由Chris Henry，Phd。，高级咨询工程师，Fauske＆Associates，LLC
最近在核监管（NRC）信息通知书中讨论了安全相关阀的压力锁定95-14和95-18。如果水固阀发动机阀被加热，则压力锁定可能发生在栅极阀中。由于循环循环，阀骨架变为水固体，或者当盘离开座椅时产生的泄漏。即使是适度的水温升高（10至15εF）也可以大大增加阀帽压力，并导致阀门执行器无法克服的压差。这将防止阀门打开并执行其安全相关功能。
NRC信息通知95-14中概述的一个例子，用于加压水反应堆涉及容纳贮藏器。从贮槽到低压喷射抽吸的管通常包含两个常闭电动机闸阀，如图1所示。
图1
两个电机操作阀（MOV）S必须在无冷却剂事故（LOCA）的设计基础丢失期间开放，以提供用于反应器压力容器（RPV）注射和容纳喷雾再循环的容纳水槽。第二阀（来自遏制贮槽）在一侧的静压下将储水箱（RWST）水加油（RWST）水加油储存罐（RWST）水。如果该阀盘在该第二MOV泄漏和RWST水中填充阀盖，则压力锁可以将阀门保持在DBA LOCA期间执行其功能。假设水固有阀罩，那么问题是阀门阀杆阀温度上升是否会在MOV开启RPV和遏制喷雾再循环之前产生压力锁定。
在水固体系统中，每1度F的温度增加，压力将增加55 psi。由于泄漏，阀门阀杆阀可能不会真正水固有，但55 psi / f值是保守的。发动机罩水的温度升高依赖于阀门必须运行的热边界条件。在（设计基础事故）DBA LOCA期间，两个热源可能会影响第二MOV：（1）容纳槽中的热水，（2）阀室环境条件，鉴于容纳喷雾泵在相同的情况下操作房间作为阀门，并在30分钟内加热至120°F。
需要对阀门和阀罩水进行现实的热分析来判断DBA基因座中压力锁的潜力。除了上述边界条件之外，分析也会随着再循环切换的时间约束 - 大约30分钟，如果所有保障操作运行。首先考虑由于室温升高而导致的水热量。阀门充当阀罩和房间之间的屏障，为阀帽水提供“热滞后”。由于薄金属散热器具有低的Biot数，因此阀门加热τ的时间常数由：
τ=ρτ.C
H
其中ρ是碳钢密度，T是金属厚度，C是碳钢的比热，H是自然对流传热系数。代表值是：ρ= 500 lbm / ft3.，t =½“，c = 0.1 btu / lbm-f，以及h = 1.0 btu / ft2-hr-f。这些值导致2小时的时间常数，这表明房间温度升高在30分钟内将在30分钟内的阀杆水中达到再循环切换。
由于容纳贮藏水槽的加热更加复杂，主要是因为贮槽水温边界条件是时间的函数。图2显示了来自模块化事故分析程序（MAAP）3.0B代码计算的DBA LOCA的贮槽水温大，干燥的（加压水反应器（PWR）遏制，所有工程化保障可用。初始泥浆水温非常高，由于主要系统水流通过突破到容纳地板上。但遏制喷雾和风扇冷却器将较冷的水加入到容纳楼层池中，平均池（油底脂）温度降低。一个关键的现象问题是热水的迅速从贮槽到第一个MOV的管道长度与风扇冷凝器冷凝物和容纳喷雾的较冷的覆盖水混合。如果第一阀暴露于平均池条件，而不是在管道长度捕获的热水，则热负荷MOVS减少。
图2
这基本上是管道长度与第一摩擦之间的反电流流动的问题。可以估计反电流流量：
W.CC.=0.15√g（ρH -ρC）ρCD.5.
其中g是重力的加速度，ρH是热水密度，ρC是冷水密度，D是管道直径。这种流量估计了管道长度在贮槽中的冷水混合的速度如何估计。
假设14英寸直径的管道，240°F的热饱和水，220°F，ρ冷饱和水。C= 59.08 LBM / FT3.，ρ.H= 59.61 LBM / FT3.，逆流流量等于7 LBm / s。如果管道是30英尺长的，容纳贮槽中的冷水会在大约3分钟内冲出管中的热水。因此，由MAAP 3.0B预测的容纳贮槽水温是适当的边界条件，其时间框架长3分钟。
需要在第一和第二MOV之间的管道长度的传导分析，并且贮槽温度作为第一MOV的边界条件，并且说，第二MOV的末端的绝热边界条件。沿管道的温度分布可以通过稳态解决方案模拟。稳态解决方案是保守的，并且在分析形式中易于表达。然后，温度分布通过管道电导率和从管道到周围环境的传热系数控制。对于上面讨论的条件，鳍式方程溶液显示出阀杆水温升高将小于1°F。
上面所示的基本热分析表明，在该示例中，压力锁定不太可能在再循环切换的30分钟内防止MOV操作。然而，考虑到阀杆杆水温上升，可以使用55psi / f值来计算最终水压，并与MOV执行器开发的推力进行比较。这里绘制的结论在30分钟的时间内取决于再循环切换。如果由于假设设备故障或操作符误差而增加了再循环切换时间，则热分析结果可能不同。其他潜在的压力锁定情况可能需要对事件定时和热边界条件进行类似的审查。
FaeSke＆Associate，LLC，世界领先过程安全顾问，为几乎所有行业提供专家，定制，全方位服务安全测试，工程，分析，咨询和培训解决方案。我们使用数据支持的方法来解决复杂的过程安全问题并减轻严重事故。今天请求报价。
