1、UDC 621. 039- 577 F 87 华I（和I固马，、d队写GB/T 13 632-92 Measurements for monitoring adequate cooling witl1in the core of pressurized light water reactors 1992-08-29发布1993-04-01实施国家技术监督局发布一一一一一一一一一一一. 中华人民共和国国家标准. 监督压水堆堆芯充分冷却的测量要求Measurements for monitoring adequate cooling within the core of pressurized l
2、ight water reactors GB/T 13632-92 、本标准等效采用国际标准IEC911(1987）监督压水堆堆芯充分冷却的测量要求。只有给堆芯提供足够的冷却剂流量带走其热量，才能使堆芯充分冷却，在正常工况下，堆芯冷却受到保护测量装置的充分监督但J在过去的压水堆仪表设计中，没有充分考虑到在某些异常工况下，反应堆冷却剂系统里不同的地方可能同时存在两相状态（水和蒸汽或压力容器内出现气体，有时还可能出现两种不同液位反应堆压力壳和稳压器的液位）的情况，所以需要增加一些冷却剂参数测盐和显示仪表在正常工况下，可以利用这些仪表测量冷却剂的过冷度及其随时间的变化，帮助运行人员避免异常停堆s在异
3、常工况下，通过测量冷却剂的总量，可以监测堆芯是否能充分冷却，有助于运行人员采取合适的行动。, 主题内容与适用范围本标准规定了在异常工况下测量和显示压水堆冷却剂参数的仪表的要求本标准适用于压水堆，涉及的范围如图1所示。国家技术监督局199208-29批准1993-04-01实施I 一一一一一I . . , 下列术语适用于本标准。如果没有另外说明，本标准中所说的温度和压力是指堆芯出口的温度和压)J。3. 1 过冷度和过热度subcooling and sup盯heating过冷度是某点液体在所在压力下相应的饱和温度超过该点液体温度的差。过热度是某点蒸汽在所在压力下相应的饱和温度低于该点蒸汽温度的差
4、。3.2 空泡void 蒸汽戎气体占有的体积。这个定义适用于液相中分散的汽泡，也适用于体积很大的单相汽团。3. 3 空泡份额voidfraction 空j包与汽水总体积之比3. 4 Wl位liquidlevel 把液体同蒸汽或气体分开的水平面的位民3. 5 等效i夜ii.equivalent liquid level 在反应堆压力容器里，如果冷却剂里的蒸汽和水完全分开时可能出现的液位。也叫消气水位。如2所示，不同的空i包分布可能具有相同的等效液位，示意图2c表示a和b所示同体积液体的等效液位。因1反应堆冷却剂系统简图I 堆芯；L, 反应堆压力容器冷却l)rJ液位 稳压器，L，一稳压器冷却剂液I
5、ll; 3 蒸汽发生器反应堆冷却剂压力$4一反应堆冷却剂泵1F冷却剂流挝s安全注射入口，T,反应堆入口温度36-卸压阀，T,反应堆出口温度g7-反应堆压力容器；T. 2 GB/T 13632 92 核电厂控制室设计标准中要电厂安全系统电气物项质量鉴定+ 俨 C;B/T 13630 Gil 12727 引用标准术语? 3 2 人bGB/T 13632-92 。. . . 。c b 因2。. . . . . . a 异常停堆运行工况4 本章内容与核电厂正常和异常停堆工况的安全分析有关，它介绍了i需要使用冷却剂参数测附和监示仪表的异常停堆工况。操纵员可以使用反应堆压力容器液位测量仪表显示压力容器正常
6、充水和排水（如换料）期间的水位。有关冷却剂的热力学分析可参考附录A（参考件）。4. 1 冷却剂过冷工况不管是强制循环还是自然循环，只要压力容器里全部冷却剂都是过冷的，堆芯的充分冷却B！是保证的4.2 冷却剂饱和工况由于某种异常工况，例如温度升高或压力降低引起过冷度下降，压力容器里冷却剂可能出现i包扣状变态。在功率运行时，过冷度的下降会引起保护系统动作，使反应堆停堆，但是还有余热得要从堆芯排出。如果冷却剂出现饱和状态，则在冷却剂系统中可能形成空泡，它是否会影响堆芯充分冷却，则取决于F述两种循环方式。4. 2. 1 自然循环戎不循环工况空泡形成将引起压力容器里等效液位的变化，此时，只要堆芯仍然被水
7、淹没就能充分冷却。4. 2. 2 强制循环工况反应堆冷却剂泵继续使冷却剂流动，此时冷却剂是液体和蒸汽（气体）的均匀混合物，既使空i包份额较高，也能保证堆芯充分冷却。4.3 冷却fir过热工况由于冷却剂总量显著减少，是否会在堆芯出口处产生过热冷却如l取决于下述两种循环方式在减弱了的自然循环或滞流情况下，如果等效液位远低于堆芯顶部，堆芯出口处就会产生过热在强制循环的情况下，只有空泡份额很高的流动的冷却剂到达堆芯时，堆芯出口处才能产生过. qpsh汽汽蒸蒸热仪表测量系统的要求5 为监督5.1条5.3条中规定的工况，仪表的设计必须考虑下列因素z指示精确度和响应时间必须满足应急程序规定的要求，应急程序依
8、靠这种显示使Jr故状态复a 原pb. 仪表系统及其电源的设计，必须根据需要采用冗余和多样性，以保证在正常和Ji故环拢条件下3 GB/T 13632-92 使用时，有足够的运行可靠性并满足预先规定的要求；c. 仪表及其电源必须有适当的冗余度，以便在应用单一故障准则的地方满足其要求。. 5. 1 过冷工况的测iii:为证实堆芯处于充分冷却的工况下，必须设泣仪表来监督冷却剂的过冷度。为监督处于单相状态下的反应Jjl冷却剂，必须测量和记录下列物理参数za 反应堆冷却剂压力；Ii. 反应堆冷却剂温度（堆芯出口、堆入口和出口）， 稳压器冷却剂液位根据测垃结果可以推导出过冷度，仪表系统必须连续或按照与测量要
9、求的响应时间相致的频率1ti1.和显示过冷度。如果处于过冷工况，只要稳压器有液位就能淹没堆芯。5. 2 饱和工况的测盐E饱和工况下，可以通过监测堆芯出口温度确定堆芯冷却的充分程度，但不能提供堆芯冷却条件变化趋势的信息，必须利用压力容器液位监测来补充。t包初工况下冷却剂处于两相状态（液体和蒸汽气体混合物，这时知道等效液位或空泡份额是很重要的。因为，如果气相和液相完全分开，等效液位所指示的是堆芯可能裸露的程度。通常存在的冷却能力要大于等效液位指示的冷却能力。必须通过仪表监督za. 自然循环或滞流工况下压力容器里的等效液位证实堆芯JE分冷却或显示不能充分冷却的趋号1,1; b. 强制循环工况F压力容
10、器的等效；在位或循环着的空泡份额，以及它们的变化趋势，使操纵员能采取行动应免堆芯不能充分冷却及冷却剂系统完全烧干e汩茧液位的方法可以是连续测结见附录B（参考件）图Bl，也可以是在压力容器里整个高度k的些点上的不连续测量见附录13（参考件）图BZ，从而确定所有工况下的等效液位或空i包份额。i阶IJ,t反应堆冷却if:J泵电动机的电流对指示冷却剂里是否存在空泡可能是有用的。仪表系统必须连续或按照与测结要求的响应时间相一致的频率计算和显示等效液位及空泡份额。有多种可用于测垣液位的方法，附录以参考件）介绍了两种目前常用的方法5. 3 过热工况的测量必须j应过仪表测盐和记录冷却剂压力和堆芯出口温度，根据
11、官们推导出过热度，即蒸汽温度和饱和混皮之差，以监视过热工况的严酷程度。可用视1j重过冷度的同一仪表来测结过热度。仪表系统必须连续或按照与测量要求的响应时间相一致的频率计算和显示蒸汽温度及过热度。仪表的监程必须适应非故期间可能出现的过热温度估算范围。6 7 4 信息显示信息显示必须满足GB/T13630的要求，设计中必须考虑下列因素g量程和灵敏度要适当，a b. c. d. e. f. 在特定运行工况下需要扩展显示量程的要求和程序；标记，例如颜色代码；响应时间；人因原理，保证显示的信息和操纵员执行的任务一致；人机工程学设备的安全级别完成本标准规定功能所需硬件属于安全有关系统如果某些硬件和安全系统
12、共用，则共用部分属安GB/T 1632 92 全级，其余的硬件不得降低安全级别更高的系统的可靠性。. 8 质量鉴定必须满足GB12727的有关要求。. . . 5 . A1 概述GB/T 13632-92 附录A反应堆冷却系统的热力学分析（参考件. 为了对运行情况作出正确决定，操纵员了解反应堆冷却ffil系统的热力学特性是很重要的，在异常工况下尤其如此。下而介绍的内容会有助于提供适当的显示，使操纵员能估计面临的情况。提出的显示建议既不是强制性的，也不是唯一的，只是推荐使用A2 热力学状态的估价通过研究反应堆冷却剂的质量、能量和动量特性，可以估计它的可能状态A2.1 动量和质量特性动量特性决定反
13、应堆冷却剂的循环方式，其主要循环方式有2a. b. c. d. 液体强制循环，两相（液体和蒸汽）强制循环，液体自然循环，两相自然循环， 不循环、依靠下述方法排出能量z池式沸腾和回流冷凝，补水（例如安全注射和排气（例如经过卸压阀）。在a和b两种方式中，冷却剂由反应堆冷却剂泵循环在c和d方式中，由于热源位置比热阱位置低，冷却剂密度差引起自然循环。在c方式中，冷却剂系统里没有完整的循环，能量由局部循环排出，在池式沸腾和回流冷凝时，冷却剂蒸发离开堆芯，蒸汽传输到蒸汽发生器后被冷凝，冷凝水经热管段回流到堆芯。在补水利排气时，通过打开的卸压阀能量从冷却剂系统排出，同时能量较低的冷却剂经高压安全注射系统注入
14、正常稳态运行期间，反应堆冷却剂里冷却剂的质量恒定并处于液态，进入系统的液体量等于离开系统的液体量，系统处于平衡并可以通过稳压器液位进行监视。事故期间，情况异常一种可能的事故是冷却剂从管道破口或从卡在打开位置的泄压阀流失，这时，冷却剂可以由高压和低压注射泵以及安全注射箱注入反应堆系统在蒸汽发生器管道破裂时，一次冷却剂可能流到二次系统或二次冷却剂可能从二次系统流入反应堆冷却剂系统。A2. 2 能量特性正常运行期间，堆芯和其他热源例如冷却剂泵产生的热量传送到二次冷却剂和某些辅助系统，整个系统处于平衡状态事故期间，热源的数量和特性都有变化，例如，停堆后，主要热源是衰变热和二次冷却剂（当反应堆1、温度低
15、于二次冷却剂温度时），如果冷却lfij泵还在运转，这些泵也是热源。此外如果堆芯过热，就会发生金属与冷却剂的反应并放出可观的能量。热量可以通过A2.1条中指出的任何一种方式排出A3 参数显示异常工况下，不可能测量和精确显示反应堆冷却系统里冷却剂的总体积或能含量但是，冷却剂的压力和温度是可以清晰确定和测量的两个物理参数，可以把它们的变化看作反应堆冷却剂系统里质量和能量平衡的变化，但是要注意测点的选择（特别是温度），例如冷却剂温度可以在反应堆入口、出口和堆芯出口测量。 一一一一一）一一一 干一一一）一一一一一GB/T 13632-92 冷却剂的压力、温度和过冷度可能不变、升高或降低，它们实际上可能存
16、在的13种情况都列举在表Al中，并且可以显示出来。表Al压力、温度和过冷度变化的13种不同情况。I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II 12 压力J J J 卢J . 、油、油温度 海、 J J J J J 油、油、过冷度J J J J 、溢、鸿J 举个例子说明表Al的使用z考虑稳压器泄压阀迅速开启，稍后再关闭的情况。正常运行（阀门打开前对应于情况“。”。正常工况时冷却邦j处于过冷范围，卸压阀迅速打开引起冷却剂压力立即下降而温度不变（情况“9”h压力继续下降使得饱和温度等于冷却剂温度，压力进一步下降引起冷却剂温度下降（情况“11”），此后，如果关闭卸压阀，冷却剂压力和温度将回升（情况“
17、5”，随着冷却剂总量的增加，系统恢复正常，再次达到对应于情况“。”的平衡状态A4 显示的例子有几种方法可以显示冷却剂的压力、温度和过冷度，给人的感觉是，这些不同的方法不是冗余的而是互相补充的。在主控室配备计算机和终端显示时，就能把它们显示给操纵员，帮助操纵员决定是否要进行操作和采取什么样的操作图Al图A3的例子都是模拟显示，也可采用数字显示。A4. 1 压力温度偏离显示在反应堆冷却剂处于过冷状态时，图Al的显示是有用的，它使操纵员可以直接观察偏离正常运行值的情况。工作点在压力温度坐标系中显示，X坐标表示对正常压力（P.）的偏离，Y坐标表示对正常温度（T.）的偏离，饱和曲线在图中用一条粗直线表示
18、，它？的压力裁距在坐标原点左边，温度截距在原点上边，同时也表示出仪表误差裕度。在一定的温度和压力范围内，过坐标原点画一条与饱和线近似平行的直线，代表正常运行值下的一条恒定过冷线，由这条线左移就表示过冷度下降。当冷却剂压力和温度达到饱和线时，就会出现沸腾，这时需要提醒操纵员注意反应堆冷却剂液位显示，以便确定冷却剂的状态。7 二1, . GB/T 13632-92 ，一饱和拂圃线过然E过冷Ex 。+ 回量的不准确性P一压力；T温度；P，一正常运行压力，T，一正常运行温度图Al压力温度偏离显示操纵员只了解冷却剂现状还不够，还应该了解冷却剂状态的变化趋势或随时间的变化。有许多方法可以做到这一点，其中一
19、个方法是用一系列亮度不同的点，最亮的点代表现状，稍暗的点代表过去的状态图Al显示卸压阀迅速开启和关闭的实1911：正常运行期间，工作点在坐标原点（0）。阀门一打开，工作点左移到饱和线上A点，开始沸腾，此时饱和温度等于冷却剂温度，操纵员应该注意冷却剂液位显示。随着压力下降，产生的蒸汽更多，工作点沿着饱和线下移只根据图Al确定不了蒸汽量的大小当阀门关闭时，冷却剂压力和温度回升，系统沿线BO恢复正常。正常工况下，平衡再次建立，工作点又在坐标原点。A4. 2 过冷度随时间变化的显示图AZ的显示在冷却剂处于过冷时是有用的。冷却剂饱和时，操纵员应该注意压力容器冷却剂液位显示。图AZ显示过冷度随时间的变化，
20、横坐标代表时间，纵坐标代表过冷度，只要工作点在沸腾线上方，冷却剂就是过冷的；工作点在沸腾线之下，冷却剂是过热的；工作点在沸腾线上，出现沸腾，冷却剂处于饱和状态。. 对于卸压阀开启又关闭的例子，操纵员从图AZ可以看到jg阀门开启前，一段水平线代表过冷度，阀门打开时，工作点（0点）突然下降，工作点降到沸腾线上时（A点，开始出现沸腾，如果阀门关上，压力开始回升（B点，同时冷却剂总量增加，再次出现过冷；随着冷却剂压力和温度恢复正常，在时间轴上方原值处又会出现一条水平线. 8 . , 、. . A4 3温度压力显示T 。盟冷厦。过热GB/T 13632-92 捆量的不准确性I A 拂腾线B 图A2过冷度
21、随时间变化的显示图A3是另一种显示冷却剂状态的方法，在冷却剂处于过冷状态时它是有用的。冷却剂达到饱和状态时，操纵员仍然要注意压力容器冷却剂液位显示以确定冷却剂的状态。图A.s中，纵坐标代表冷却剂压力，横坐标代表冷却剂温度，通过显示工作点与饱和曲线（已做过仪表不准确性校正）的相互关系，操纵员可以看到工作点与沸腾之间的裕度如果工作点在饱和曲线上方，冷却剂过冷，在饱和曲线之下，冷却剂过热，在饱和曲线之上就出现沸腾。对于卸压阀开启随后关闭的例子，操纵员从图A3可以看到2阀门开启前，工作点保持在饱和曲线上方（0点h阀门一打开，系统压力下降，工作点一直落到饱和曲线上（A点h压力继续下降，工作点沿饱和曲线左
22、移z阀门关上时B点，压力开始回升，冷却剂总量增加，出现过冷。随着冷却剂温度和压力恢复正常，过冷沿路径BO恢复到原来状态。如果在B点时不关上阀门，冷却剂继续流失，空泡份额继续上升直到全部变成蒸汽，工作点可能在C点离开饱和曲线沿路径CD进入过热区。随后关闭阀门，冷却剂总量增加会使工作点恢复到饱和曲线上再返回过冷区图A3的显示也应该表明冷却剂状态的变化趋势或随时间的变化，正如A4.l条中指出的那样、. . p 过P令E胃量的不准确性D 因A3温度压力显示饱和幽蝇。过热ET . 9 . Bl 美压测量法GB/T 13632 92 附录Bjj!量反应堆压力容器冷却剂液位的方法（参考件）隔离器反应堆压力曹
23、器隔离器换科孔遭且应堆压力窑器圭压DPl变造器基准段量11变革器因131差压法测量冷却剂液位图Bl所示差压法是连续测量反应堆压力容器冷却剂液位的一种方法，也可用于测量稳压器和蒸汽发生器冷却剂的液位。差压法可以确定自然循环时的等效液位，也可以确定强制循环时的空泡份额和它的变化趋势差压测量法的工作原理是反应堆压力容器里液体压头与外部基准段压头相比较，不需要在压力容器里安装仪表。但必须考虑到压力容器里温度变化对冷却剂密度的影响，必须对测量进行补偿。因为安全壳里的差压测量基准段的液体温度在事故期间也会变化，所以对基准段压差的变化也应该补偿。基准段的补偿可以用测量该段垂直方向上各点温度来实现，也可以安装
24、同该基准段平行的第二根基准段来探测基准段的压差变化，然后用这种测量校正压力容器的差压测量，图Bl表示出有补偿的基准段的布置B2 加热敏感元件测量法图B2所示加热温度敏感元件法是间断测量稳压器和反应堆压力容器里等效液位的一种方法，可在自然循环和强制循环两种工况下使用，还能给出冷却剂液位与堆芯相对位置的信息。加热温度敏感元件法的工作原理是测量一根测管几个高度处每一点加热敏感元件与不加热敏感元10 一、. GB/T 13632 92 件之间的温度差。当敏感元件淹没在冷却剂里时，由于热阻小，加热敏感元件和不加热敏感元件之间温差小g当它没被淹没时，由于热阻大，加热敏感元件和不加热敏感元件之间温差大。只要
25、有足够的屏蔽使得敏感元件不受意外溅射或潮湿，这种仪表就可以用来检测自然循环和强制循环两种工况下堆芯上方的等效液位。图B2所示的是在压力容器的堆芯上部空间里测量等效液位的加热敏感元件法。敏盛元件引蝇且应堆压力窑绩冲营班水孔 温匮敏盛元件缓冲啻主撑营导件一兀噩敏才河气、酷射防护曹水孔敏盛元件搬射酣护管防戳射流水孔温度敏睡元件详图A雄芯上栅格饭详图A理冲曹流水孔加热温度敏感元件法量等效液位图B2注z在缓冲管里存在等效液位11 一一一一一附加说明s本标准由中国核工业总公司提出本标准由国家核安全局审查并认可。本标准由核工业标准化研究所负责起草。本标准主要起草人牛祝年、李洪才。（京）新登字023号中华人民共和国国家标准监督压水堆堆芯充分冷却的测量要求GB/T 13632 92 峰中国标准出版社出版（北京复外三里河）中国标准出版社北京印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印” 开本BBOX1230 1/16 印张1字数22千字1993年4月第一版1993年4月第一次印刷印数13 000 ” 书号155066. 1号9325” 标目210-13
