华龙一号全球首堆冷却剂系统自然循环载热试验成功纪实
来源：中国核动力研究设计院       发布日期：2020-11-29  
 
“昨天，华龙一号全球首堆——福清5号机组首次并网成功，这在我国核电领域具有跨越性的重要意义，标志着中国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。在这成功的背后，连接着一个重要的试验——反应堆冷却剂系统（RCS）自然循环载热试验。它是唯一带核功率进行调试的首堆试验，11月16日22时24分，该试验宣布成功，标志着华龙一号首堆试验圆满收官，这为华龙一号的并网发电打下了坚实基础！”


    01、自然循环：华龙一号固有安全性关键一环
 
    福岛核事故后，安全监管当局、业界、公众舆论要求核电厂具备更高安全性，对于核电厂的固有安全性尤为关注，自然循环载热能力的大小是固有安全性的关键一环。自然循环是指在回路系统中不依靠外部能源、仅仅依靠重力和冷热流体间的密度差形成的浮升力驱动流体循环流动，并且实现将热量从热源传输至冷源的一种能量传递方式，能够在反应堆主泵停运或故障时导出堆芯余热，避免堆芯烧毁。
华龙一号RCS自然循环载热试验是在反应堆带核功率运行期间进行的，试验过程中将停止反应堆主泵，以模拟反应堆丧失主泵流量后的情况。主泵就像反应堆冷却剂系统的心脏，驱动着反应堆内流体的流动，带走堆芯热量。失去主泵驱动后，反应堆一回路流量会大幅降低，温度会显著升高，这将是对华龙一号固有安全性的一次大考，也是对反应堆设计的一次校验。
 
    02、自然循环载热试验顺利收官
2020年是不平凡的一年，中国核工业人用坚毅的品质保障了疫情之下的华龙一号首堆工程推进有序有力。2020年11月16日22时24分，反应堆冷却剂系统自然循环载热试验顺利收官，各项参数满足预定的验收准则。需要特别指出的是，该试验中反应堆冷热段温差的实际测量值与试验前预算分析值相差仅0.2℃，近乎完美符合，充分验证了华龙一号设计及调试运行团队过硬的技术实力。


    03、新堆芯  新挑战
华龙一号创新性采用177堆芯，反应堆冷却剂系统排布也与其他商用压水堆差异较大，不能直接沿用以往经验。而且反应堆自然循环下流动阻力特性与额定运行点有很大差异，为了构建合适的自然循环流动阻力模型，理论研究、数值仿真和实验验证缺一不可。为保证自然循环载热试验万无一失，设计团队试验前对调试过程进行预分析，确定安全准则，制定调试导则，拟定调试预案。


设计团队在华龙一号施工现场进行实地踏勘
针对该试验，核动力院组建由刘昌文总师，冷贵君技术总师、热工安全室主管主任吴清为核心的攻坚队伍，根据华龙一号技术特点开发出适用于华龙一号自然循环流动阻力分析的理论模型。热工安全团队的王啸宇和任春明同志为确保模型的准确性，反复校算，并与国内其它电厂的调试试验数据进行比较，结合华龙一号特点反复研究模型的合理性，为试验前的预分析奠定坚实的理论基础，确保了试验结果与预分析结果的高度吻合。
 
    04、群策群力解决行业难题
华龙一号自然循环载热试验在低功率工况下进行，而低功率工况下反应堆功率的准确测量是一个行业内公认难题。根据测量原理，低功率下核功率的测量响应速度快，但误差较大；而热平衡法计算的反应堆功率较准确，但响应速度慢，不适用于动态测量。此项试验过程中反应堆冷却剂的温度和流量发生快速变化，导致反应堆功率波动。为确保调试的安全进行，必须准确而快速地获取反应堆功率，以便操纵员维持反应堆功率。


 设计团队在华龙一号调试现场保驾护航
为解决该项难题，吴清带领热工安全团队进行多番讨论，梳理技术难点，探究可行方向。王啸宇和任春明多次前往福清施工现场，在项目部副经理张晓华和现场办主任余平的帮助下与调试工程师们深入沟通，了解操作经验，共同探讨技术难点。那段时间王啸宇进行了腿部手术，医生要求在家休养三个月，但他脑海里全是华龙一号试验急需解决的技术难题。出院一周后，他便拄着双拐返回工作岗位，全身心投入到科研攻关中，被同事戏称为“拼命小王”，与技术攻坚团队充分研讨后，创新性提出一种测量修正方法，能够同时满足精准测量和快速响应的要求。那天王啸宇拨通调试工程师电话，沟通该方法的可行性，在得到“具备现场操作可行性”的回复确认后，他激动得一夜未眠。


核动力院技术团队倾力合作解决一个又一个技术问题，编制“华龙一号”RCS自然循环载热试验调试导则，并顺利通过技术审查，为此项试验安全、顺利地实施提供充分的理论指导和强有力的技术保障，并在现场与调试运行团队并肩作战，为“华龙一号”全球首堆调试保驾护航。
RCS自然循环载热试验是华龙一号的最后一个首堆试验，首堆试验的圆满收官为华龙一号并网发电前的调试工作做好了铺垫，为中华民族的伟大复兴提供核动力。