRF：凝汽器和常规岛辅助设备的循环水热交换器；CEX：凝结水抽取系统； GCT:汽机旁路排放系统；CVI：冷凝器真空系统；ASG：辅助给水系统；DZ代表除气器；BA代表疏水立管。