蒸汽发生器

蒸汽发生器（SG）的传热管、管板及其密封焊缝是核电站一回路最薄弱的承压边界，决定了核电站安全运行和在役寿命。某核电项目在制SG密封焊阶段因焊接设备故障导致管板熔损（图1），承压边界受到破坏，针对SG管子管板区域复杂的结构以及该问题发生的特殊节点，从根本上解决上述问题成为制约工程建设的关键节点。 管于管板密封焊阶段，SG管板不能进行焊后热处理（热处理将导致管孔和传热管变形、氧化，管板报废等系列风险）。项目组通过反复研究提出了采用在国内重大工程领域应用尚属空白的回火焊道技术，制定了完整的返修方案和评价准则，研制了系列专用焊接及无损检测设备和工装，攻克了多项技术难关，顺利完成产品返修并通过了工厂和核电现场多次试验验证，避免了已穿管和已完成密封焊工序的传热管报废带来的巨大经济损失和工期延期。本技术成果根本上解决了SG管板熔损世界首发性难题，通过国内专家鉴定，技术成果达到了国际先进水平。 项目成果经国家核安全局批准，成功应用于某核电项目SG的返修，揽回直接经济损失超过3400万元，节约工程建设关键路径7个月，实现了回火焊道技术在核电重大装备修复上的国内首次应用，成果还可推广到我国其它重大军用、民用工程，经济效益和社会效益显著。

蒸汽发生器（以下简称 SG）是核岛主回路中最重要的设备之一，其工作状态影响着整个核电站的动态特性，对核电站的安全性、经济性都有重大影响。据压水堆核电站事故统计显示，在 SG 破坏的核电站中，有四分之一的核电站其 SG 破坏的主要原因即是因为传热管的流致振动，造成了巨大的经济损失和负面影响。本项目针对 SG 传热管束在二次侧流体的作用下易发生流致振动导致管道破坏，该破坏难以定量分析和预测的难题，研究了 SG 管束流致振动分析方法，开发了国内首款涵盖非线性分析功能的流致振动分析专用软件 FIVA。通过本软件，实现了对 SG 中暴露于湍流且横向流速很高管子的振动破坏风险进行预测性分析，判断由流动引起的管子振动是否可以接受，以及在寿期内是否会出现疲劳、磨损引起的管子损坏。 本项目根据面向对象思想，以类的形式实现不同功能之间的互相调用，预留了多个接口可实现不同输入文件的读取和导入以及增强了可扩展性。本项目遵循软件工程学的方法，采用多种测试手段确保了测试代码的覆盖率达到 100%，同时经过严格的软件 V&V,确保了计算结果的正确性和有效性及 FIVA 软件的可靠性。本项目依托中广核工程有限公司两项科研课题，研发了具有自主知识产权的专用软件，专利受理 2 项，取得软件著作权 1 项，发表核心期刊论文 4 篇，通过了同行业专家评审，经鉴定整体技术达到国内领先、国际先进水平，对形成国内 SG 自主研发设计能力具有重大意义。FIVA 软件可适用于多种型号和结构（现有的 CPR1000、AP1000、EPR 等堆型）的 SG，在华龙一号项目 SG 的自主设计研发以及阳江、宁德、红沿河等多个项目上有成功应用。同时，可进一步推广应用于核电行业其他工程项目，具有广阔的应用前景。

示范快堆核岛四大换热设备包括：中间热交换器、独立热交换器、蒸汽发生器、钠-空气热交换器，分别实现一回路钠-二回路钠、二回路钠-三回路水、二回路钠-空气的热交换；本次申报的成果是钠冷示范快堆蒸汽发生器；该设备与压水堆核电主设备相比，在高温、高热流密度、钠介质等严酷工作环境下长期工作，要求其具有高可靠性；在研发前，主要的技术借鉴来源于中国实验快堆，该实验堆相关设备由俄罗斯进口，该设备在国内核电领域属于首次研发；研发前技术成熟度为4级，研发后技术成熟度达到9级，总体技术水平达国内领先、国际先进水平，是国家核能战略“三步走”的关键环节，对核能可持续发展有重大意义。

本项目创新点主要有：CB20整体吊装的应力应变分析、整体吊装布架和分配器的设计及受力分析计算、CB20整体吊装方案编制、可调拉杆、吊装棉架的应力监控方案。“AP1000/CAP1400核岛施工CB20模块变形分析、整体吊装方案研究与优化”成果得到核能行业协会、国家核电技术公司、国核工程公司等外部权威单位的认可，得到了核电系统单位的高度好评。并为公司历史性的首次中标CAP1400示范工程2#核岛安装和取到海阳核电1#、2#机组CB20模块拼装的施工合同作出突出贡献。因此，从根本上解决了CB20整体吊装技术难题。同时与浙江大学建立吊装技术战略合作关系，为核岛投标及反应堆压力容器、蒸汽发生器、大型结构模块（CA01、CA03、CA20）等核岛大件吊装编制技术方案奠定了良好的基础。同时与华电重工郑州机械设计研究院、巨力索具等科研院所和制造厂家建立良好的合作关系。获得浙江省火电建设公司2013年度科技成果一等奖和由中国电力建设企业协会组织的2013年电力建设优秀吊装论文评选一等奖：申请了发明专利“吊装大型薄型安全壳和非能动水箱的分配器及传力方法”和实用新型专利“一种用于大型薄壁安全壳和非能动水箱吊装的分配器及传力方法”。

凝结水精处理系统包括机械过滤系统（五个阳床）、离于交换系统（五个混床）、体外再生系统、废水排放系统。机组满功率运行时，凝结水最大流量为3600m3/h，需要约30%的经过精处理系统旁路，阳床和混床为氢型运行，为四用一备，给水PH控制在9.4-9.6。 阳床和混床均为体外再生，即需将树脂输送到专用的再生装置中进行再生。阳床和混床再生用试剂为盐酸和氢氧化钠。混床为中抽式再生，再生过滤器有三个：阳树脂再生过滤器、阴树脂再生过滤器、中间层树脂储存过滤器，阳树脂再生过滤器用于对混床的树脂进行反洗分层，并将阴树脂输送到阴树脂再生过滤器，将中间层树脂输送到中间层树脂储存过滤器，对剩下的阳树脂进行再生；阴树脂再生过滤器用来再生混床内的阴树脂，并将再生好的阳树脂与阴树脂进行混合，之后将树脂输送回混床。中间层树脂储存过滤器用于存放每次反洗后的中间层树脂。 运行一处对系统运行参数进行比对分析时发现，机组功率运行期间，两台机组蒸汽发生器排水的电导、氯离子都有不同程度的波动，见下图，是电导的波动。这些波动虽然没有超标，但会影响机组的稳定运行，运行一处对此展开科研研究查找这些波动的根+源，制定措施消除。

电动主给水泵液力耦合器连接给水泵电机及泵体，起着液压传动及调节压力级泵转速的作用，以保证在整个热负荷范围内向蒸汽发生器（锅炉）提供不同的给水流量，响应核电站一二回路功率匹配。本项目研制的样机采用全新设计勺管调速机构，使产品的调节精度和调节速度均得到了较大的提高，其勺管控制精度由以往的0.6%提高至0.1%，勺管全行程运行时间由以往的15s提升至8s，达到了国际先进水平。耦合器具有空载启动、能实现25%至100%最高转速之间无极调速平稳无级变速，实现泵组运行的经济性。本项目研制的液力耦合器具有转速稳定、调速响应快、结构紧凑、质量可靠等优点，可广泛应用于核电站、火电站主给水系统，具有良好的经济效益、社会效益和推广应用前景。

鉴于SG传热管有定期需要进行标定的要求，但机组设计和设备采购时只提供了1根传热管标定管。山东核电有限公司技术部役检处考虑利用SG传热管存档材料，再制作4根传热管标定管。检查实施期间,安装在涡流检测系统探头推拔器的前端,探头每一次推拔检查时,均会通过标定管，完成一次标定。这种做法将不需要人员实施现场标定，从而提高检查效率，降低人员剂量照射。根据SG制造规格书要求，SG供货商在SG主体供货时，要同时提交传热管的存档材料(不同批次的传热管均需要提交相应的存档材料)，这些存档材料与传热管具有相同的炉批号、组织结构和材料性能，满足制作传热管标定管的要求。海阳核电厂1号机组两台SG传热管存档材料200多根(含弯管段和直管段)，每根存档材料长度约1.5m。制造标定管所需的传热管长度约0.4m。因此，选取了4根直管段传热管存档材料，进行外委加工了4根标定管。剩余的存档材料仍返回公司仓库，不影响后续使用。

7月29日，中国核电两台华龙一号在建机组双双传来喜讯，福建漳州核电2号机组首台蒸汽发生器吊装成功、海南昌江核电3号机组非能动堆腔注水箱模块二吊装成功，标志着华龙一号批量化建设取得重大进展。

为充分掌握蒸汽发生器传热管氦检漏技术，中广核检测技术有限公司依托中国广核集团的大量核电运行机组优势，开发形成具备完全自主知识产权的全套核蒸汽发生器传热管氦检漏设备定量定位检漏方法。

7月5日下午4时，在中核集团中国核动力研究设计院九O九基地的先进核电安全系统综合试验大厅控制室，国内外首次开展的低功率、蒸汽发生器低水位二次侧非能动余热排出系统换热能力试验工况顺利完成。至此，华龙后续机型安全系统综合性能试验任务全部完成，标志着华龙后续机型优化的非能动安全系统得到了充分的验证，也标志着中核集团具备了针对三代压水堆型非能动安全系统全系统耦合的精确模拟试验能力，为后续能源安全保障和绿色低碳转型奠定了坚实基础。