Refroidisseur d'huile de pompe principale d'énergie nucléaire C3/C4 : le noyau de contrôle de température pour un fonctionnement sûr de l'énergie nucléaire

Positionnement central et valeur fonctionnelle
La pompe principale de l'énergie nucléaire est le seul équipement à noyau rotatif à grande vitesse-dans le circuit primaire, qui doit assurer une circulation de liquide de refroidissement radioactif à haute-température et haute-pression (environ 15,5 MPa). Ses roulements de moteur et ses garnitures mécaniques génèrent une grande quantité de chaleur lors d'un fonctionnement à grande vitesse-. La fonction principale du refroidisseur d'huile C3/C4 est de fournir un refroidissement forcé de l'huile lubrifiante, de maintenir une plage stable de température du film d'huile de 32 à 40 degrés et d'assurer la stabilité thermique et l'étanchéité du film lubrifiant.
Démontage des fonctions clés
Assurer les performances de lubrification : contrôler la température de l'huile lubrifiante au seuil de conception pour éviter une diminution de la viscosité de l'huile et la rupture du film d'huile causée par des températures élevées, empêcher le frottement sec entre le roulement et le rotor et prolonger la durée de vie des roulements de la pompe principale.
Maintenir la fiabilité de l'étanchéité : une température d'huile stable peut éviter la déformation thermique et le vieillissement des matériaux de la garniture mécanique, réduire le risque de fuite de liquide de refroidissement dans le circuit primaire et garantir l'intégrité du confinement radioactif de l'îlot nucléaire.
Adaptez-vous aux conditions de fonctionnement extrêmes : fournissez en permanence une capacité de refroidissement sous les événements de base de conception (DBE) tels que la pleine puissance, les fluctuations de charge et les transitoires thermiques, et réservez une redondance de sécurité pour des scénarios extrêmes tels que LOCA (accident de perte de liquide de refroidissement).
Protection du système de liaison : coopérez avec l'élément de mesure de la température de la pompe principale, le commutateur de niveau de liquide, etc. pour surveiller la température et le niveau d'huile en temps réel, fournir des signaux d'alarme pour le système de contrôle et obtenir une alerte précoce en cas de défaut.

Principes structurels et formes dominantes
Composition de la structure de base
Le refroidisseur d'huile C3/C4 a une structure à coque et tube comme noyau, comprenant principalement un cylindre, des couvercles d'extrémité supérieur et inférieur, des faisceaux de tubes d'échange thermique, des déflecteurs, des brides d'entrée et de sortie et des ports de décharge/échappement.
Pipeline : L'eau de refroidissement de l'équipement (RRI) est utilisée pour échanger de la chaleur avec de l'huile lubrifiante côté coque à travers des tubes d'échange thermique en acier inoxydable, avec un débit contrôlé à 1,5 m/s, pour améliorer l'intensité des turbulences et renforcer le transfert de chaleur ;
Côté coque : l'huile lubrifiante circule à travers le déflecteur pour changer la direction du flux, prolonger le temps de séjour et améliorer l'efficacité du transfert de chaleur ;
Composants auxiliaires : équipés d'une interface de mesure de la température (-surveillance en temps réel de la température de l'huile), d'une sortie de vidange (élimination des impuretés dans l'huile), d'une sortie d'échappement (élimination de l'air du système) et d'un pipeline de drainage et de réapprovisionnement en huile (adapté pour la maintenance du système).
Types structurels courants
Plaque tubulaire fixe : Avec une structure simple et un faible coût, les tubes d'échange thermique sont connectés de manière fixe à la plaque tubulaire, adaptés aux conditions de travail conventionnelles avec de faibles différences de température. Cependant, le faisceau de tubes ne peut pas être démonté, ce qui rend le nettoyage et l'entretien difficiles ;
Type de tête flottante : le faisceau de tubes peut être librement étendu et retiré dans son ensemble, ce qui le rend facile à nettoyer et à entretenir en profondeur. Il convient aux besoins de maintenance des îlots nucléaires après une exploitation à long terme-et constitue la sélection principale de refroidisseurs d'huile C3/C4 ;
Type de tube en forme de U - : le tube d'échange thermique est une structure en forme de U-qui peut éliminer l'influence de la dilatation thermique et convient aux conditions de température et de différence de température élevées. Cependant, le nettoyage à l’intérieur du tube est difficile et adapté à des scénarios de charge particuliers.

Caractéristiques techniques clés
1. Conception efficace du transfert de chaleur
En adoptant une disposition à contre-courant, les fluides froids et chauds s'écoulent dans des directions opposées, maximisant la différence de température moyenne et augmentant l'efficacité du transfert de chaleur de 20 % à 30 % par rapport à l'aval. Il peut réaliser une diminution rapide de la température de l'huile de 80 degrés à moins de 40 degrés ;
Optimisez l'espacement entre les chicanes et la disposition des rangées de tubes pour améliorer l'intensité des turbulences de l'huile lubrifiante côté calandre. Le coefficient de transfert de chaleur total peut atteindre 500-800 W/(㎡· degré), répondant aux exigences de transfert de chaleur à charge élevée des îlots nucléaires ;
Réservez 10 % de redondance de la zone d'échange thermique pour compenser l'impact de la saleté (huile et eau) sur l'efficacité de l'échange thermique pendant le fonctionnement à long-terme, garantissant ainsi des performances stables tout au long du cycle de vie.
2. Assurance de fiabilité de qualité nucléaire
Résistance à la corrosion des matériaux : les tubes d'échange thermique sont en acier inoxydable 06Cr19Ni10 et la coque est doublée d'acier au carbone et d'acier inoxydable, qui peuvent résister à la corrosion dans l'environnement de l'îlot nucléaire et éviter le risque de contamination et de fuite d'huile ;
Étanchéité et prévention des fuites : le capuchon d'extrémité est relié à des brides à haute résistance-et équipé de bagues d'étanchéité en caoutchouc fluoré résistantes à l'huile et-aux températures élevées pour empêcher l'interconnexion de l'huile lubrifiante et de l'eau de refroidissement, ce qui répond aux exigences de radioprotection des îles nucléaires ;
Anti-vibration structurelle : en optimisant le support du faisceau de tubes et la méthode de fixation du déflecteur, il s'adapte à l'environnement vibratoire pendant le fonctionnement de la pompe principale, évitant ainsi le desserrage et les dommages par fatigue des tubes d'échange thermique ;
Conception de redondance de sécurité : certains modèles adoptent une structure double, qui peut réaliser un fonctionnement unique et une sauvegarde unique, avec un temps de commutation inférieur ou égal à 10 minutes, répondant aux exigences de fonctionnement continu de l'îlot nucléaire.
3. Adaptabilité et compatibilité
Compatible avec les modèles de pompes principales d'énergie nucléaire grand public (tels que AP1000, Hualong One, CANDU, etc.), la zone d'échange thermique et la taille de l'interface peuvent être personnalisées en fonction de la charge du roulement de la pompe principale et du débit du système d'huile ;
Adapter les paramètres du système d'eau de refroidissement (RRI) pour les équipements de l'îlot nucléaire, contrôler l'augmentation de la température de l'eau de refroidissement à moins de 5 degrés et éviter les chocs thermiques sur le système RRI ;
Prend en charge la liaison avec le système de contrôle de la pompe principale (DCS/PLC) pour réaliser une surveillance à distance et un ajustement automatique des paramètres tels que la température de l'huile, la pression d'huile et le débit.

Scénarios d'application et maintenance des opérations
Scénarios d'application typiques
Le refroidisseur d'huile de la pompe principale de puissance nucléaire C3/C4 est largement utilisé dans les centrales nucléaires à réacteur à eau sous pression de troisième-génération/quatrième génération, avec des scénarios de base comprenant :
Conditions de fonctionnement normales : lorsque la pompe principale fonctionne à pleine puissance, refroidissez continuellement les roulements du moteur et l'huile lubrifiante de la garniture mécanique pour maintenir la stabilité du système ;
Scénario de fluctuation de charge : pendant le processus de montée et de descente de la charge de l'énergie nucléaire, démarrage et arrêt, répondez rapidement aux changements de température de l'huile pour éviter une défaillance thermique du film d'huile ;
Transitoires thermiques et conditions accidentelles : dans des scénarios extrêmes tels qu'un APRP et une augmentation soudaine de la température dans le circuit primaire, maintenir la capacité de refroidissement pour gagner du temps pour une intervention d'urgence ;
Scénario de maintenance : lorsque la pompe principale est arrêtée pour maintenance, coopérez avec le système pour vidanger et reconstituer l'huile, et réalisez un nettoyage et des tests indépendants du refroidisseur d'huile.
Points clés d'exploitation et de maintenance
Inspection quotidienne : surveillez les paramètres tels que la température de l'huile, la pression de l'huile, le débit d'eau et la différence de température de l'eau. Si l'écart de température de l'huile de sortie dépasse ± 2 degrés, il doit être rapidement étudié ;
Nettoyage régulier : démontez le faisceau de tubes tous les 6-12 mois et utilisez de l'eau à haute pression ou des produits de nettoyage chimiques pour éliminer le tartre côté tube et l'huile côté coque. Le coefficient d'encrassement doit être contrôlé dans les limites de 0,0004 m² · K/W ;
Inspection d'étanchéité : vérifiez chaque année la bague d'étanchéité du capuchon d'extrémité et la surface d'étanchéité de la bride, remplacez les composants vieillissants et effectuez un test de pression d'eau à 1,25 à 1,5 fois la pression de service pour garantir l'absence de fuite ;
Dépannage : lorsque la température de l'huile reste constamment élevée, la priorité doit être donnée à la vérification des blocages dans le volume d'eau de refroidissement, la température de l'eau et les tubes d'échange thermique ; Lorsque l'huile est contaminée, il est nécessaire de la remplacer et de nettoyer le système en temps opportun.

Le refroidisseur d'huile de la pompe principale de la centrale nucléaire C3/C4, en tant que « noyau de contrôle de la température » de l'îlot nucléaire, est un équipement clé garantissant le fonctionnement sûr de la pompe principale et le maintien de l'intégrité du système de refroidissement du réacteur. Son transfert de chaleur à haut-efficacité, sa fiabilité de niveau nucléaire-et sa forte adaptabilité soutiennent directement la production d'énergie stable à long-terme des centrales nucléaires. Avec la promotion à grande échelle de l'énergie nucléaire de troisième-génération et le développement de la technologie de l'énergie nucléaire de quatrième-génération, les refroidisseurs d'huile seront améliorés vers une efficacité, une intelligence et une durée de vie plus longues, offrant une garantie plus solide pour le fonctionnement sûr et efficace des centrales nucléaires.