涉钠工艺间门类设备钠火事故工况试验方法.pdf
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1、试验技术与装备 Test Technology and Equipment 2023.6 今日制造与升级 1330引言钠冷快堆是以液态钠作为冷却介质,通过快中子引发核裂变并维持链式反应的反应堆1。钠由于在空气中极易氧化,并且与水产生剧烈反应,一旦钠液泄漏将产生严重的钠火事故。钠冷快堆核电站内涉钠工艺间的门类设备是重要的防钠火边界设备,也是放射性涉钠工艺间和非放射性钠工艺间与室外通行的通道门。在发生钠火事故情况下,能够保持其整体结构的完整性和密封性,阻止钠火及放射性气溶胶等物质向外界(或外部钠火向房间内)扩散和蔓延,满足事故情况下放射性物质向环境排放的总体要求,避免钠泄漏和钠火事故持续发生期间对
2、钠工艺间设备及人员造成伤害。霞浦示范快堆是中国首个以钠为冷却介质的快堆工程2,核岛厂房涉钠工艺间的防钠火特种门是重要的防钠火、安全壳边界门类设备,是涉钠工艺间包容钠边界的结构完整性措施之一,是放射性涉钠工艺间和非放射性钠工艺间与室外通行的唯一通道门。特种门的设计需考虑模拟钠火事故工况的高温、高压环境下,能够保证门的密封、防火、隔热等功能的有效性。上海阿波罗机械股份有限公司与霞浦核电有限公司、中核核电工程有限公司合作,联合研发了防钠火气密特种门。通过方案设计、样机制造、试验验证,并通过了行业鉴定,最终产品也得到了业主认可。下面主要介绍和讨论防钠火气密特种门的试验过程。当发生钠燃烧事故时,钠的燃烧
3、分为池式燃烧、雾状燃烧、池式叠加雾状燃烧3,其中雾状钠燃烧有加压喷射和爆炸喷射两种方式。钠火事故主要危害在火灾发生早期产生瞬间的高温和高压4,钠燃烧时产生放射性钠气溶胶等有害物质。根据钠火事故状态,按危害和对设备影响,将钠火事故拆解为高温、高压、高温-高压叠加和放射性钠气溶胶工况。1 耐高温性能试验耐高温性能试验采用普通火模拟钠火事故工况进行,通过将样机耐火侧置于普通火中进行试验,试验时间为2h,样机受火面如图1和图2所示,样机背火面如图3和图4所示。试验结果:样机背火面未见火焰,未点燃防火棉垫,门体未出现可见缝隙,无明显变形,样机未失去耐火完整性。样机背火面平均温升41。图1 试验前样机受火
4、面 图2 火烧2h后样机受火面 图3 试验前样机背火面 图4 火烧2h后样机背火面摘要钠冷快堆是以液态钠作为冷却介质,通过快中子引发核裂变并维持链式反应的反应堆。钠是一种非常活跃的金属元素,极易在空气中燃烧引发钠火事故,钠泄漏事故将产生钠火和放射性钠气溶胶等危害人员和环境安全。钠冷快堆核电站内涉钠工艺间的门类设备须具耐钠火能力,钠火事故下设备除自身完整、可靠外,还应防止钠火及放射性气溶胶等向外泄漏。文章介绍了一种门类设备在钠火事故工况下的性能试验方法,通过高温密封试验、高压密封试验、高温/高压密封试验、耐钠火试验等,经对比分析验证,设备满足正常和事故工况的使用要求。关键词钠火;试验;高温;高压
5、;气密性中图分类号TL42 文献标志码A涉钠工艺间门类设备钠火事故工况试验方法马运惠,顾兴涛(上海阿波罗机械股份有限公司,上海200000)试验技术与装备 Test Technology and Equipment 134 今日制造与升级 2023.6根据试验结果可以说明,防钠火气密特种门样机经过2h 普通火试验条件下,能够保证设备本身的结构完成性、防火隔热性能。2 耐高压性能试验耐高压性能试验是在常温环境下采用在门体的不利侧设计制造专用的密封腔体,在腔体中增加气压的形式进行试验。试验压力为不低于54kPa,持续2h。试验结果:常温环境下,对不利侧密封腔体施加54kPa 的压力,持续2h,门体
6、无明显变形,泄漏量为14m3/h,满足设备密封功能要求。通过此项试验可以说明防钠火气密特种门在常温高压下密封性能良好,功能满足要求。3 耐高温-高压叠加工况性能试验耐高温-高压叠加工况是将高温和高压两种试验条件同时叠加,即在样机的耐火侧施加普通火,并在样机门体的背火侧设置密封腔体施加负压54kPa(在门体的有利侧施加负压等价于在门体的不利侧施加正压),试验时间4h。在两种试验条件叠加的情况下,检测样机的结构性和密封性。高温-高压叠加试验现场如图5所示。试验结果:在高温和高压叠加4h 试验下,门体未出现明显变形,在54kPa 的压差下,门体泄漏量不大于15m3/h。图5 高温-高压叠加试验现场通
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