清华大学10MW高温气冷堆氦气辅助系统的调试

第18卷第1期东方电气评论Vol.18No.1 2004年3月DONGFANG DIANOI PINGLUN Mar.2004

文章编号：1001-9006(2004)01-0055-03

清华大学10MW高温气冷堆

氦气辅助系统的调试

张义，向晓东

(中国东方电气集团公司，成都610041)

摘要：介绍清华大学10MW高温气冷实验堆氦气辅助系统的功能，讨论氦气辅助系统的冷态和热态调试试验的内容。经过调试，氦气辅助系统各子系统、设备、部件、操作控制和软件，可靠、适用，获得了满意的结果。

关键词：10MW高温气冷堆；氦辅助系统；调试

中图分类号：TL424文献标识码：B

1引言

清华大学10MW高温气冷实验堆（HTR-10）是我国“八六三”计划高科技项目之一，是我国自主设计和建造的新一代反应堆，于2000年12月1日达到空气临界。氦气辅助系统是供应、处理反应堆冷却剂——

—氦气的重要系统，是核岛的重要支持系统。在反应堆一回路充氦前，氦辅助系统要进行冷态和热态调试，以保证反应堆充氦以及充氦后的大量热态调试、反应堆的正常启动和反应堆的正常运行。

2氦气辅助系统简介

HTR-10是带有发电和区域供热系统的研究型实验反应堆，额定功率10MW，额定发电功率2.59MW，常规岛部分采用国产3MW凝汽式汽轮发电机组及辅助系统。氦气辅助系统集反应堆氦气供应、贮存、氦气处理和废气贮存以及水的排除等功能，分为10个子系统。

2.1氦净化系统

氦净化系统是与反应堆一回路连接的压力边界，从蒸发器上部来的氦气，在净化系统内经过处理后，再回到蒸发器，属于核安全级。在反应堆运行时，反应堆堆内生成的带放射性的有害气体由蒸发器进入净化系统，经过过滤，置换，吸附在容器(过滤器、氧化铜床、分子筛床、低温吸附器)内，把处理后的高纯氦气送入一回路循环，以保持反应堆堆内氦气的纯度(99.99%以上)和品质。

在反应堆一回路发生进水事故时，投入净化系统的事故列，分离出混入到氦气中的水，并把水经水排除系统排除。

2.2氦供应和贮存系统

HTR-10采用氦气为冷却剂。氦供应和贮存系统接受来气，能贮存反应堆一回路(约120m3，3.0MPa)所有的氦气。在反应堆运行时，调节反应堆的工作压力，保持一回路压力的稳定。系统内的膜压机可实现系统内部各组压力容器间的气体转运。其中一组压力容器为向燃料装卸系统提供稳定压力的氦气源。在反应堆停堆时，一回路中所有氦气由膜压机抽出并压入各压力容器贮存。

2.3氦净化系统的再生系统

反应堆经过数千小时的运行，在净化系统内的氧化铜床、分子筛床、低温吸附器吸附了大量的有射线的气体而接近了吸附深度，使净化效率减小。要使用再生系统对净化系统内的氧化铜床、分子筛床和低温吸附器进行活化和再生。

2.4废气贮存系统

由再生系统置换出的带放射性的气体不能直接向大气排放。带放射性的气体要送人废气贮罐贮存，在废气贮罐里带放射性的气体经过长时间衰变达到国家排放标准后，才能由排风系统排出。因而，对废气贮罐要采取一定的屏蔽措施。

2.5氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统

该系统功能是接收燃料装卸设备中排出的氦气，接收测量系统放出的氦气并贮存到该系统暂存罐内，当暂存罐压力到一定值时，由膜压机从暂存罐内抽出氦气并压人净化系统参与净化循环。

2.6氮供应与贮存系统

净化系统中低温吸附器运行时是工作在液氮温度下。氮供应和贮存系统为低温吸附器提供足量的液氮，以保持低温吸附器工作在液氮温度环境中。

2.7氧供应与贮存系统

在氦净化系统的再生系统对氧化铜床进行再生时，氧供应与贮存系统把适量的氧气送入氧化铜床，配合再生系统工作完成对氧化铜床的再生。2.8事故工况氦支持系统的水排出系统

在反应堆一回路发生进水事故时，投入净化系统的事故列，汽水分离器分离出混入到氦气中的水，并将水排放到水排出系统的事故贮水罐贮存。

2.9正常工况氦支持系统的水排出系统

反应堆在反应后生成的微量水分，由蒸发器进入到氦净化系统，由氧化铜床出口的含水的氦气，经过热交换器冷却，在正常汽水分离器分离出水，经过水排出系统放入正常贮水罐贮存。

2.10氦辅助系统的仪控系统

氦辅助系统的仪表控制系统包括过程测量系统(如温度、压力、流量、液位等)和控制室操作控制及信号(指示、报警)系统。氦辅助系统的仪表控制与信号系统是数字化计算机系统，负责氦辅助系统的运行，氦辅助系统的测量系统和信号系统的数据均同步传输到主控室显示。

3调试

调试要尽可能全面地验证各子系统、设备、各种运行方式、各工况下的可行性和可靠性，以保证核设施运行的安全、可靠。根据这一原则氦辅助系统设计了l2个调试项目，其中冷态调试项9个，热态调试项3个。

冷态调试试验是为了验证系统和设备的初始运行数据以及与相连系统的可容性，并验证这些系统的功能。氦辅助系统的9个冷态调试试验，包括了20项功能试验，其中l8项功能试验是在充氦条件下完成的。热态调试试验是为了验证系统和设备在运行工况条件下的运行数据以及与相连系统的可容性，并验证这些系统的功能。氦辅助系统的3项热态试验，包括了l3项功能试验，其中l2项功能试验是在充氦条件下完成的，l项是结合反应堆除湿试验在空气条件下完成的。

氦辅助系统调试的完成，为反应堆充氦，低功率阶段的调试和提升功率阶段的调试和运行奠定了基础。

完成的氦辅助系统的冷态和热态试验都取得了满意的结果。由于试验项得到的数据和结论冗长，本节只简单介绍重要调试试验的内容和目的，以及氦辅助系统的最终运行情况。

3.1转运气体试验

包括氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统向氦净化系统排气试验，氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统向废气贮存系统排气试验，氦支持系统的水排除系统向氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统排气试验等三项试验内容。目的是为了氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统的膜压机的启动、停机操作控制程序，验证氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统向氦净化系统转运氦气的操作控制程序，验证氦支持系统和燃料装卸设备的排放系统向废气贮存系统转运氦气的操作控制程序。

3.2氦供应和贮存系统充氦和倒气试验

包括氦供应和贮存系统的抽真空试验，氦气源向氦供应和贮存系统的数组贮罐充氦试验，氦供应和贮存系统内部罐组之间的倒气试验。验证了氦供应和贮存系统的膜压机的启动，停机操作控制程序；氦气源向氦供应和贮存系统的数组贮罐充氦操作控制程序；氦供应和贮存系统内部罐组之间的倒气的操作控制程序。

3.3氦供应和贮存系统向氦净化系统和氦净化系统的再生系统送气试验

包括氦净化系统和氦净化系统的再生系统的抽真空试验；氦供应和贮存系统经减压后向氦净化系统和氦净化系统的再生系统送气试验；用氦供应和贮存系统的膜压机向氦净化系统和氦净化系统的再生系统送气试验。验证了氦供应和贮存系统能有控制地向氦净化系统和氦净化系统的再生系统共给干净氦气；验证了氦供应和贮存系统向氦净化系统和氦净化系统的再生系统送气的操作控制程序符。3.4氦净化系统的再生系统的冷态和热态性能试验

冷态性能试验验证了氦净化系统的再生系统的膜压机的启动、停机操作控制程序，系统流量与设计的符合性。热态性能试验验证了氦净化系统的再生系统对氦净化系统的分子筛床、氧化铜床、低温吸附器的再生工艺的符合性；并通过对分子筛床、

56东方电气评论第l8卷

氧化铜床、低温吸附器的再生，去除分子筛床在制造过程和安装过程中吸附的H

Z O，CO Z等；去除氧

化铜床在制造过程和安装过程中吸附的H

Z O，CO Z 等；去除低温吸附器在制造过程和安装过程中吸附

的H

Z O，CO Z，N Z，O Z等；验证氦净化系统的再生系统的电加热器的加热性能和功率调节性能；验证氦净化系统的再生系统的水/氦热交换器的换热性能；验证氧供应和贮存系统的功能、运行模式和控制操作的符合性。

3.5氦净化系统冷态性能试验

包括氦净化系统正常净化列的冷态性能试验和氦净化系统事故列的冷态性能试验，并验证系统流阻与设计的符合性。氦净化系统冷态性能试验验证了氦净化系统的膜压机的启动、停机操作控制程序；验证了氦净化系统正常净化列流阻与设计的符合性；验证了氦净化系统事故列的两台膜压机的启动、停机操作控制程序；验证了氦净化系统事故列流阻与设计的符合性。

3.6氦净化系统热态性能试验

包括氦净化系统正常净化列的热态性能试验和氦净化系统事故列的热态性能试验。氦净化系统正常净化列的热态性能试验验证了氦净化系统的净化设备分子筛床、氧化铜床、低温吸附器去除杂质的能力满足设计要求；验证了氦净化系统正常净化列换热设备的换热性能满足工艺性能的要求；验证了氦净化系统正常净化列电加热器的加热性能和功率调节性能满足工艺性能的要求；验证了氦净化系统正常净化列低温吸附器的液氮消耗满足工艺性能的要求；验证了氮供应和贮存系统向低温吸附器补充液氮的能力满足设计要求；验证了系统流阻满足设计要求。氦净化系统事故列的热态性能试验验证了氦净化系统事故列水/氦事故热交换器的换热性能满足设计要求。

3.7氦净化系统向氦供应和贮存系统卸压试验

验证了氦净化系统正常净化列向氦供应和贮存系统卸压的操作控制程序。

4结束语

HTR-10氦气辅助系统的冷态调试和热态调试已经完成，已完成的实验项目达到了设计要求，其中氦净化功能试验其净化效率达到了设计要求。通过冷态和热态试验调试，全面验证了氦辅助系统各子系统设备设计的合理性、可靠性和运行相容性。Z003年1月17日，HTR-10达到了满功率运行。

参考文献：

[1]苏庆善等.HTR-10装料前的调试[J].核动力工程，

Z001，ZZ(6)：538~541.

作者简介：

张义（1960—），男，高级工程师，198Z年毕业于南京气象学院物理专业，现在中国东方电气集团公司核电办从事核电国产化工作。

向晓东（1966—），男，高级工程师，1986年毕业于四川大学核物理专业，现在中国东方电气集团公司核电办从事核电国产化工作。

(收稿日期：Z003-11-09)

第1期张义等清华大学10MW高温气冷堆氦气辅助系统的调试57

Commissioning of Helium Auxiliary System for HTR-10

ZHANC Yi，XIANC Xiao-dong

(Dongfang Eiectric Corporation，Chengdu610041)

Abstract：Introduces the function of Heiium auxiiiary system for HTR-10,performs the tests in the coid and hot conditions for Heiium auxiiiary system and discuses it s various resuits.It shows that the components and

the system can meet the performance criteria satisfactoriiy.

Key words：10MW hign temperature gas-cooied reactor；Heiium auxiiiary system；Commissioning

清华大学10MW高温气冷堆氦气辅助系统的调试

作者：张义， 向晓东

作者单位：中国东方电气集团公司,成都,610041

刊名：

东方电气评论

英文刊名：DONGFANG ELECTRIC REVIEW

年，卷(期)：2004,18(1)

参考文献(1条)

1.苏庆善HTR- 10装料前的调试[期刊论文]-核动力工程 2001(06)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/e018417194.html,/Periodical_dfdqpl200401013.aspx