反应堆安全壳密封_泄漏_试验的原理与分析方法

第1卷第 1 9 90二年

1 2

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反应堆安全壳密封 (泄漏 )试验的原理与分析方法江

邦

治

(上海核工径研究设计院 )

本文介绍了安全壳密封试验的原理

,

泄漏率的分析方法和它们之间的比狡.

,

密封试验精确性

的验证和试验过程的判断以及空气渗入现象对试验结果的影响等。

关.润

:

安全壳

,

泄漏试验

,

空气渗入

一

、

概

述。

压水堆核电厂的安全壳是反应堆堆芯燃料元件与周围环境之间的最后一道屏障

当出现

事故时力故,。

,

安全壳必须能承受反应堆一回路冷却剂释放到安全壳内全部能里所形成的温度和压,

防止和控制放射性物质的外泄由一回路冷却剂汽化的结果,,

避免出现象苏联契尔诺贝利核电站那样的灾难性的事

甚至更大一些而且,

(一4 ) x 1 0甲 a (表压 ),安全壳内所形成的压力一般可达 3,因此对安全壳就要求具备合乎一定标准的密封性能 (或泄漏率 ),.

压水堆安全壳的允许泄漏率与安全壳结构型式有关一般在 ( 0 1一 0 5 )目前相当数 t的压水堆安全壳的允许泄漏率为。 l w t肠/ 2 h 4,

.

w t肠/ 2h 4

之间

。

.

。

为了补偿核电厂运行后

安全壳可能产生的完整性怨化(如。 7 0 8等) 5或..

,

许多国家的验收标准还要求考虑一定的安全 (或老化 )系数

。

~,

根据有关资料报道

如果在一个直径为 3 5

m

,

,高约 6 0 m的安全壳上只要有一个铅笔芯。

大小的贯穿孔

,

则一般情况下都会导致试验的失败

根据文献〔 1〕安全壳的整体密封 (或,

泄漏 )试验往往需占用核电厂停堆换料期间中的五天脸收性的密封试验。

,

而试验花费可达 2 0万美元,. .

。

,为了证实安全壳应具有的安全功能在安全壳建成后

核电厂投入运行前就要进行一次(或 1 2 5 )倍设计。

5这种试验包括在设计压力下的密封性能试验和在 1 1

,以检验它的可靠性在核电厂投入运行后,压力下的整体结构强度试验 (或称压力试验 ),,还要定期进行在役检查性的定期密封性能试验但一般不再做压力试验只是在密封试验压

力下记录有关安全壳应变等数据

。

’

安全壳的密封试验包括三种类型的试

验

,

即安全壳整体密封 (或泄漏 )试验

I L RT) (

—

A类试验几。89.

.

局部密封试验.

—

B

类试验 (安全壳贯穿件试验 )和 C类 (安全壳隔离系统

年2月 1 2日收稿

密封试验

试验

。

目前我国尚未制定出自己的反应堆安全壳系统试验方面的标准和规定,

但是世界上几个

主要国家的有关安全壳试验标准和要求可供我们参考

,

它们是

:

①美国的 l o C F R 5 0附录 J

“

水冷动力堆一次安全壳的泄漏试验一

”

(联邦法规 ),”

②美国国家标准学会 A N S I N求”

45

.

4一 19 7 2

“

核反应堆安全壳结构的泄漏率试验5 6 8一.

,

I/ A N S一③美国国家标准学会/美国核学会 A N S,

9 8 1 7

“

安全壳系统泄漏试验的要”

④联邦德国 K T A一 3 4 0 5度与密封试验”

“

安全壳容器绝对压力法的整体泄漏率试验“

;

一⑥法国 R C C G土建设计和建造规则中第三部分;·

带密封衬里的预应力混凝土安全壳强”。

⑧日本 JE A C漏 )试验的原理、

4 2 0 3一 19 7 4

(日本胃氛傣会 )

“

原子炉格纳容器的泄漏贰麟,

本文是一系列介绍反应堆安全壳试验文章的第一篇分析方法、

只着重探讨和介绍安全壳密封 (泄

它们之间的比较和试验的验证及试验过程的判断,重点放在整。

体密封试验上

。

其余的将另列专题继续讨论、

二

安全壳整体密封试验的基本原理,

安全壳的整体试验基本采用两种方法气体定律。

即所谓绝对法和参考容器法。

。

它们都是基于理想

但是现在对具有稳定温度条件,

,

,有钢筋混凝土安全壳的大型 ( P W R )反应堆

则大都采用绝对法

参考容器法只在美国早期使用过、

绝对法是利用直接测量安全壳内的压力

温度

、

湿度的变化

,

计算出安全壳在一定时间,

内漏出的空气量而密封的,

,

从而确定泄漏率的

。

而参考容器法的基本设想是在安全壳内部另设一个小,

作为相对比较用的参考容器,

而且认为安全壳和参考容器的温度变化是相同的。

因而只需测出两个系统的压力差就可得出安全壳的泄漏率

然而,

,

实际上参考容器内部和安、

全壳容积的温度间总有一定滞后测里外,

因而易于造成误差,,

。

其次。

除了对安全壳系统本

身要进行

还要对参考容器进行测量。

才能修正测量误差

此外,参考容器的制造,

安装和确

保它的密封性等都增加了试验的复杂性进一步阐述

所以现在大都不采用此法,

本文也只围绕绝对法做

绝对法的安全壳泄漏率计算基础是理想气体定律

e s,根据 B。对卜 C h a r l法则

安全壳内气体应遵循下列公式P口= G

R t,

( z)k盯 mZ,

式中

—安全壳内空气的重量对温度,

:

.

p

安全壳中湿空气的绝对压力,

。

-

一安全壳内空气的容积·

,

m a

。

G

kg

;

R

K

。

—

空气的气体常数

,

kg

m

/k g K

·

,

t

—:

安全壳内的空气绝

—

由于空气中含有水蒸汽r

,

则按 D a l o t

n

分压法则可将,

(1 )

改写为

( P一 P ) v= P m。二 G刀 r式中

( 2)P。

—在安全壳试验中P

,

r

安全壳内水蒸汽的绝对分压力,,

—一定时间间隔内测得的空气温度)因而公式 ( 2;

安全壳内空气的绝对压力、

。

压力和气体常数的变化很微小

,

而

体积可视为是不变的(p一 p:r,

可变为

)二Gv

R t:

(

总5 5 )

5万

(

:

一夕 P

:

。

二G ):左:t,

r

设试脸期间的泄漏率为人则r

石人

二二

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