Optimization Research on the Operating Diagram of HPR1000 Units
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摘要: 针对华龙一号（HPR1000）核电机组运行图在特定工况下区域狭窄等问题。本文从提高余热排出系统（RHR）接入压力、降低主泵的启泵压力下限、扩大稳压器波动管两端允许的温差、降低反应堆冷却剂的过冷度限值等方面入手，对运行图进行了优化分析和研究，提出了HPR1000核电机组运行图的优化方案，优化前后对比分析表明，优化后的运行图的允许运行范围更宽、运行效率提高且运行可靠性增强。
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关键词:
- 华龙一号（HPR1000） /
- 运行图 /
- 波动管温差 /
- 过冷度 /
- 余热排出系统（RHR）接入压力
Abstract: Aiming at the narrow area of the operating diagram of HPR1000 nuclear power unit under specific conditions, this paper makes an optimization analysis and research on the operating diagram from the aspects of increasing the operating pressure of the residual heat removal (RHR) system, lowering the lower limit of the start-up pressure of reactor coolant pump, enlarging the allowable temperature difference between the two ends of the pressurizer surge line, and lowering the limit of the sub-cooling of the reactor coolant. And then, an optimized operating diagram for HPR1000 is proposed. The comparative analysis before and after optimization shows that the optimized operating diagram has a wider allowable operation range, improved operation efficiency and enhanced operation reliability. -
图 1 HPR1000核电机组运行图
①—工况1：换料冷停堆；②—工况2：维修冷停堆；③—工况3：正常冷停堆；④—工况4：单相中间停堆（RHR系统投入）；⑤—工况5：双相中间停堆（RHR系统投入）；⑥—工况6：正常中间停堆（RHR系统隔离）；⑦—工况7：热停堆；⑧—工况8：热备用；⑨—工况9：功率运行； Tsat—饱和温度，℃；Psat—饱和压力，MPa。
Figure 1. Operating Diagram of HPR1000 Units
图 2 中压安注误启动压力瞬态
Figure 2. Trainsient on Medium Pressure Safety Injection Spurious Actuation
图 3 主泵误停后的再启动压力瞬态
Figure 3. Transient on Reactor Coolant Pump Restart after Spurious Stop
图 5 波动管的最大温差（ΔT）截面温度分布
Figure 5. Maximum ΔT Cross-sectional Temperature Distribution in Surge-line
表 1 不同压力下的低温超压分析结果
Table 1. Analysis Results for Low Temperature Overpressure under Different Pressures
序号 RHR系统接入
压力/MPa最小排量/
(m3·h−1)RCS系统峰值
压力/MPaRHR系统峰值
压力/MPa1 4.3 284.11 5.45 5.76 2 4.2 280.79 5.42 5.71 3 4.1 277.42 5.36 5.64 4 4.0 274.02 5.25 5.58 5 3.9 270.57 5.23 5.52 6 3.8 267.08 5.18 5.46 7 3.7 263.54 5.07 5.41 8 3.6 259.96 5.03 5.34 9 3.5 256.32 4.97 5.28 10 3.4 252.63 4.91 5.22 11 3.3 248.89 4.83 5.16 12 3.2 245.09 4.79 5.11 13 3.1 241.23 4.75 5.04 14 3.0 237.31 4.67 4.98 
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表 2 不同温度下主泵防汽蚀的最低吸入压力
Table 2. Minimum Suction Pressure of Reactor Coolant Pump to Prevent Cavitation under Different Temperatures
温度T/℃ 最低允许吸入压力/MPa 80 0.88 100 0.92 120 1.00 140 1.15 160 1.39 180 1.76
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表 3 波动管热分层边界条件设置
Table 3. Bounding Condition Setting for Surge-line
边界 参数 数值 主管道 热段流量/(m3·h−1) 24680 热段温度/℃ 46 稳压器波动管 波动流量/(m3·h−1) 0.46 底部温度/℃ 226
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表 4 主泵运行所需的最小过冷度
Table 4. Minimum Sub-cooling for Reactor Coolant Pump
温度/℃ 最小吸入压头/MPa 对应饱和温度/℃ 最小过冷度/℃ 180 1.76 206.01 26.01 200 2.28 219.34 19.34 220 3.02 234.59 14.59 240 4.03 250.95 10.95 260 5.34 268.32 8.32 280 7.05 286.41 6.41 300 9.21 304.93 4.93
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