SGTR事故工况下，破损蒸汽发生器二次侧的水为放射性水，如果由于蒸汽发生器满溢而导致放射性水排向环境或安全壳外厂房，就会造成放射性向环境释放。

本方案通过从位于安全壳内的蒸汽发生器排污管线上引出排水管线，SGTR事故工况下，开启排水管线上的隔离阀向安全壳内的内置换料水箱(IRWST)排水。在每条排水管线上设置两台并联的隔离阀。增加的排水管线为安全2级，抗震I类，阀门为安全2级，抗震1A类，以实现蒸汽发生器排污系统承担的安全功能。另外，在排放管线末端设置一台排放装置，其淹没在IRWST水面以下，用于增加排放的汽、水或混合物与IRWST内冷水的接触面积。当SGTR事故后期需要进行排放操作时，操纵员手动开启相应的隔离阀，蒸汽发生器内的放射性水依靠压力差自动进行排放。

在SGTR事故中，短期阶段(到破口流量终止)不考虑排污系统运行。在长期阶段(计算到达余热排除系统接入条件)，为使一回路系统达到余热排除系统接入状态，需打开新增隔离阀，将破损蒸汽发生器内放射性水通过增设的安全级管线排向内置换料水箱，使破损蒸汽发生器降压，同时利用排污系统限制破损蒸汽发生器水位，防止破损蒸汽发生器满溢。

根据SGTR事故工况的全范围事故分析结果，以下参数作为排放管路设计的输入条件：

1)排水流量≥8.4 kg/s。

2)排水总量≥100 t。

3)排水压力见图1。

图  1  蒸汽发生器排污位置压力曲线

Figure 1.  Pressure curve of steam generator blowdown position

4)排水温度见图2。

图  2  蒸汽发生器排污位置温度曲线

Figure 2.  Temperature curve of steam generator blowdown position

由于排放水是蒸汽发生器二次侧的高温、高压的接近饱和态的水，因此不能用常规的单相的流体分析软件计算，这里使用RELAP5建立计算模型。

初始假设排放管线采用公称直径为50 mm的管道，外径为60.3 mm，壁厚为5.54 mm。根据布置专业已完成的初步管线布置参数，对最长的一条蒸发器排放管线建立了RELAP计算模型。用边界条件(恒定的温度和压力)模拟破损蒸汽发生器中的水的排放状态，对每一段管道都进行了细致地模拟，使用能量损失系数模拟弯管、弯头、阀门和三通的局部阻力损失，对内置换料水箱进行了简单的模拟。采用RELAP5/SCDAP Mod3.4程序分别计算了不同温度和压力情况下的排污流量，计算结果见图3和图4。

图  3  质量流量曲线

Figure 3.  Mass flow curve

图  4  管道出口处的汽相流速曲线

Figure 4.  Gas flow velocity curve of pipe outlet position

经计算，从2 300 s起，需经过1.68 h排水量达到1 00 t。在25 500.3 s(压力3.337 MPa)之前，排水流量均大于8.4 kg/s。设计者认为事故后期，特别是蒸汽发生器内压力降到3.337 MPa以后，不需要仍保证8.4 kg/s的流量要求。

新增排放管线采用公称直径DN50 ，从安全壳内每个蒸汽发生器两条排放管路的母管上接出，三条排放管线在并联的隔离阀之后合并成一根母管，通向IRWST，流程简图见图5。

图  5  卸压喷头

Figure 5.  Depressurization sparger

在每台蒸汽发生器的排水管线上各设置两台并联的电动隔离阀，分A、B列供电，并由柴油机加载。由于该管线末端直接与安全壳大气相通，因此该隔离阀为安全壳隔离阀，根据安全壳隔离阀设置原则，在壳内设置一道阀门，加上壳外已有的隔离阀满足安全壳隔离要求。

在正常运行及其他事故工况下，这些新增安全壳隔离阀均处于关闭状态。只有在SGTR事故后期，操纵员可根据规程，监测事故蒸汽发生器的状态，通过在主控室手动开启和关闭排污系统新增的电动隔离阀来调节事故蒸汽发生器的压力和水位。

为防止排水管线上电动隔离阀的误开启，拟采取行政隔离的方法。具体为，电站正常运行期间，在配电柜上切断6台隔离阀的电源，事故后根据需求进行再供电，防止阀门误开启。

排水管线进入内置换料水箱后设置一个卸压喷头，淹没于IRWST水面以下，控制蒸汽在水箱内的分布，增加蒸汽与冷水的接触面积，从而增强蒸汽的凝结效果。卸压喷头设有4个DN40的支管，支管向下倾斜30°，喷头的支管向下倾斜一定角度有助于使蒸汽在水平和竖直方向远离喷头，从而增加蒸汽与水的接触面积，也有助于在喷头运行期间增强内置换料水箱内水的混合，并且可以使得在蒸汽流量较低时防止内置换料水箱内的水回流。排水能够达到足够的排放流量，并且产生的压降是可接受的。

由于原蒸汽发生器排污系统设计壳外部分的管道和设备为非安全级和非抗震级，因此无法保证其在设计基准事故下的可用性。通过在安全壳内排污管线上增设安全级排水管线，实现了SGTR事故中通过排污系统调节破损蒸汽发生器的水位和压力，防止破损蒸汽发生器满溢，从而满足蒸汽发生器排污系统在SGTR事故下承担安全功能的要求。论文结论如下：

1)经计算，设置公称直径为DN50的排放管线满足事故分析要求的排放流量和总排水量。

2)排放管线上设置的隔离阀满足安全壳隔离的要求。

3)新增管线不会对系统在其他工况下的运行产生影响。