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CN113486468B - 一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法 - Google Patents

一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及核安全技术领域，具体为一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，包括以下步骤，L1在取样点对每一物项类的潜在碎片进行取样；L2对每一物项类取样后的潜在碎片以按整体取样、按长度取样、按面积取样的方式进行分类，并对按整体取样的潜在碎片进行单位数量的重量计算，对按长度取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算，对按面积取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算；L3获取每一物项类全部潜在碎片的实际信息，所述实际信息包括按整体方式分类的潜在碎片的总数量。本发明的方法能够定量计算出安全壳内潜在碎片的总重量，方便复核新建核电厂的滤网设计，或者对已建核电厂的滤网改造提供更准确的碎片含量数据。

Description

一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法
技术领域
本发明涉及核安全技术领域，具体为一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法。
背景技术
为了应对破口失水事故，核电厂设置了应急堆芯冷却系统和安全壳排热系统。应急堆芯冷却系统用于事故后向一回路注入含硼水，维持堆芯水位，保证堆芯充足冷却而不发生损伤；安全壳排热系统可带走事故后壳内的热量，防止超温超压影响安全壳结构完整性。此外，安全壳底层设置了地坑，当安全系统注入水源耗尽时，地坑可用于壳内流体再循环运行，保证堆芯的持续冷却。安全壳地坑处设有滤网，用于拦截壳内的杂物及碎片，防止这些物质造成安全系统部件性能降低而不能完成预期的安全功能。
鉴于国外核电厂出现过碎片堵塞应急堆芯冷却系统滤网的事件，监管机构对滤网堵塞问题一直较为关注。电厂中碎片来源主要有3种：安全壳内潜在碎片、涂料碎片、化学碎片。潜在碎片包括灰尘、绒毛、碎片、沙子、砂砾、污垢等难以完全清除的物质；涂料碎片是阀门、管道、结构或建筑涂层脱落产生的；化学碎片是事故后安全壳内材料发生反应而产生的化学沉淀。
能源局于2018年发布了《压水堆核电厂应急堆芯冷却系统过滤器设计和性能评价》标准，要求：对在役核电厂滤网改造，需进行碎片源项踏勘，作为过滤器设计的输入；对于新建核电厂，需要根据参考电站数据或设计分析、统计给出碎片源项的信息，在核电厂建设完成后对分析结果进行踏勘复核。其中，碎片源项踏勘在过滤器改造及设计复核过程中的作用如图1所示。
碎片源项中，涂料碎片和化学碎片的重量可根据实际情况统计和分析确定。而潜在碎片需要开展踏勘进行取样、分析以进行设计复核。虽然踏勘工作流程有标准可循，但如何处理其中的潜在碎片取样数据，进而定量计算安全壳内潜在碎片总量，标准中以及现有技术中没有提供有效的解决方案。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，方便对壳内的潜在碎片取样数据进行处理及分析，进而能够为后续新建机组及已建电厂滤网改造所需开展的碎片源项踏勘工作提供参考。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，包括以下步骤，
L1在取样点对每一物项类的潜在碎片进行取样；
L2对每一物项类取样后的潜在碎片以按整体取样、按长度取样、按面积取样的方式进行分类，并对按整体取样的潜在碎片进行单位数量的重量计算，对按长度取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算，对按面积取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算；
L3获取每一物项类全部潜在碎片的实际信息，所述实际信息包括按整体方式分类的潜在碎片的总数量，按长度方式分类的潜在碎片的总面积，以及按面积方式分类的潜在碎片的总面积；
L4计算每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一、按长度方式分类的潜在碎片的重量二、按面积方式分类的潜在碎片的重量三，通过重量一、重量二和重量三计算每一物项类中潜在碎片的总重量；
L5计算全部物项类的潜在碎片的总重量。
本发明的方法能够通过对安全壳内的潜在碎片的取样数据进行处理及分析的方式定量计算出安全壳内潜在碎片的总重量，以为后续新建机组及已建电厂滤网改造所需开展的碎片源项踏勘工作提供参考，方便复核新建核电厂的滤网设计，或者对已建核电厂的滤网改造提供更准确的碎片含量数据以使得滤网设计的输入更加精确。
作为优选，所述L4中，通过公式1)对每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片进行重量一的计算，
其中，q1为重量一，N1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的总数量，n1为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的取样数量，Mi为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的样品重量。
作为优选，所述L4中，通过公式2)对每一物项类中按长度方式分类的潜在碎片进行重量二的计算，
其中，q2为重量二，A1为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的总面积，n2为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的取样数量，M2-i为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品重量，Di为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品直径，Li为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品长度。
作为优选，所述L4中，通过公式3)对每一物项类中按面积方式分类的潜在碎片进行重量三的计算，
其中，q3为重量三，A2为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的总面积，n3为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的取样数量，M3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品重量，B3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品面积。
作为优选，所述L4中，通过公式4)对每一物项类中的潜在碎片的总重量进行计算，
Qi＝q1+q2+q3 4)
其中，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量，q1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一，q2为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的重量二，q3为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的重量三。
作为优选，所述物项类包括阀门物项类，工艺管道及支吊架物项类，机械模块物项类，工程设备物项类，电气物项类，通信物项类，仪表物项类，机电物项类，建筑物项类，结构物项类，暖通物项类和给排水物项类。
作为优选，所述阀门物项类包括各类阀门；所述工艺管道及支吊架物项类包括各类工艺管道、工艺支吊架；所述机械模块物项类包括各类机械模块；所述工程设备物项类包括各类工程设备；所述电气物项类包括拉线盒、支吊架、电缆一、电缆导管、电缆桥架和灯具；所述通信物项类包括通信及火警系统管线、扬声器、电话、接线端子箱和火警模块；所述仪表物项类包括仪表及安装支架、仪表管、电缆配管和机柜一；所述机电物项类包括设备接线箱、接线盒、电缆二和机柜二；所述建筑物项类包括各类房间和各类电梯；所述结构物项类包括各类钢平台、格栅板和电梯井模块；所述暖通物项类包括各类暖通系统管道及支吊架；所述给排水物项类包括各类给排水系统管道及支吊架。
作为优选，所述L5中，通过公式5)计算全部物项类的潜在碎片的总重量，
其中，Q为全部物项类的潜在碎片的总重量，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量。
作为优选，所述取样点位于失水事故后壳内假定破口位置、影响区域及特殊区域。
作为优选，每一物项类中按整体取样的潜在碎片的取样数量不少于10件，和/或按长度取样的潜在碎片的取样数量不少于7件，和/或按面积取样潜在碎片的取样数量不少于5件。
有益效果
本发明的方法能够通过对安全壳内的潜在碎片的取样数据进行处理及分析的方式定量计算出安全壳内潜在碎片的总重量，以为后续新建机组及已建电厂滤网改造所需开展的碎片源项踏勘工作提供参考，方便复核新建核电厂的滤网设计，或者对已建核电厂的滤网改造提供更准确的碎片含量数据以使得滤网设计的输入更加精确。
附图说明
图1为现有技术中过滤器改造及设计复核的流程图；
图2为本发明潜在碎片的全部物项类的分类表的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，包括以下步骤，
L1在取样点对每一物项类的潜在碎片进行取样。
潜在碎片的取样点可以是失水事故后壳内的假定破口位置、影响区域和特殊区域。潜在碎片可分为12类，各类包含的物项如图2所示。为确保踏勘结果的代表性及准确性，取样点应该保证有足够数量且能够包含各类物项的潜在碎片。
其中，所述物项类包括阀门物项类，工艺管道及支吊架物项类，机械模块物项类，工程设备物项类，电气物项类，通信物项类，仪表物项类，机电物项类，建筑物项类，结构物项类，暖通物项类和给排水物项类。
所述阀门物项类包括各类阀门；所述工艺管道及支吊架物项类包括各类工艺管道、工艺支吊架；所述机械模块物项类包括各类机械模块；所述工程设备物项类包括各类工程设备；所述电气物项类包括拉线盒、支吊架、电缆一、电缆导管、电缆桥架和灯具；所述通信物项类包括通信及火警系统管线、扬声器、电话、接线端子箱和火警模块；所述仪表物项类包括仪表及安装支架、仪表管、电缆配管和机柜一；所述机电物项类包括设备接线箱、接线盒、电缆二和机柜二；所述建筑物项类包括各类房间和各类电梯；所述结构物项类包括各类钢平台、格栅板和电梯井模块；所述暖通物项类包括各类暖通系统管道及支吊架；所述给排水物项类包括各类给排水系统管道及支吊架。
L2对每一物项类取样后的潜在碎片以按整体取样、按长度取样、按面积取样的方式进行分类，并对按整体取样的潜在碎片进行单位数量的重量计算，对按长度取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算，对按面积取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算。
例如，对于阀门物项类，可以将各类阀门以整体取样方式取样，且各类阀门的取样数量不少于10件。
对于仪表物项类，可以将仪表及安装支架以整体取样方式取样，将仪表管、电缆配管以长度取样方式取样，将机柜一以面积取样方式取样。且仪表及安装支架的取样数量不少于10件，仪表管、电缆配管的取样数量不少于7件，机柜一的取样数量不少于5件。
对于结构物项类，可以将各类钢平台、格栅板、电梯井模块以面积取样方式取样。且各类钢平台、格栅板、电梯井模块的取样数量不少于5件。
对于给排水物项类，可以将排水系统管道以长度取样方式取样，将支吊架以面积取样方式取样。且排水系统管道的取样数量不少于7件，支吊架的取样数量不少于5件。
总之，对于工艺管道、给排水管道、电缆一、电缆二、电缆导管、通信及火警系统管线等，按长度取样；对于大型支吊架、地面、墙面、格栅、大型设备表面等，按面积取样；对于阀门、仪表、拉线盒、电话等小型机械及电气/仪控设备，按整体取样。
某一物项类中以整体方式取样的子类的潜在碎片需要进行单位数量的重量计算时，只需要将该子类的全部潜在碎片的重量加在一起，然后除以该子类的全部潜在碎片的数量即可。注意，这里的潜在碎片只是针对所取样的潜在碎片。
某一物项类中以长度方式取样的子类的潜在碎片需要进行单位长度的重量计算时，只需要将该子类的全部潜在碎片的重量加在一起，然后除以该子类的全部潜在碎片的面积即可(其中面积是由潜在碎片的长度乘以它的周长得到的)。注意，这里的潜在碎片只是针对所取样的潜在碎片。
某一物项类中以面积方式子取样的子类的潜在碎片需要进行单位面积的重量计算时，只需要将该子类的全部潜在碎片的重量加在一起，然后除以该子类的全部潜在碎片的面积即可。注意，这里的潜在碎片只是针对所取样的潜在碎片。
至此，每一物项类中的以整体方式取样的子类的单位数量的重量或以长度方式取样的子类的单位面积的重量或以面积方式取样的子类的单位面积的重量已经确定。
L3获取每一物项类全部潜在碎片的实际信息，所述实际信息包括按整体方式分类的潜在碎片的总数量，按长度方式分类的潜在碎片的总面积，以及按面积方式分类的潜在碎片的总面积。
注意，这里的潜在碎片是指核电厂安全壳内的全部碎片，不仅仅是取样的潜在碎片。
例如，对于阀门物项类，需要获取的实际信息包括全部阀门的总数量。
对于工艺管道及支吊架物项类，需要获取的实际信息包括全部工艺管道的总面积，以及全部工艺支吊架的总面积。
对于通信物项类，需要获取的实际信息包括全部通信及火警系统管线的总面积，全部扬声器、电话、接线端子箱的总数量，全部火警模块的总面积。
至此，每一物项类所对应的子类的潜在碎片的实际信息已经确定。
L4计算每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一、按长度方式分类的潜在碎片的重量二、按面积方式分类的潜在碎片的重量三，通过重量一、重量二和重量三计算每一物项类中潜在碎片的总重量。
具体地，可以先通过公式1)对每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片进行重量一的计算，
其中，q1为重量一，N1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的总数量，n1为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的取样数量，Mi为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的样品重量。
然后，通过公式2)对每一物项类中按长度方式分类的潜在碎片进行重量二的计算，
其中，q2为重量二，A1为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的总面积，n2为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的取样数量，M2-i为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品重量，Di为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品直径，Li为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品长度。
接着，通过公式3)对每一物项类中按面积方式分类的潜在碎片进行重量三的计算，
其中，q3为重量三，A2为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的总面积，n3为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的取样数量，M3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品重量，B3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品面积。
最后，通过公式4)对每一物项类中的潜在碎片的总重量进行计算，
Qi＝q1+q2+q3 4)
其中，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量，q1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一，q2为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的重量二，q3为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的重量三。
至此，每一物项类的潜在碎片的总重量能够确定。
L5计算全部物项类的潜在碎片的总重量。
通过公式5)计算全部物项类的潜在碎片的总重量，
其中，Q为全部物项类的潜在碎片的总重量，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量。考虑到取样及测量误差，需要设置50％的裕量。
至此，全部物项类的潜在碎片的总重量已经计算得到。
本发明用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法能够通过对安全壳内的潜在碎片的取样数据进行处理及分析的方式定量计算出安全壳内潜在碎片的总重量，以为后续新建机组及已建电厂滤网改造所需开展的碎片源项踏勘工作提供参考，方便复核新建核电厂的滤网设计，或者对已建核电厂的滤网改造提供更准确的碎片含量数据以使得滤网设计的输入更加精确。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
L1在取样点对每一物项类的潜在碎片进行取样；
L2对每一物项类取样后的潜在碎片以按整体取样、按长度取样及按面积取样的方式进行分类，并对按整体取样的潜在碎片进行单位数量的重量计算，对按长度取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算，对按面积取样的潜在碎片进行单位面积的重量计算；
L3获取每一物项类全部潜在碎片的实际信息，所述实际信息包括按整体方式分类的潜在碎片的总数量，按长度方式分类的潜在碎片的总面积，以及按面积方式分类的潜在碎片的总面积；
L4计算每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一、按长度方式分类的潜在碎片的重量二及按面积方式分类的潜在碎片的重量三，通过重量一、重量二和重量三计算每一物项类中潜在碎片的总重量；
L5计算全部物项类的潜在碎片的总重量；
所述L4中，通过公式1)对每一物项类中按整体方式分类的潜在碎片进行重量一的计算，
其中，q1为重量一，N1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的总数量，n1为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的取样数量，Mi为某一物项类中按整体取样的潜在碎片的样品重量；
所述L4中，通过公式2)对每一物项类中按长度方式分类的潜在碎片进行重量二的计算，
其中，q2为重量二，A1为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的总面积，n2为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的取样数量，M2-i为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品重量，Di为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品直径，Li为某一物项类中按长度取样的潜在碎片的样品长度；
所述L4中，通过公式3)对每一物项类中按面积方式分类的潜在碎片进行重量三的计算，
其中，q3为重量三，A2为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的总面积，n3为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的取样数量，M3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品重量，B3-i为某一物项类中按面积取样的潜在碎片的样品面积。
2.根据权利要求1所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：所述L4中，通过公式4)对每一物项类中的潜在碎片的总重量进行计算，
Qi＝q1+q2+q3 4)
其中，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量，q1为某一物项类中按整体方式分类的潜在碎片的重量一，q2为某一物项类中按长度方式分类的潜在碎片的重量二，q3为某一物项类中按面积方式分类的潜在碎片的重量三。
3.根据权利要求1所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：所述物项类包括阀门物项类，工艺管道及支吊架物项类，机械模块物项类，工程设备物项类，电气物项类，通信物项类，仪表物项类，机电物项类，建筑物项类，结构物项类，暖通物项类和给排水物项类。
4.根据权利要求3所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：所述阀门物项类包括各类阀门；所述工艺管道及支吊架物项类包括各类工艺管道、工艺支吊架；所述机械模块物项类包括各类机械模块；所述工程设备物项类包括各类工程设备；所述电气物项类包括拉线盒、支吊架、电缆一、电缆导管、电缆桥架和灯具；所述通信物项类包括通信及火警系统管线、扬声器、电话、接线端子箱和火警模块；所述仪表物项类包括仪表及安装支架、仪表管、电缆配管和机柜一；所述机电物项类包括设备接线箱、接线盒、电缆二和机柜二；所述建筑物项类包括各类房间和各类电梯；所述结构物项类包括各类钢平台、格栅板和电梯井模块；所述暖通物项类包括各类暖通系统管道及支吊架；所述给排水物项类包括各类给排水系统管道及支吊架。
5.根据权利要求3所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：所述L5中，通过公式5)计算全部物项类的潜在碎片的总重量，
其中，Q为全部物项类的潜在碎片的总重量，Qi为某一物项类中潜在碎片的总重量。
6.根据权利要求1所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：所述取样点位于失水事故后壳内假定破口位置、影响区域及特殊区域。
7.根据权利要求1所述的一种用于计算核电厂安全壳内潜在碎片重量的方法，其特征在于：每一物项类中按整体取样的潜在碎片的取样数量不少于10件，和/或按长度取样的潜在碎片的取样数量不少于7件，和/或按面积取样潜在碎片的取样数量不少于5件。
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