一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法与流程

1.本发明属于核电站反应堆冷却剂装量评价技术领域，具体涉及一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法。


背景技术：

2.根据核电站执照文件《安全相关系统和设备定期试验监督要求》，核电站必须每天执行泄漏率试验计算反应堆冷却剂的泄漏率。目前核电站对于反应堆泄漏率的计算方式是通过对比一段时间(2h以上)前后一回路相关各容器的容积变化，并考虑一回路平均温度的变化进行修正。此种计算方式存在以下不足之处：
3.1、未考虑稳压器压力变动
4.当压力变化时，稳压器中的饱和水和饱和蒸汽会产生密度变化以及蒸发/冷凝的物理变化，此时影响一回路的水装量计算，而这部分的偏差不应该体现在泄漏率的变化中。蒸发和冷凝的结果可通过稳压器的密度变化体现，而密度的变化则无法直观探测到。因此必须考虑压力变化对稳压器内水装量的影响。
5.2、未考虑一回路各个部位温度压力不一致
6.一回路各个位置冷却剂(水)的物理参数是不一样的，各个部分得出的泄漏率的分项不能直接相加减。原计算方法没有考虑到此问题，故会出现较大的偏差。
7.3、计算结果准确度较低
8.由于目前计算泄漏率所采用的参数均使用单一仪表，而单一仪表存在一定的误差(理论上可达到仪表量程的4％)，计算出的泄漏率结果可能因为仪表的正常误差而产生较大偏差。仅以一回路平均温度表rcp619km为例，2h的时间间隔内，产生0.1℃的偏差即会造成35.45l/h的流量偏差，而正常的压水堆一回路泄漏率也就在20-30l/h之间，此偏差已达到正常泄漏率的数量级。
9.4、计算方式复杂多样
10.现有的计算方法，根据工况不同，需要用2种不同的公式计算：
11.(1)若2h的试验期间，没进行硼化稀释，则泄漏率的计算公式为：
[0012][0013]
其中：
[0014]
fp为一回路泄漏率，单位l/h；
[0015]
n1为开始计算泄漏率时容控箱液位rcv011mn的数值，单位cm；
[0016]
n2为结束计算泄漏率时容控箱液位rcv011mn的数值，单位cm；
[0017]
n3为开始计算泄漏率时稳压器液位rcp007mn的数值，单位m；
[0018]
n4为结束计算泄漏率时稳压器液位rcp007mn的数值，单位m；
[0019]
t1为开始计算泄漏率时一回路平均温度rcp619km的数值，单位℃；
[0020]
t2为结束计算泄漏率时一回路平均温度rcp619km的数值，单位℃；
[0021]
δt为计算泄漏的时间，单位h；
[0022]
(2)若2h的试验期间，进行过硼化/稀释，则泄漏率的计算公式为：
[0023][0024]
其中：
[0025]
v硼化/稀释为试验期间共硼化/稀释进入一回路的总体积，单位l；
[0026]
n5为开始计算泄漏率时tep头箱液位tep001mn的数值，单位m；
[0027]
n6为结束计算泄漏率时tep头箱液位tep001mn的数值，单位m。
[0028]
综合可见，亟需提出一种考虑更全面、计算精度更高的压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率的计算方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

[0029]
本发明的目的在于提供一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，以有效提高反应堆冷却剂泄漏率的计算精度和全面性。
[0030]
本发明的技术方案如下：
[0031]
一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，考虑整个一回路包括容控箱、稳压器、一回路水实体部分，以及接收一回路排放废水的硼回收系统头箱和向一回路补水的硼和水补给系统部分的泄漏率。
[0032]
包括以下步骤：
[0033]
步骤1：定义功率运行一回路泄漏率计算的标准工作环境；
[0034]
步骤2：根据容控箱液位变化计算一回路泄漏率容控箱分项；
[0035]
步骤3：根据稳压器总质量变化计算一回路泄漏率稳压器分项；
[0036]
步骤4：根据一回路平均温度变化计算一回路泄漏率平均温度分项；
[0037]
步骤5：根据硼化/稀释量计算一回路泄漏率补水分项；
[0038]
步骤6：根据硼回收系统液位变化计算一回路泄漏率废水分项；
[0039]
步骤7：汇总一回路泄漏率各分项值，得到一回路泄漏率。
[0040]
步骤1中，将容控箱的工作环境作为标准工作环境，此时水的密度为ρ。
[0041]
步骤2中，考虑容控箱液位变化对一回路泄漏率的影响，则容控箱分项的泄漏率为：
[0042]
单位l/h；
[0043]
s1为容控箱的截面积，单位为m2；
[0044]
n11、n12为开始计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0045]
n21、n22为结束计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0046]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。
[0047]
步骤3中，考虑到不仅液位会影响稳压器的水装量，压力变化导致蒸汽的蒸发或冷凝、蒸汽或饱和水的密度变化都会影响水装量，则试验前的水装量为：
[0048]
[0049]
n31、n32、n33为开始计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；
[0050]
s2为稳压器的截面积，单位m2；
[0051]
l
下限
为稳压器液位计的量程下限，单位m；
[0052]
l
上限
为稳压器液位计的量程上限，单位m；
[0053]
通过插值法得到：15.5mpa.a时，饱和水的密度为594.0416kg/m3，饱和蒸汽的密度为101.9430kg/m3，饱和水密度随压力变化率为-18.3495kg/(m3·
mpa)，饱和蒸汽密度随压力变化率为10.7545kg/(m3·
mpa)；
[0054]
ρ＇1为试验前计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3，
[0055][0056]
ρ
″1为试验前计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3，
[0057][0058]
p11、p12、p13、p14、p15为试验前稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；
[0059]
试验后的水装量为：
[0060][0061]
n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；
[0062]
ρ＇2为试验后计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3，
[0063][0064]
ρ
″2为试验后计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3，
[0065][0066]
p21、p22、p23、p24、p25为试验后稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；
[0067]
15.4为计算稳压器中饱和水或饱和蒸汽密度时的机组表压实测值，作为压力修正值，单位为mpa.g；
[0068]
试验前后的质量差δm为：
[0069][0070]
则稳压器分项的泄漏率为：
[0071]
单位l/h；
[0072]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h；
[0073]
ρ为标准工作环境下水的密度，单位kg/m3。
[0074]
步骤4中，平均温度分项计算的结果取负值；
[0075]
计算除去稳压器的一回路总容积v＝一回路总容积-稳压器总容积，单位m3；
[0076]
m310机组功率运行期间，一回路的平均温度在291.4℃～310℃之间，不同温度下水的密度：
[0077]
ρ
一回路
＝740.0172-(t
一回路-285.79)
×
2.0492，
[0078]
式中ρ
一回路
是一回路的冷却剂的密度，t
一回路
是一回路冷却剂的平均温度；
[0079]
温度变化时，一回路总容积的变化为：
[0080][0081]
上式中：
[0082]
v为除去稳压器的一回路总容积，单位为178m3；
[0083]
ρ为标准工作环境下水的密度，单位为kg/m3；
[0084]
ρ
一回路1
为试验前的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0085]
ρ
一回路2
为试验后的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0086]
t
一回路1
为试验前的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0087]
t
一回路2
为试验后的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0088]
由于一回路有三个完全相同的环路，每个环路分别有一块平均温度表，故一回路的平均温度为三个环路平均温度的平均值，即：
[0089][0090]
t11、t12、t13为开始计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0091]
t21、t22、t23为结束计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0092]
则平均温度分项的泄漏率为：
[0093]
单位l/h；
[0094]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。
[0095]
步骤5中，在计算一回路泄漏率期间，若对一回路进行了硼化/稀释操作，则实际是对一回路进行了补水，硼化/稀释量是可直接读出的；
[0096]
则补水分项的泄漏率为：
[0097]
单位l/h；
[0098]
其中v
硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；
[0099]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。
[0100]
步骤6中，硼回收系统负责收集一回路部分泄漏冷却剂，收集的冷却剂都集中在废水头箱中，故废水分项的泄漏率为：
[0101]
单位l/h；
[0102]
s3为废水头箱的截面积，单位m2；
[0103]
n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0104]
n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0105]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。
[0106]
步骤7中，将步骤2～6中计算得到的各泄漏率分项进行相加，即得到一回路泄漏率f
p
。
[0107]
步骤7中，一回路泄漏率f
p
为：
[0108]
单位l/h；
[0109]
式中，
[0110]
n11、n12为开始计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0111]
n21、n22为结束计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0112]
△
t为计算泄漏率前后的时间，单位h；
[0113]
ρ为标准工作环境下水的密度，单位kg/m3；
[0114][0115]
n31、n32、n33为开始计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；
[0116]
n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；
[0117][0118][0119]
p11、p12、p13、p14、p15为试验前五块稳压器压力表的数值，单位为mpa.g；
[0120][0121][0122]
p21、p22、p23、p24、p25为试验后五块稳压器压力表的数值，单位为mpa.g；
[0123]
t11、t12、t13为开始计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0124]
t21、t22、t23为结束计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0125]v硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；
[0126]
n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0127]
n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0128]
s1为容控箱的截面积，单位为m2；
[0129]
s2为稳压器的截面积，单位m2；
[0130]
s3为废水头箱的截面积，单位m2。
[0131]
本发明的显著效果在于：
[0132]
(1)本发明不受现有技术的一回路冷却剂泄漏率计算局限，创造性地考虑了汽水共存的稳压器水装量受压力的影响，充分分析了稳压器中蒸汽的蒸发和冷凝，计算结果更准确。
[0133]
(2)本发明考虑了一回路涉及各部位的温度压力不同、冷却剂密度不同等，对泄漏率计算公式进行了归一化处理，简化了计算方法。
[0134]
(3)本发明利用多块同类仪表协同，一定程度上消除了单块仪表偏差的影响，计算结果更稳定。
[0135]
(4)本发明方法能有效减少出现不合理的极端泄漏率数值的概率和幅值，统计上计算结果的极差更小。
[0136]
(5)本发明方法不再对试验期间是否进行硼化/稀释(补水)进行区分，泄漏率计算思路更清晰。
[0137]
(6)本发明方法中涉及的公式，可用软件编制好后使用，仅需输入已知值，就立刻可求出相应的换算结果，提高了计算效率，不易出错，方便推广。
具体实施方式
[0138]
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0139]
一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，考虑整个一回路包括容控箱、稳压器、一回路水实体部分，以及接收一回路排放废水的硼回收系统(tep)头箱和向一回路补水的硼和水补给系统(rea)部分的泄漏率，计算方法包括以下步骤：
[0140]
步骤1：定义功率运行一回路泄漏率计算的标准工作环境
[0141]
由于一回路的容积变化最终是体现在容控箱内，故将容控箱的工作环境作为标准工作环境，容控箱的温度为30℃，压力为0.13mpa.g，气相为氢气，此时水的密度为ρ＝995.676kg/m3；
[0142]
步骤2：根据容控箱液位变化计算一回路泄漏率(容控箱分项)
[0143]
考虑容控箱液位变化对一回路泄漏率的影响，则容控箱分项的泄漏率为：
[0144]
单位l/h；
[0145]
s1为容控箱的截面积，单位为m2；
[0146]
系数10，是进行单位换算产生的倍率；
[0147]
n11、n12为开始计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0148]
n21、n22为结束计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
[0149]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h；
[0150]
步骤3：根据稳压器总质量变化计算一回路泄漏率(稳压器分项)
[0151]
一回路仅有一个稳压器，稳压器不同于容控箱，正常状态下稳压器中为汽液两相共存，正常压力为15.5mpa.a；
[0152]
不仅液位会影响稳压器的水装量，压力变化导致蒸汽的蒸发/冷凝、蒸汽、饱和水的密度变化都会影响水装量，故而计算稳压器的总质量变化必须计算试验前后的总质量；查询饱和水和蒸汽的参数对照表：
[0153][0154]
通过插值法得到：15.5mpa.a时，饱和水的密度为594.0416kg/m3，饱和蒸汽的密度为101.9430kg/m3，饱和水密度随压力变化率为-18.3495kg/(m3·
mpa)，饱和蒸汽密度随压力变化率为10.7545kg/(m3·
mpa)；
[0155]
由此得到在15.5mpa左右，饱和水的密度可以近似为：
[0156]
ρ
′
p
＝ρ
′
15.5-18.3495
×
(p-15.5)＝594.0416-18.3495
×
(p-15.5)，
[0157]
饱和蒸汽的压力可以近似为：
[0158]
ρ
″
p
＝ρ
″
15.5
+10.7545
×
(p-15.5)＝101.9430+10.7545
×
(p-15.5)，
[0159]
稳压器是一个圆柱体，有三块液位计、五块压力表；
[0160]
稳压器液位计的量程下限为l
下限
，故稳压器的水体积为：
[0161][0162]
稳压器液位计的量程上限为l
上限
，故稳压器气相的总体积为：
[0163][0164]
由此可得，试验前的水装量为：
[0165][0166]
n31、n32、n33为开始计算泄漏率时稳压器的三块液位计的数值，单位m；
[0167]
s2为稳压器的截面积，单位m2；
[0168]
l
下限
为稳压器液位计的量程下限，单位m；
[0169]
l
上限
为稳压器液位计的量程上限，单位m；
[0170]
ρ＇1为试验前计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3；
[0171][0172]
ρ
″1为试验前计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3；
[0173][0174]
p11、p12、p13、p14、p15为试验前稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；
[0175]
试验后的水装量为：
[0176][0177]
n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；
[0178]
ρ＇2为试验后计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3；
[0179]
[0180]
ρ
″2为试验后计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3；
[0181][0182]
p21、p22、p23、p24、p25为试验后稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；
[0183]
由于机组中的实测压力均为表压，故计算稳压器中饱和水或饱和蒸汽密度时的压力修正值15.5mpa.a均改为15.4mpa.g；其中15.5mpa是反应堆运行时的绝对压力，15.4mpa是表压；
[0184]
试验前后的质量差δm为：
[0185][0185][0186]
则稳压器分项的泄漏率为：单位l/h；
[0187]
需要注意的是，此处的ρ是作为基准的容控箱温度压力下的水密度，即标准工作环境下水的密度ρ＝995.676kg/m3，1000是为了统一标准将m3转化为l的换算倍率；
[0188]
步骤4：根据一回路平均温度变化计算一回路泄漏率(平均温度分项)
[0189]
一回路整体中的冷却剂是非饱和水，平均温度的变化会导致冷却剂的膨胀收缩，此部分的体积变化会导致计算泄漏率的变化，但并不是一回路的真实泄漏，故而计算泄漏率时必须把此部分排除掉，即此分项计算的结果取负值；值得一提的是，虽然一回路与稳压器相连，但稳压器内工质的温度并不随一回路平均温度的变化而变化，始终是饱和温度，故在计算时仅能算一回路除去稳压器的总体积；
[0190]
包含稳压器情况下一回路的总容积为199m3，而稳压器的总容积为21m3，故计算的除去稳压器的一回路总容积v＝199-21＝178m3；
[0191]
m310机组功率运行期间，一回路的平均温度在291.4℃至310℃之间，此时水的参数如下表：
[0192]
温度/℃285.79294.97303.31310.96比容/(m3/kg)0.0013510.0013840.0014180.001453密度/(kg/m3)740.0172722.4129705.2883688.4397
[0193]
由上表差值可以得出，不同温度下水的密度：
[0194]
ρ
一回路
＝740.0172-(t
一回路-285.79)
×
2.0492
[0195]
式中ρ
一回路
是一回路的冷却剂的密度，t
一回路
是一回路冷却剂的平均温度；k＝2.0492为水的温度与密度比例系数，根据上表参数代入计算得出。
[0196]
温度变化时，一回路总容积的变化为：
[0197][0198]
上式中：
[0199]
v为除去稳压器的一回路总容积，单位为m3；
[0200]
ρ为标准工作环境下水的密度，单位为kg/m3；
[0201]
ρ
一回路1
为试验前的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0202]
ρ
一回路2
为试验后的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0203]
t
一回路1
为试验前的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0204]
t
一回路2
为试验后的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0205]
由于一回路有三个完全相同的环路，每个环路分别有一块平均温度表，故一回路的平均温度为三个环路平均温度的平均值，即：
[0206][0207]
t11、t12、t13为开始计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0208]
t21、t22、t23为结束计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；
[0209]
则平均温度分项的泄漏率为：
[0210]
单位l/h；
[0211]
式中的1000是将m3转化为l的倍率换算；
[0212]
步骤5：根据硼化/稀释量计算一回路泄漏率(补水分项)
[0213]
在计算一回路泄漏率期间，若对一回路进行了硼化/稀释操作，实际是对一回路进行了补水，硼化/稀释量是可直接读出的，单位也是l，则补水分项的泄漏率为：
[0214]
单位l/h；
[0215]
其中v
硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；
[0216]
步骤6：根据硼回收系统(tep)液位变化计算一回路泄漏率(废水分项)
[0217]
硼回收系统负责收集一回路部分泄漏冷却剂，收集的冷却剂都集中在废水头箱中，由于废水头箱的截面积为s3，故废水分项的泄漏率为：
[0218]
单位l/h；
[0219]
n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0220]
n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0221]
式中将m3转化为l进行了倍率换算；
[0222]
步骤7：汇总一回路泄漏率各分项值
[0223]
将步骤2～6中计算得到的各泄漏率分项进行相加，即得到一回路泄漏率；其中平均温度分项应从泄漏率中减除故取负值；
[0224]
一回路泄漏率f
p
为：
[0225][0225]
单位l/h。
[0226]
实施例
[0227]
一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，包括以下步骤：
[0228]
步骤1：定义功率运行一回路泄漏率计算的标准工作环境
[0229]
由于一回路的容积变化最终是体现在容控箱内，故将容控箱的工作环境作为标准工作环境，容控箱的温度为30℃，压力为0.13mpa.g，气相为氢气，此时水的密度为ρ＝995.676kg/m3；
[0230]
步骤2：根据容控箱液位变化计算一回路泄漏率(容控箱分项)
[0231]
对于m310机组，容控箱截面积为3.464m2，当液位变化1m时，体积变化3464l，故而修正系数k1＝3464l/m，而容控箱本身具有两块液位仪表(rcv011/012mn，单位为cm)，为了便于计算，k1＝34.64l/cm；容控箱有两个液位计(rcv011/012mn)，则容控箱分项的泄漏率为：
[0232]
单位l/h；
[0233]
n11为开始计算泄漏率时容控箱液位计rcv011mn的数值，单位cm；
[0234]
n21为结束计算泄漏率时容控箱液位计rcv011mn的数值，单位cm；
[0235]
n12为开始计算泄漏率时容控箱液位计rcv012mn的数值，单位cm；
[0236]
n22为结束计算泄漏率时容控箱液位计rcv012mn的数值，单位cm；
[0237]
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h；
[0238]
步骤3：根据稳压器总质量变化计算一回路泄漏率(稳压器分项)
[0239]
一回路仅有一个稳压器，稳压器不同于容控箱，正常状态下稳压器中为汽液两相共存，正常压力为15.5mpa.a；
[0240]
不仅液位会影响稳压器的水装量，压力变化导致蒸汽的蒸发/冷凝、蒸汽、饱和水的密度变化都会影响水装量，故而计算稳压器的总质量变化必须计算试验前后的总质量；查询饱和水和蒸汽的参数对照表：
[0241][0242]
可以通过插值法得到：15.5mpa.a时，饱和水的密度为594.0416kg/m3，饱和蒸汽的密度为101.9430kg/m3，饱和水密度随压力变化率为-18.3495kg/(m3·
mpa)，饱和蒸汽密度随压力变化率为10.7545kg/(m3·
mpa)；
[0243]
由此得到在15.5mpa左右，饱和水的密度可以近似为：
[0244]
ρ
′
p
＝ρ
′
15.5-18.3495
×
(p-15.5)＝594.0416-18.3495
×
(p-15.5)，
[0245]
饱和蒸汽的压力可以近似为：
[0246]
ρ
″
p
＝ρ
″
15.5
+10.7545
×
(p-15.5)＝101.9430+10.7545
×
(p-15.5)，
[0247]
由于稳压器是一个圆柱体，截面积为2.148m2，即当液位变化1m时，体积变化2148l；稳压器有rcp007/008/011mn三块液位计，有rcp005/006/013/014/015mp五块压力表；
[0248]
由于稳压器液位计的量程下限l
下限
为-6m，故稳压器的水体积为：
[0249][0250]
而稳压器的液位计量程上限l
上限
为3.8m，故而稳压器气相的总体积为：
[0251][0252]
由此可得，试验前的水装量为：
[0253][0254]
n31为开始计算泄漏率时稳压器液位计rcp007mn的数值，单位m；
[0255]
n32为开始计算泄漏率时稳压器液位计rcp008mn的数值，单位m；
[0256]
n33为开始计算泄漏率时稳压器液位计rcp011mn的数值，单位m；
[0257]
ρ
′1为试验前计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3；
[0258][0259]
ρ
″1为试验前计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3；
[0260][0261]
p11为试验前稳压器压力表rcp005mp的数值，单位为mpa.g；
[0262]
p12为试验前稳压器压力表rcp006mp的数值，单位为mpa.g；
[0263]
p13为试验前稳压器压力表rcp013mp的数值，单位为mpa.g；
[0264]
p14为试验前稳压器压力表rcp014mp的数值，单位为mpa.g；
[0265]
p15为试验前稳压器压力表rcp015mp的数值，单位为mpa.g；
[0266]
试验后的水装量为：
[0267][0268]
n41为结束计算泄漏率时稳压器液位计rcp007mn的数值，单位m；
[0269]
n42为结束计算泄漏率时稳压器液位计rcp008mn的数值，单位m；
[0270]
n43为结束计算泄漏率时稳压器液位计rcp011mn的数值，单位m；
[0271]
ρ
′2为试验后计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3；
[0272][0273]
ρ
″2为试验后计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3；
[0274][0275]
p21为试验后稳压器压力表rcp005mp的数值，单位为mpa.g；
[0276]
p22为试验后稳压器压力表rcp006mp的数值，单位为mpa.g；
[0277]
p23为试验后稳压器压力表rcp013mp的数值，单位为mpa.g；
[0278]
p24为试验后稳压器压力表rcp014mp的数值，单位为mpa.g；
[0279]
p25为试验后稳压器压力表rcp015mp的数值，单位为mpa.g；
[0280]
由于机组中的实测压力均为表压，故计算稳压器中饱和水或饱和蒸汽密度时的压
力修正值15.5mpa.a均改为15.4mpa.g；其中15.5mpa是反应堆运行时的绝对压力，15.4mpa是表压；
[0281]
试验前后的质量差δm为：
[0282][0283]
则计算的稳压器分项的泄漏率为：单位l/h；
[0284]
需要注意的是，此处的ρ是作为基准的容控箱温度压力下的密度，即ρ＝995.676kg/m3，1000是为了统一标准将m3转化为l的换算倍率；
[0285]
步骤4：根据一回路平均温度变化计算一回路泄漏率(平均温度分项)
[0286]
一回路整体中的冷却剂是非饱和水，平均温度的变化会导致冷却剂的膨胀收缩，此部分的体积变化会导致计算泄漏率的变化，但并不是一回路的真实泄漏，故而计算泄漏率时必须把此部分排除掉，即此分项计算的结果取负值；值得一提的是，虽然一回路与稳压器相连，但稳压器内工质的温度并不随一回路平均温度的变化而变化，始终是饱和温度，故在计算时仅能算一回路除去稳压器的总体积；
[0287]
包含稳压器情况下一回路的总容积为199m3，而稳压器的总容积为21m3，故计算的一回路总容积v＝199-21＝178m3；
[0288]
m310机组功率运行期间，一回路的平均温度在291.4℃至310℃之间，此时水的参数如下表：
[0289]
温度/℃285.79294.97303.31310.96比容/(m3/kg)0.0013510.0013840.0014180.001453密度/(kg/m3)740.0172722.4129705.2883688.4397
[0290]
由上表差值可以得出，不同温度下水的密度：
[0291]
ρ
一回路
＝740.0172-(t
一回路-285.79)
×
2.0492
[0292]
式中ρ
一回路
是一回路的冷却剂的密度，t
一回路
是一回路冷却剂的平均温度；
[0293]
温度变化时，一回路总容积的变化为：
[0294][0295]
上式中：
[0296]
v为除去稳压器的一回路总容积，为178m3；
[0297]
ρ为标准工作环境下水的密度，即995.676kg/m3；
[0298]
ρ
一回路1
为试验前的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0299]
ρ
一回路2
为试验后的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；
[0300]
t
一回路1
为试验前的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0301]
t
一回路2
为试验后的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；
[0302]
由于一回路有三个完全相同的环路，每个环路分别有一块平均温度表(rcp611/615/619km)，故一回路的平均温度为三个环路平均温度的平均值，即：
[0303][0304]
t11为开始计算泄漏率时一回路平均温度表rcp619km的数值，单位℃；
[0305]
t21为结束计算泄漏率时一回路平均温度表rcp619km的数值，单位℃；
[0306]
t12为开始计算泄漏率时一回路平均温度表rcp611km的数值，单位℃；
[0307]
t22为结束计算泄漏率时一回路平均温度表rcp611km的数值，单位℃；
[0308]
t13为开始计算泄漏率时一回路平均温度表rcp615km的数值，单位℃；
[0309]
t23为结束计算泄漏率时一回路平均温度rcp615km的数值，单位℃；
[0310]
则平均温度分项的泄漏率为：
[0311]
单位l/h；
[0312]
式中的1000是将m3转化为l的倍率换算；
[0313]
步骤5：根据硼化/稀释量计算一回路泄漏率(补水分项)
[0314]
在计算一回路泄漏率期间，若对一回路进行了硼化/稀释操作，实际是对一回路进行了补水，硼化/稀释量是可直接读出的，单位也是l，则补水分项的泄漏率为：
[0315]
单位l/h；
[0316]
其中v
硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；
[0317]
步骤6：根据硼回收系统(tep)液位变化计算一回路泄漏率(废水分项)
[0318]
硼回收系统负责收集一回路部分泄漏冷却剂，收集的冷却剂都集中在废水头箱中，由于废水头箱的截面积s3为8m2，故废水分项的泄漏率为：
[0319]
单位l/h；
[0320]
n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0321]
n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；
[0322]
式中将m3转化为l进行了倍率换算；
[0323]
步骤7：汇总一回路泄漏率各分项值
[0324]
将步骤2～6中计算得到的各泄漏率分项进行相加，即得到一回路泄漏率；其中平均温度分项应从泄漏率中减除故取负值；
[0325]
一回路泄漏率f
p
为：
[0326][0327]
单位l/h。
[0328]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将
实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0329]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0330]
本发明创造性地考虑了汽水共存的稳压器的水装量受压力的影响、不同部位冷却剂密度的不同以及利用多块同类仪表协同，一定程度上消除了单块仪表偏差的影响。
[0331]
通过本发明，可有效提升反应堆冷却剂泄漏率计算的精度、准确度及结果稳定性。为了证明此结论，以1min为时间间隔，选取2023年1月1日0:30-2:00的数据，分别使用两种泄漏率的计算方式各计算出211组数据，得到了91组结果(数据见说明书最后附表，时间间隔均为2h)，得到的分析结果如下：
[0332]
评价方法泄漏率平均值l/h方差极差本发明方法34.43157.9166.13现有技术方法59.92935.18126.29
[0333]
可以看到，本发明方法与现有技术方法计算的泄漏率方差减小了83.11％，极差减小了47.64％。综合可见本发明具有如下显著优势：
[0334]
(1)本发明方法考虑了稳压器压力变化对于水装量的影响，充分分析了稳压器中蒸汽的蒸发和冷凝，计算结果更准确；
[0335]
(2)本发明方法将各部位变化对泄漏率的影响进行了归一化的处理，根据机组实际情况将各处泄漏率都统一为容控箱的压力温度下的参数，计算结果更准确；
[0336]
(3)本发明方法有效减小了单块仪表偶然的误差对于泄漏率计算的影响，计算结果更稳定，计算出正常泄漏率的效率更高；
[0337]
(4)本发明方法能有效减少出现不合理的极端泄漏率数值的概率和幅值，统计上计算结果的极差更小；
[0338]
(5)本发明方法不再对试验期间是否进行硼化/稀释(补水)进行区分，泄漏率计算思路更清晰；
[0339]
(6)本发明方法中涉及的公式，可用软件编制好后使用，仅需输入已知值，就立刻可求出相应换算结果，提高了计算效率，不易出错，方便推广。
[0340]
附表试验选取的数据及新旧计算方法所得的泄漏率
[0341]
[0342]
[0343]
[0344]
[0345]
[0346]
[0347]
[0348]

技术特征：
1.一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：考虑整个一回路包括容控箱、稳压器、一回路水实体部分，以及接收一回路排放废水的硼回收系统头箱和向一回路补水的硼和水补给系统部分的泄漏率。2.如权利要求1所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：定义功率运行一回路泄漏率计算的标准工作环境；步骤2：根据容控箱液位变化计算一回路泄漏率容控箱分项；步骤3：根据稳压器总质量变化计算一回路泄漏率稳压器分项；步骤4：根据一回路平均温度变化计算一回路泄漏率平均温度分项；步骤5：根据硼化/稀释量计算一回路泄漏率补水分项；步骤6：根据硼回收系统液位变化计算一回路泄漏率废水分项；步骤7：汇总一回路泄漏率各分项值，得到一回路泄漏率。3.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤1中，将容控箱的工作环境作为标准工作环境，此时水的密度为ρ。4.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤2中，考虑容控箱液位变化对一回路泄漏率的影响，则容控箱分项的泄漏率为：单位l/h；s1为容控箱的截面积，单位为m2；n11、n12为开始计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；n21、n22为结束计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。5.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤3中，考虑到不仅液位会影响稳压器的水装量，压力变化导致蒸汽的蒸发或冷凝、蒸汽或饱和水的密度变化都会影响水装量，则试验前的水装量为：n31、n32、n33为开始计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；s2为稳压器的截面积，单位m2；l
下限
为稳压器液位计的量程下限，单位m；l
上限
为稳压器液位计的量程上限，单位m；通过插值法得到：15.5mpa.a时，饱和水的密度为594.0416kg/m3，饱和蒸汽的密度为101.9430kg/m3，饱和水密度随压力变化率为-18.3495kg/(m3·
mpa)，饱和蒸汽密度随压力变化率为10.7545kg/(m3·
mpa)；ρ
’1为试验前计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3，ρ”1
为试验前计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3，
p11、p12、p13、p14、p15为试验前稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；试验后的水装量为：n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；ρ
’2为试验后计算的稳压器中饱和水的密度，单位kg/m3，ρ”2
为试验后计算的稳压器中饱和蒸汽的密度，单位kg/m3，p21、p22、p23、p24、p25为试验后稳压器五块压力表的数值，单位为mpa.g；15.4为计算稳压器中饱和水或饱和蒸汽密度时的机组表压实测值，作为压力修正值，单位为mpa.g；试验前后的质量差δm为：则稳压器分项的泄漏率为：单位l/h；
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h；ρ为标准工作环境下水的密度，单位kg/m3。6.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤4中，平均温度分项计算的结果取负值；计算除去稳压器的一回路总容积v＝一回路总容积-稳压器总容积，单位m3；m310机组功率运行期间，一回路的平均温度在291.4℃～310℃之间，不同温度下水的密度：式中ρ
一回路
是一回路的冷却剂的密度，t
一回路
是一回路冷却剂的平均温度；温度变化时，一回路总容积的变化为：
上式中：v为除去稳压器的一回路总容积，单位为178m3；ρ为标准工作环境下水的密度，单位为kg/m3；ρ
一回路1
为试验前的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；ρ
一回路2
为试验后的一回路冷却剂密度，单位为kg/m3；t
一回路1
为试验前的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；t
一回路2
为试验后的一回路冷却剂平均温度，单位为℃；由于一回路有三个完全相同的环路，每个环路分别有一块平均温度表，故一回路的平均温度为三个环路平均温度的平均值，即：t11、t12、t13为开始计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；t21、t22、t23为结束计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；则平均温度分项的泄漏率为：单位l/h；
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。7.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤5中，在计算一回路泄漏率期间，若对一回路进行了硼化/稀释操作，则实际是对一回路进行了补水，硼化/稀释量是可直接读出的；则补水分项的泄漏率为：单位l/h；其中v
硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。8.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤6中，硼回收系统负责收集一回路部分泄漏冷却剂，收集的冷却剂都集中在废水头箱中，故废水分项的泄漏率为：单位l/h；s3为废水头箱的截面积，单位m2；n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；
△
t为计算泄漏率前后的时间间隔，单位h。9.如权利要求2所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤7中，将步骤2～6中计算得到的各泄漏率分项进行相加，即得到一回路泄漏率f
p
。10.如权利要求9所述的一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，其特征在于：步骤7中，一回路泄漏率f
p
为：
，单位l/h；式中，n11、n12为开始计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；n21、n22为结束计算泄漏率时容控箱两个液位计的数值，单位cm；
△
t为计算泄漏率前后的时间，单位h；ρ为标准工作环境下水的密度，单位kg/m3；n31、n32、n33为开始计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；n41、n42、n43为结束计算泄漏率时稳压器三块液位计的数值，单位m；p11、p12、p13、p14、p15为试验前五块稳压器压力表的数值，单位为mpa.g；p11、p12、p13、p14、p15为试验前五块稳压器压力表的数值，单位为mpa.g；p21、p22、p23、p24、p25为试验后五块稳压器压力表的数值，单位为mpa.g；t11、t12、t13为开始计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；t21、t22、t23为结束计算泄漏率时一回路三块平均温度表的数值，单位℃；v
硼化/稀释
为硼化/稀释量，单位l；n5为试验前硼回收系统头箱的液位，单位m；n6为试验后硼回收系统头箱的液位，单位m；s1为容控箱的截面积，单位为m2；s2为稳压器的截面积，单位m2；s3为废水头箱的截面积，单位m2。

技术总结
本发明涉及核电站反应堆冷却剂装量评价技术领域，具体公开了一种压水堆核电站反应堆冷却剂泄漏率计算方法，包括以下步骤：步骤1：定义功率运行一回路泄漏率计算的标准工作环境；步骤2：根据容控箱液位变化计算一回路泄漏率容控箱分项；步骤3：根据稳压器总质量变化计算一回路泄漏率稳压器分项；步骤4：根据一回路平均温度变化计算一回路泄漏率平均温度分项；步骤5：根据硼化/稀释量计算一回路泄漏率补水分项；步骤6：根据硼回收系统液位变化计算一回路泄漏率废水分项；步骤7：汇总一回路泄漏率各分项值，得到一回路泄漏率。本发明考虑了汽水共存的稳压器水装量受压力的影响，充分分析了稳压器中蒸汽的蒸发和冷凝，计算结果更准确。计算结果更准确。


技术研发人员：姚嘉俊 王放 王亨
受保护的技术使用者：福建福清核电有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/12