华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)差异分析
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摘要：反应堆冷却剂系统是核电站众多系统中尤其重要的系统，是核裂变产生的热能转换为电能过程中特别重要的一环。对华龙一号与M310反应堆冷剂却系统的差异分析是对我国核电技术突破、自主创新的有力证明。
关键词：华龙一号;反应堆冷却剂系统;差异
1.总体设计差异：
a）新增RCS系统严重事故对策
RCS系统的严重事故对策由压力容器高位排气系统和快速卸压系统组成。
在严重事故工况下，反应堆冷却剂系统超压破损将导致高压熔融物喷射至安全壳造成的直接加热，从而威胁安全壳完整性。通过投入稳压器快速卸压系统降低一回路冷却剂系统压力，避免高温高压熔融物对安全壳的完整性造成破坏，降低高压熔堆事故的后果。
在事故工况下，反应堆压力容器上部不可凝结气体的积聚对堆芯冷却构成了重大威胁，特别是在一回路处于自然循环状态下，堆芯热量将无法导出。此时可通过反应堆压力容器事故排气子系统将不可凝气体排出，从而使堆芯热量能正常导出保证在事故工况下维持堆芯冷却，缓解事故进程。
b）采用177组燃料组件
M310机组堆芯燃料组件采用157组燃料组件，华龙一号机组将堆芯燃料组件数量从157组增加到177组。相比较157组燃料组件的堆芯，177组燃料组件在提高堆芯额定功率的同时降低了堆芯平均线功率密度，既提高了核电厂的发电能力又增加了核电厂安全运行的裕度。使得华龙一号机组堆芯在具有较高安全性的同时也兼具更好的经济性。
c）新增了LBB破前泄漏监测系统
华龙一号机组在一回路主管道、稳压器卸压管道、波动管等位置安装声音发射装置和温湿度传感器进行监测，在事故早期，通过采用LBB破前泄漏监测系统可以实现尽早发现异常情况，以便提前做好应对措施，操纵员也可以进行提前干预以减少事故后果，以确保反应堆安全。
2.华龙一号反应堆冷却剂系统与M310机组的设备差异：
a）新增快速卸压阀
华龙一号相比M310增设了稳压器快速卸压阀，快速卸压系统由两个系列组成，每个系列包括一台电动闸阀和一台电动截止阀。快速卸压阀是华龙一号快速卸压系统的重要设备，属于事故工况下的应急策略，极大地提高了机组在事故工况下的安全性能。
b）压力容器差异
反应堆压力容器的差异：华龙一号压力容器取消了传统二代加M310的底部贯穿件件。消除了因下封头贯穿件发生泄漏导致冷却剂丧失事故和堆芯裸露的可能性。采用了一体式CRDM密封壳，取消了下部Ω焊缝。优化一体化堆顶结构取消了M310通风罩支承，设置12个堆顶结构支承台。接管与安全端焊接采用镍基焊缝。华龙一号机组压力容器相比M310机组压力容器增大了尺寸和容积，延长了设计寿命提高华龙一号的经济性。
c）蒸汽发生器差异
华龙一号的蒸汽发生器相比于M310，由于堆芯额定功率和NSSS额定热功率增加，因此在设计中选用换热面积增大的ZH65型蒸汽发生器。该蒸发器蒸汽发生器在在福清1-4#、方家山等（二代加）机组SG成熟设计的基础上进行了改进设计。重点追求设计、制造技术上的成熟性、可靠性及工程实用性。对重要改进进行试验验证，在保证堆芯安全裕量的前提下，进一步提高电厂额定功率。
d）稳压器差异
华龙一号稳压器（PRZ）采用成熟的设计技术，在二代加稳压器的基础上改进设计，稳压器总容积增加到51m?，提高了稳压器的比容积，在系统升温、负荷阶跃变化、甩负荷等工况下，更好的补偿压力波动，提高系统运行的稳定性、安全性。
e）稳压器安全阀差异
华龙一号稳压器保护阀和隔离阀主阀为一体化锻造结构，先导阀采用紧凑设计，可以直接安装在主阀上，增加了低温超压保护功能。在17.23 MPa abs下的最小流量（一个串联阀）从165t/h增大到175t/h。
华龙一号稳压器安全阀辅助部件减少了先导箱固定托架、冷凝罐、平衡罐、banjo接头，专用工具则不需要注水装置、真空泵，压力整定试验台也从BEAN4试验台优化为迷你试验箱，整定弹簧锁定功能则由一根螺杆完成。华龙一号安全阀不需要冲水排气。
f）反应堆冷却剂泵差异
华龙一号主泵在设计结构总体上与M310一致，轴承进行了改进，M310主泵轴承只有一个顶轴油泵，在主泵启动和停运前从中油箱将油输送至主推力瓦与推力盘之间建立油膜，在低压力平台，由于作用力的合力作用在副推力瓦上，副推力瓦极易发生磨损。华龙一号主泵新增加了一台顶轴油泵将油输送至副推力瓦与推力盘之间建立油膜，从而使副推力瓦在低压力平台能良好运行。
3.系统流程差异
a）反应堆压力容器水位测量系统差异
华龙一号机组压力容器取消了下封头贯穿件，反应堆压力容器水位测量系统设置在堆芯测量系统（RII）。
华龙一号机组反应堆压力容器水位测量系統不承担安全功能，在事故工况下对水位关键点进行持续监测，以便在事故期间和事故后，让运行人员了解反应堆冷却剂覆盖情况。水位测量选用的是4支热传导式水位探测器组件，每支探测器测量两个水位测点。水位探测器组件插入压力容器中专门的测量通道中，测量通道完成导向、保护和固定探测器的功能。
b）主回路流量测量流程差异
华龙一号机组反应堆冷却剂系统（RCS）环路流量测量表则取消了弯管流量计，每环路安装5块压差表（MP）用于监测主泵前后压差，其正压侧引压管安装于主泵出口冷段，负压侧引压管安装于主泵入口过渡段。M310机组采用的弯管流量计是利用流体流经弯管传感器的离心力产生压差，离心力的大小与流体流速、流体的密度及弯管特性等因素有关，在它的作用下使流体对弯管内、外侧产生压力差，传感器将压差信号转换成电流信号反馈到DCS系统。离心力与流体的流速具有单一的函数关系，其大小可以通过测量弯管内外侧的差压确定，进而可计算出流体的流速，将流速与管道的截面积和流体的密度相乘，即可确定流体的流量。弯管流量计具有节能、精度高、耐高温稳定性强等特点。
华龙一号机组用每环路5块主泵前后压差来表征主回路流量，以一环为例，RCS180MP-183MP主要参与反应堆停堆保护逻辑及相互校准，RCS184MP为0.075%的高精度压差表用作试验用仪表，主要用于试验中计算主回路流量。由压差读数通过扬程公式计算出主泵扬程，将主泵扬程与流体密度及重力加速度相乘，可确定主泵增压压强，通过压强、流量、主泵有效功率的对应关系可计算出环路流量。
c）RCS系统测温旁路差异化
华龙一号反应堆冷却剂温度计与M310机组相比，温度计位号及数量并未发生变化，但由于华龙一号机组取消了测温旁路管线设计，因此所有温度计均安装于主管道上。
宽量程温度计设计安装上华龙一号与M310机组无差别，每个环路冷热段各一块，共计6块。
由于华龙一号取消测温旁路管线设计，对应原M310中测温旁路18块窄量程温度计，均安装于主管道。所不同的是相对于M310机组每个环路冷热段平均布置3块温度计的安装方式，而华龙一号布置方式是每个环路热段4个温度计，冷端2个温度计，并且取消备用温度计，每个温度计均参与逻辑控制。
结语
“华龙一号”作为我国具有完全自主知识产权的核电技术，是我国核点技术发展创新的最好体现，作为我国核电“走出去”战略的主打品牌，对于提高我国的自主创新能力有重要意义，它不仅标志着我国拥有了完全自主产权的核电技术，更是我国从“核大国”向“核强国”迈出的重要一步。
参考文献
[1]徐利根.华龙一号核电厂系统与设备.中国原子能出版社，2017年
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