核電廠水化學(xué) 第8章PWR一、二回路系統(tǒng)的水化學(xué)準(zhǔn)則

1、第8章 PWR一、二回路系統(tǒng)的水化學(xué)準(zhǔn)則 8.1 引言 （1）核電廠各級管理和運(yùn)行人員必須懂得一、二回路水化學(xué)處于非正常條件下運(yùn)行，會(huì)使燃料包殼、系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)材料（如主管道、蒸汽發(fā)生器傳熱管）的完整性受到損害，從而降低核電廠反應(yīng)堆運(yùn)行的安全性和可利用率。,為此，核電廠應(yīng)根據(jù)本廠設(shè)計(jì)特點(diǎn)，擬定工作人員必須遵循的化學(xué)控制準(zhǔn)則和反應(yīng)堆不同運(yùn)行模式下的水化學(xué)技術(shù)指標(biāo)。 準(zhǔn)則應(yīng)確定壓水堆一、二回路水化學(xué)控制、診斷參數(shù)值和行動(dòng)基準(zhǔn)值以及糾正措施。,擬定準(zhǔn)則的原則如下： 1）確定運(yùn)行時(shí)一、二回路水中雜質(zhì)可合理達(dá)到的最低值； 2）行動(dòng)基準(zhǔn)和糾正措施，均應(yīng)與核電廠的技術(shù)指標(biāo)相一致；,3）行動(dòng)基準(zhǔn)應(yīng)該以水化學(xué)的變

2、化對反應(yīng)堆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料（如主管道，蒸汽發(fā)生器傳熱管）、燃料包殼腐蝕行為和一回路系統(tǒng)輻射場放射性積累的影響的定量數(shù)據(jù)為依據(jù)；缺乏定量的數(shù)據(jù)時(shí)，擬定的行動(dòng)基準(zhǔn)應(yīng)該慎重并要切實(shí)可行； 4）化學(xué)控制和診斷參數(shù)值的確定是利用目前可獲得的儀器設(shè)備和操作方法應(yīng)該可以做到的，并且數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性要好。,在運(yùn)行或啟停過程當(dāng)中水質(zhì)出現(xiàn)異常情況時(shí)，需要采取正確的行動(dòng)進(jìn)行糾正，保證水質(zhì)正常，不至于造成事故發(fā)生。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)在線或離線分析結(jié)果異常時(shí)，化學(xué)分析人員應(yīng)重復(fù)取樣復(fù)核，以確定結(jié)果的正確性；對于在線儀表顯示結(jié)果異常時(shí)，應(yīng)對儀表進(jìn)行校對確認(rèn)。 確認(rèn)結(jié)果異常后，應(yīng)立即報(bào)化學(xué)管理部門，化學(xué)管理人員根據(jù)異常情況，決定是否增加分析

3、頻度和必要的檢測項(xiàng)目，并把信息反饋給化學(xué)分析人員； 化學(xué)管理人員根據(jù)跟蹤分析的結(jié)果判斷異常原因，對于一般的異常作出糾正措施建議，運(yùn)行人員根據(jù)化學(xué)管理人員的建議采取相應(yīng)的糾正措施。,8.2 PWR一回路系統(tǒng)的水化學(xué)準(zhǔn)則 8.2.1 控制目標(biāo) （1）使一回路系統(tǒng)和反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)的均勻腐蝕減至最小，盡可能避免發(fā)生局部腐蝕開裂的可能，確保燃料包殼和一回路系統(tǒng)壓力邊界的完整性； （2）使腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生、釋放和向堆芯轉(zhuǎn)移量減至最小以控制輻射場的劑量率。,8.2.2 控制方法 （1）除硼酸外，大多數(shù)壓水堆一回路冷卻劑還添加堿化劑氫氧化鋰，也有添加氨水或氫氧化鉀的，如前蘇聯(lián)的VVERs型壓水堆、我國的田灣核電

4、廠。其目的是使一回路系統(tǒng)的材料均勻腐蝕減至最小和盡可能避免局部腐蝕開裂。 還要采取措施減少諸如氯離子、氟離子等侵蝕性元素進(jìn)入主冷卻劑。,對壓水反應(yīng)堆，應(yīng)向主冷卻劑中添加一定量的氫氣，抑制水的輻射分解而產(chǎn)生的氧，使氧含量降低到允許值；對VVERs型壓水堆，靠連續(xù)不斷的或周期性的向冷卻劑加氨經(jīng)輻射分解產(chǎn)生的氫來抑制水的輻射分解。 嚴(yán)格控制形成沸石的化學(xué)元素鈣、鎂、鋁、硅等，它們主要來自于補(bǔ)水中。 在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，可以通過維持一回路冷卻劑pH值恒定在6.9（3000C）以上以減少類似于Fe3O4的腐蝕產(chǎn)物在燃料包殼表面上沉積。,兩個(gè)壓水反應(yīng)堆核電廠的比較試驗(yàn)表明， pH值恒定在6.9（3000C）

5、 時(shí)，燃料包殼上的積垢要比在較低的pH值時(shí)少，而且管道和蒸汽發(fā)生器內(nèi)表面上輻射場的累積也更緩慢。 原pH值低的核電廠，在第二次和以后的燃料循環(huán)周期，提高pH值到6.9（3000C） 時(shí)，輻射場強(qiáng)度的增加停止了，新的燃料元件表面保持清潔，嚴(yán)重積垢的燃料元件表面僅保留原來殘留的沉積物。這對于冷卻劑pH值采用 6.9（3000C） 而不是較低的pH值更有說服力。,最近從卸出的燃料組件進(jìn)行的除垢分析工作表明，鐵酸鎳的結(jié)構(gòu)按化學(xué)計(jì)量規(guī)律變化；測量表明，在較高的pH值條件下溶解度趨向于增加，相應(yīng)最低溶解度溫度降低。這意味著腐蝕產(chǎn)物趨于沉淀在堆芯以外的表面上，而不是沉淀在燃料元件上。 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以預(yù)料：

6、pH值從6.9上升到7.3-7.5時(shí)將減小堆芯外輻射場。許多核電廠正進(jìn)行這方面的試驗(yàn)，以確定這是否可行。 總之，在循環(huán)末期提高pH值時(shí)（例如，保持鋰含量最低約為0.7mg/L），已觀察到輻射場較低；在增加氫氧化鋰濃度之前，必須考慮燃料包殼和材料的相容性。,8.2.3 控制限值、行動(dòng)準(zhǔn)則和糾正措施 水化學(xué)準(zhǔn)則的控制限值、行動(dòng)準(zhǔn)則和糾正措施與核電廠的運(yùn)行模式有關(guān)。 （1）核電廠運(yùn)行模式 表8-1列出的是一回路水化學(xué)準(zhǔn)則涉及的三種核電廠運(yùn)行模式。,表8-1 運(yùn)行模式,運(yùn)行模式的確定是以反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的熱工水力條件來劃分的。因?yàn)樗绊懰瘜W(xué)環(huán)境，也與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的運(yùn)行模式相一致。,控制參數(shù)與診

7、斷參數(shù) 控制參數(shù)：凡影響反應(yīng)堆運(yùn)行安全的重要化學(xué)參數(shù)。 首先應(yīng)該確定每個(gè)控制參數(shù)的限值。超出限值必須采取行動(dòng)，糾正存在的問題。,診斷參數(shù)：不直接影響運(yùn)行安全，但可能影響反應(yīng)堆材料、燃料包殼性能和輻射場積累，并可幫助化學(xué)工作者解釋水化學(xué)偏離正常值原因的其他化學(xué)參數(shù)。 “診斷”參數(shù)雖不具有行動(dòng)基準(zhǔn)，但也應(yīng)設(shè)預(yù)定限值。,（2）期望值和限值 1）期望值 為了設(shè)備運(yùn)行工況符合規(guī)范，在正常工況下應(yīng)達(dá)到的數(shù)值。 超出此值可推測為可能有異常，希望得到確認(rèn)和消除異常，使之盡早達(dá)到此值。 2）限值 表示必須遵守的值，并且超出此值時(shí)可能產(chǎn)生直接的事故或到了材料承受的極限。,（3）行動(dòng)基準(zhǔn)（準(zhǔn)則）：應(yīng)采取糾正措施的控

8、制參數(shù)限值，分3種行動(dòng)基準(zhǔn)。制定原則是在核電廠運(yùn)行過程中冷卻劑中的雜質(zhì)可合理地維持的最低水平。 行動(dòng)基準(zhǔn)不能代替水化學(xué)技術(shù)指標(biāo)，但應(yīng)與技術(shù)指標(biāo)上的要求相聯(lián)系?；瘜W(xué)限值和行動(dòng)基準(zhǔn)要與保護(hù)系統(tǒng)材料相適應(yīng)，確保燃料包殼的完整性和控制輻射場積累。 3種行動(dòng)基準(zhǔn)規(guī)定，如確認(rèn)控制參數(shù)超過限值，就應(yīng)采取糾正措施。,（4）行動(dòng)基準(zhǔn)1 行動(dòng)基準(zhǔn)1規(guī)定的參數(shù)值有一個(gè)區(qū)域，就是核電廠正常運(yùn)行的限值。 如運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)超過此值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，如果在這種條件下長期運(yùn)行有害于系統(tǒng)的可靠性，就要采取糾正水化學(xué)運(yùn)行的措施。如水化學(xué)中的一個(gè)參數(shù)超過行動(dòng)基準(zhǔn)1，采取的糾正措施為： 1）采取措施使參數(shù)在7d內(nèi)恢復(fù)到技術(shù)指標(biāo)上規(guī)

9、定的限值以內(nèi)。 2）如在7d之內(nèi)不能使超標(biāo)參數(shù)恢復(fù)到正常值，應(yīng)對此作出技術(shù)評審和實(shí)施糾正措施。這些糾正措施可能包括要求增加設(shè)備或改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備。,（5）行動(dòng)基準(zhǔn)2 行動(dòng)基準(zhǔn)2也規(guī)定了參數(shù)的限值，如運(yùn)行中的數(shù)據(jù)超過此限值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，如果在短期就能對系統(tǒng)的完整性構(gòu)成顯著的損害，就要迅速采取糾正措施，改變不正常的水化學(xué)條件，為此，如水化學(xué)中的一個(gè)參數(shù)超過行動(dòng)基準(zhǔn)2的限值，采取的措施為：,1）采取措施使超標(biāo)參數(shù)值在24 h內(nèi)降到行動(dòng)基準(zhǔn)2的限值以內(nèi)。 2）假若超標(biāo)參數(shù)值在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能降到行動(dòng)基準(zhǔn)2的限值以內(nèi)，則核電廠應(yīng)該有秩序地停堆并盡快地使反應(yīng)堆到達(dá)冷停堆條件，如在停堆之前水化學(xué)情況恢復(fù)到行動(dòng)

10、基準(zhǔn)2所要求的范圍內(nèi)，則反應(yīng)堆要提升到滿功率運(yùn)行。 3）超過了行動(dòng)基準(zhǔn)2規(guī)定的時(shí)間限值，實(shí)施了反應(yīng)堆停堆，此時(shí)首先應(yīng)對此事件做技術(shù)評審，并且在反應(yīng)堆重新啟動(dòng)之前采取相應(yīng)的糾正措施。,（6）行動(dòng)基準(zhǔn)3 在運(yùn)行過程中，如水化學(xué)的參數(shù)超過了行動(dòng)基準(zhǔn)3規(guī)定的限值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，繼續(xù)運(yùn)行將對核電廠極為不利，為此規(guī)定如一個(gè)參數(shù)超過行動(dòng)基準(zhǔn)3的限值，則應(yīng)采取措施為： 1）迅速地有秩序的停堆，并盡可能利用其他手段使冷卻劑溫度降至1200C。 2）由于達(dá)到行動(dòng)基準(zhǔn)3規(guī)定的條件迫使反應(yīng)堆停堆之后，應(yīng)該對此事件進(jìn)行技術(shù)上的審評，一定要求采取相應(yīng)的糾正措施后，反應(yīng)堆才能重新啟動(dòng)。,（7）糾正措施 在運(yùn)行過程中當(dāng)一個(gè)

11、參數(shù)接近或超過行動(dòng)基準(zhǔn)（1,2或3的）值時(shí)，糾正措施就應(yīng)該執(zhí)行。 糾正措施的方法取決于各核電廠的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)類別。每個(gè)核電廠應(yīng)根據(jù)本廠特別關(guān)心的問題預(yù)先制定糾正措施。以下是對帶有普遍性的幾點(diǎn)措施的建議。 1）將現(xiàn)有的分析結(jié)果與以前分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷是否一致，以確認(rèn)目前水化學(xué)所處的狀況； 2）確認(rèn)并切斷雜質(zhì)來源。,3）增加取樣和分析頻度以觀察水化學(xué)的短期趨勢，并且確認(rèn)接近或超過基準(zhǔn)值的化學(xué)參數(shù)分析結(jié)果的正確性。 4）確認(rèn)反應(yīng)堆冷卻劑凈化系統(tǒng)是否以可達(dá)到的最大流量在投入運(yùn)行，并確認(rèn)離子交換樹脂去除效率是否良好。,（8）水化學(xué)參數(shù)的極限 表8-2表8-12中列出了壓水堆核電廠三種運(yùn)行模式下的

12、水化學(xué)參數(shù)的限值和行動(dòng)基準(zhǔn)1的值，以及應(yīng)分析的化學(xué)參數(shù)。 當(dāng)然，這些規(guī)定或建議可以依據(jù)各自核電廠的特定情況加以修改。,表8-2 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)冷停堆時(shí)控制參數(shù)（反應(yīng)堆工況120）,表8-3 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)冷停堆時(shí)診斷參數(shù)（反應(yīng)堆工況120）,表8-4 表8-2和表8-3的糾正措施,表8-5 反應(yīng)堆（所有模式時(shí)）補(bǔ)給水中可形成沸石的元素的診斷參數(shù),表8-6 表5糾正措施,表8-7 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)啟動(dòng)控制參數(shù) （反應(yīng)堆次臨界工況120）,表8-8 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)啟動(dòng)診斷參數(shù) （反應(yīng)堆次臨界工況120）,表8-9 表8-7和表8-8的糾正措施指南,表8-10 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)功率運(yùn)行時(shí)控制參

13、數(shù)（反應(yīng)堆臨界）,表8-11 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)功率運(yùn)行時(shí)診斷參數(shù)（反應(yīng)堆臨界）,表8-12 表8-10和表8-11的糾正措施指南,8.2.4 確定水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) 8.2.4.1 影響一回路壓力邊界結(jié)構(gòu)材料均勻腐蝕和局部腐蝕的主要參數(shù) （1）溶解氧 從理想狀態(tài)講，反應(yīng)堆主冷卻劑中最好是完全沒有氧的存在，但這是不可能的。 現(xiàn)在是要求既合理又可能的降低冷卻劑中氧濃度至最小量，以減少反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的均勻和局部腐蝕。 所以，當(dāng)反應(yīng)堆加熱時(shí)就用加聯(lián)胺或排氣，以控制冷卻劑中溶解氧的濃度。,當(dāng)反應(yīng)堆功率運(yùn)行時(shí)，以向冷卻劑中加氫和減少補(bǔ)水中氧含量來控制冷卻劑中的氧濃度。 試驗(yàn)證明：典型的壓水堆冷

14、卻劑中的硼濃度為1100mg/L時(shí)，維持冷卻劑中氫氣含量在1415ml/kgH2O（STP）濃度就可抑制由于水的輻射分解產(chǎn)生的氧。 有關(guān)輻射分解形成氧的計(jì)算模式表明：當(dāng)反應(yīng)堆功率運(yùn)行時(shí)，氫的濃度維持在 1520ml/kgH2O（STP）時(shí)就可抑制形成H2O2、氧化性自由基和具有腐蝕性的 H2O。 由于氧或氧化性物質(zhì)也可從其他途徑進(jìn)入冷卻劑，所以冷卻劑中應(yīng)維持過量的氫。使反應(yīng)堆功率運(yùn)行時(shí)，冷卻劑中的氧濃度低于分析檢測限值（5g/L）。,（2）氯化物 奧氏體不銹鋼暴露于含有氧的高溫水中，又有氯離子的存在，將會(huì)導(dǎo)致材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。 準(zhǔn)則中確定氯離子濃度限值是基于奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂與氧和氯

15、離子濃度之間的相互關(guān)系。,（3）氟化物 文獻(xiàn)報(bào)道，氟離子也可導(dǎo)致壓水反應(yīng)堆不銹鋼結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力腐蝕開裂。為此在準(zhǔn)則中規(guī)定氟離子的限值。 Whyte和Picones的研究表明：僅僅是敏化的 奧氏體不銹鋼才對氟離子導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂是敏感的。 試驗(yàn)結(jié)果表明：導(dǎo)致不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂的最低氟離子濃度為10mg/L。當(dāng)試驗(yàn)溶液中含有硼酸時(shí)，未觀察到應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象，或許是有BF-離子形成的原因。 因此，在水化學(xué)技術(shù)指標(biāo)中確定氟離子限值是較低的。,（4）硫 某壓水堆核電廠的蒸汽發(fā)生器因科鎳-600合金傳熱管在一回路側(cè)發(fā)生了開裂，認(rèn)為這次事件是高濃度的硫化物引起的，并相信這種腐蝕是在冷停堆條件下發(fā)生的，為此，

16、建議定期分析冷卻劑中的硫化物。 為簡化分析手續(xù)，將硫化物氧化后作為硫酸鹽來分析。,（5） pH值 一致公認(rèn)，冷卻劑pH值對結(jié)構(gòu)材料的均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂有重大影響。 然而，如維持冷卻劑pH值在正常的技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，不會(huì)對壓水堆系統(tǒng)的完整性構(gòu)成危害。 pH值對輻射場積累的影響在第6章專門進(jìn)行了討論。,8.2.4.2 確定與燃料包殼相關(guān)的水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) Zr-4合金用作放置燃料芯塊的元件包殼，當(dāng)反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，它成為防止放射性裂變產(chǎn)物釋放的主要屏障。 因此，維持元件包殼的完整性是反應(yīng)堆運(yùn)行人員和核安全部門的主要目的。 現(xiàn)在從水化學(xué)角度討論影響元件包殼完整性的主要參數(shù)。,（1）溶解氧 降低冷卻

17、劑中溶解氧的濃度將會(huì)減少Zr-4合金的均勻腐蝕速率。 如前所述，冷卻劑中氧濃度當(dāng)反應(yīng)堆升溫階段可用向冷卻劑中加聯(lián)氨或排氣予以控制。當(dāng)反應(yīng)堆功率運(yùn)行時(shí)，用向冷卻劑中加氫和減少補(bǔ)給水中的氧含量以控制冷卻劑中氧濃度在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)。 降低氧濃度也可減少堆芯外一回路系統(tǒng)材料的腐蝕速率，從而也減少腐蝕產(chǎn)物在元件包殼表面上的沉積量。,（2）氟化物 Berry等人研究了氟化物對Zr-4合金腐蝕行為的影響后指出：如冷卻劑技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定氟離子濃度2mg/L，將不會(huì)對非沸騰系統(tǒng)的元件包殼的完整性構(gòu)成危害。 現(xiàn)在擬定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)中的氟離子限值遠(yuǎn)低于2 mg/L。,（ 3）鋁、鈣、鎂和硅 由于補(bǔ)給水不純的原因或者硼

18、酸純度不高，在反應(yīng)堆冷卻劑中可間斷地檢測到這些雜質(zhì)。 鋁、鈣和鎂的許多硅酸鹽和氧化物，其溶解度具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)。因此，它們將在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)溫度最高的部位即元件棒表面上優(yōu)先沉積。這種沉積可能使堆芯表面的沉積物致密；可能加重Zr-4合金的腐蝕，特別是在反應(yīng)堆有發(fā)生顯著沸騰的部位。 由于上述原因，應(yīng)定期對反應(yīng)堆補(bǔ)水中的鋁、鈣、鎂和硅進(jìn)行監(jiān)測。,（4）懸浮物 堆芯沉積物的積累率與冷卻劑中懸浮物的濃度有關(guān)。因此，應(yīng)該慎重地確定冷卻劑中懸浮物濃度的限值。 反應(yīng)堆功率運(yùn)行初期，如果冷卻劑中懸浮物濃度過高，這是由于反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)表面上的保護(hù)氧化膜沒有完全形成的結(jié)果。這可以延長反應(yīng)堆熱態(tài)試驗(yàn)時(shí)間并用含

19、高濃度鋰的冷卻劑來運(yùn)行以減少懸浮物的量。 但是如果鋰濃度過高，以及其他可提高冷卻劑pH值的物質(zhì)均能加大Zr-4合金的腐蝕速率。另外，在運(yùn)行時(shí)冷卻劑中氫的濃度偏低也能導(dǎo)致冷卻劑中懸浮物濃度的升高。,8.2.5 一回路水質(zhì)技術(shù)規(guī)范（限值） 反應(yīng)堆經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，冷卻劑中物質(zhì)會(huì)被活化產(chǎn)生感應(yīng)放射性；水在屏蔽射線的同時(shí)會(huì)發(fā)生分解；反應(yīng)堆內(nèi)各種材料會(huì)發(fā)生腐蝕（磨蝕）。 為保護(hù)核電廠中壓水堆結(jié)構(gòu)材料的完整性以及降低輻射場和輻射活化產(chǎn)物對環(huán)境的不利影響，要求嚴(yán)格控制一回路冷卻劑的水化學(xué)條件，冷卻劑的水質(zhì)指標(biāo)必須符合規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。,或者說，為了保證壓水反應(yīng)堆核電廠能夠較長時(shí)間安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，對冷卻劑質(zhì)

20、量提出了嚴(yán)格要求，對冷卻劑中添加劑，如中子吸收劑硼酸、pH調(diào)節(jié)劑氫氧化鋰（或氫氧化銨），溶解氫的加入量及運(yùn)行中的配比；對引起材料腐蝕的各類有害元素，如溶解氧、氯離子、氟離子等，都制定了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 這樣，壓水堆一回路冷卻劑、化學(xué)和容積控制系統(tǒng)都規(guī)定有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并明確的規(guī)定期望值和限定值的指標(biāo)，同時(shí)對它們各自的補(bǔ)給水也有嚴(yán)格要求。,一反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）功率運(yùn)行時(shí)水的質(zhì)量規(guī)范，見表8-13。,表8-13 壓水堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）功率運(yùn)行時(shí)水的質(zhì)量規(guī)范,在正常運(yùn)行時(shí)，另一壓水堆一回路冷卻劑水質(zhì)指標(biāo)見表8-14。,表8-14 壓水堆冷卻劑水質(zhì)指標(biāo),由于核電廠各自情況不同，表8-14與表8-13

21、列出的指標(biāo)不完全一致。表中數(shù)值有一定參考價(jià)值，但不可作為壓水堆運(yùn)行依據(jù)。,8.3 PWR二回路系統(tǒng)的水化學(xué)準(zhǔn)則 8.3.1 控制目標(biāo) （1）減少二回路系統(tǒng)設(shè)備的均勻腐蝕速率和在蒸汽發(fā)生器傳熱管管板和支撐板上的淤渣沉積量； （2）盡可能減少二回路系統(tǒng)設(shè)備，特別是蒸汽發(fā)生器傳熱管的局部腐蝕開裂，以提高核電廠的運(yùn)行安全性和可利用率。,8.3.2 控制限值、行動(dòng)準(zhǔn)則和糾正措施 二回路系統(tǒng)水化學(xué)準(zhǔn)則的控制限值、行動(dòng)準(zhǔn)則和糾正措施也與運(yùn)行模式有關(guān)。 （1）運(yùn)行模式 表8-15列出了蒸汽發(fā)生器的三種運(yùn)行模式與蒸汽發(fā)生器所處的熱工狀況。,表8-15 運(yùn)行模式,（2）行動(dòng)基準(zhǔn) 用氨-聯(lián)胺處理二回路水時(shí)，確定行動(dòng)

22、基準(zhǔn)和化學(xué)限值保護(hù)二回路系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器完整性，應(yīng)考慮以用量最小即可達(dá)到實(shí)效的要求。 以往核電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：運(yùn)行過程中如二回路水中雜質(zhì)濃度超過限值，將會(huì)對二回路系統(tǒng)，特別是蒸汽發(fā)生器構(gòu)成嚴(yán)重危害。因此，要及時(shí)采取糾正非正常水化學(xué)運(yùn)行的措施。 行動(dòng)基準(zhǔn)的劃分是以非正常水化學(xué)工況時(shí)控制參數(shù)的數(shù)值大小為依據(jù)的。,（3）行動(dòng)基準(zhǔn)1 迅速確認(rèn)和找出水質(zhì)超標(biāo)的原因，但不必降低反應(yīng)堆運(yùn)行功率，采取的措施為： 1）在確認(rèn)某參數(shù)偏離正常值之后，應(yīng)在一周內(nèi)使該參數(shù)恢復(fù)到正常值以內(nèi)。 2）如確認(rèn)偏離參數(shù)不能在一周內(nèi)恢復(fù)到正常值以內(nèi)，偏離值繼續(xù)增大到行動(dòng)基準(zhǔn)2的值時(shí)，就應(yīng)采取與行動(dòng)基準(zhǔn)2相適應(yīng)的措施。,（4）行動(dòng)

23、基準(zhǔn)2 當(dāng)采取糾正措施時(shí)，應(yīng)同時(shí)降功率以使系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕減至最小，降低功率應(yīng)減少蒸汽發(fā)生器過熱和在縫隙處的熱負(fù)荷以減少腐蝕性化學(xué)物質(zhì)在此處的濃集。 當(dāng)糾正雜質(zhì)來源時(shí)，應(yīng)提供足夠系統(tǒng)流量以維持運(yùn)行。降低功率一般是降到滿功率的30%或更低些。 采取的措施為：,1）在執(zhí)行行動(dòng)基準(zhǔn)2的措施的4h以內(nèi)，要將功率降到適宜水平(一般是30%或更低)。 2）使參數(shù)偏離值在100 h內(nèi)恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，如偏離繼續(xù)增大到行動(dòng)基準(zhǔn)3的值時(shí)就應(yīng)該按行動(dòng)基準(zhǔn)3的規(guī)定執(zhí)行。,（5）行動(dòng)基準(zhǔn)3 在二回路水化學(xué)嚴(yán)重超標(biāo)情況下，如核電廠繼續(xù)運(yùn)行，可能導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器迅速腐蝕而失效。為了避免雜質(zhì)繼續(xù)進(jìn)入和消除有害雜質(zhì)進(jìn)一步濃集，核

24、電廠應(yīng)停堆。采取的措施為: 確認(rèn)二回路水化學(xué)偏離到行動(dòng)基準(zhǔn)3的值時(shí)，在4 h之內(nèi)應(yīng)將反應(yīng)堆停堆并且以充排方式對系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器進(jìn)行清洗，然后重新充水直到二回路水達(dá)到正常值。 清洗時(shí)，蒸汽發(fā)生器是處于熱態(tài)還是朝冷停堆狀態(tài)過渡，這取決于二回路水中超標(biāo)有害雜質(zhì)對蒸汽發(fā)生器腐蝕影響的程度。,（6）糾正措施 當(dāng)二回路水中某一參數(shù)達(dá)到行動(dòng)基準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)該執(zhí)行糾正措施。 每個(gè)核電廠都應(yīng)根據(jù)本廠特點(diǎn)和關(guān)注的問題預(yù)先制定糾正措施的程序。現(xiàn)提出帶有通用性的幾點(diǎn)措施建議：,1）將現(xiàn)有各種分析結(jié)果與連續(xù)檢測儀的讀數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否一致。 2）確認(rèn)并切斷雜質(zhì)來源。 3）加大蒸汽發(fā)生器排污量到最大值以去除有害雜質(zhì)。 4）

25、增加取樣和分析頻度以觀察水化學(xué)在短期內(nèi)的發(fā)展趨勢，并且確認(rèn)化學(xué)參數(shù)接近或超過基準(zhǔn)值的分析結(jié)果的正確性。,（7）水化學(xué)參數(shù)的限值 包括壓水堆核電廠三種運(yùn)行模式下的水化學(xué)參數(shù)的限值、行動(dòng)基準(zhǔn)值，非正常水化學(xué)工況下的糾正措施，應(yīng)分析的化學(xué)參數(shù)和設(shè)置化學(xué)參數(shù)的理由。 1）冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)（930C）模式 冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)模式下蒸汽發(fā)生器的水質(zhì)控制參數(shù)和給水控制參數(shù)見表8-16和表8-17。,表8-16 冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)模式蒸汽發(fā)生器的水質(zhì)控制參數(shù),表8-17 冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)模式給水控制參數(shù),2）確定二回路水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) 見8.3.3 3）冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)模式下的糾正措施 如表8-18所示。,表

26、8-18 冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)的糾正措施,4）升溫（93，5%功率）運(yùn)行模式 給水取樣和蒸汽發(fā)生器排污水樣的升溫運(yùn)行模式下，控制參數(shù)如表8-19、表8-20所示。,表8-19 給水取樣的升溫控制參數(shù),表8-20 蒸汽發(fā)生器排污水的升溫控制參數(shù),5）確定二回路水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) 見8.3.3 6）糾正措施指南升溫 如表8-21所示。,表21 糾正措施指南升溫,7）功率運(yùn)行（5%）模式 給水水樣的功率運(yùn)行（5%）模式下控制參數(shù)如表8-22所示。,表8-22 給水水樣的功率運(yùn)行（5%）控制參數(shù),給水水樣的功率運(yùn)行（5%）診斷參數(shù)如表8-23所示。,表8-23 診斷參數(shù),排污水樣的功率運(yùn)行如表8-24所

27、示。,表8-24 排污水樣的功率運(yùn)行（5%）,8）確定二回路水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) 見8.3.3 9）糾正措施指南功率運(yùn)行 如表8-258-27所示。,表8-25 給水超標(biāo)參數(shù)糾正措施-功率運(yùn)行,表8-26 蒸汽發(fā)生器 排污超標(biāo)參數(shù)糾正措施-功率運(yùn)行,表8-27 冷凝水超標(biāo)參數(shù)糾正措施-功率運(yùn)行,8.3.3 確定水化學(xué)技術(shù)參數(shù)的依據(jù) 8.3.3.1 冷停堆/濕態(tài)保養(yǎng)模式 (1) pH值 用聯(lián)氨溶液使蒸汽發(fā)生器水中的pH值維持在9.810.5（250C），以便在蒸汽發(fā)生器材料表面形成保護(hù)膜，阻止蒸汽發(fā)生器的腐蝕。 如系統(tǒng)含有銅合金部件，在升溫之前，pH值應(yīng)降低到8.59.2。,(2)聯(lián)氨 聯(lián)氨是一

28、種除氧劑，而且可抑制鐵類金屬的均勻和局部腐蝕。 在蒸汽發(fā)生器水中，聯(lián)胺濃度維持在75200 mg/L，聯(lián)氨溶液pH值大于9.8，可使金屬表面上的保護(hù)膜得以增強(qiáng)。 (3)鈉 維持水中鈉含量低于1 000g/L，以保證在堆啟動(dòng)之前水中的污染不超過允許水平。如超過1 000g/L，則蒸汽發(fā)生器應(yīng)先排水，然后再充符合要求的水。,(4)溶解氧 溶解氧增加鐵表面的腐蝕速率而且使因科鎳-600和因科鎳-690合金易發(fā)生點(diǎn)蝕。因此在充水時(shí)，氧濃度應(yīng)低于100g/L，而補(bǔ)水中的氧含量也應(yīng)在限值以內(nèi)。 (5)氯離子 在冷停堆條件下，氯離子可加速因科鎳-600和因科鎳-690合金的點(diǎn)腐蝕，如蒸汽發(fā)生器水中氯離子濃度

29、超過1 000g/L，則應(yīng)將蒸汽發(fā)生器中的水排盡，再充符合要求的水。,(6)硫酸鹽 當(dāng)冷停堆工況下，硫酸鹽可加速因科鎳-600和因科鎳-690合金的局部腐蝕，如蒸汽發(fā)生器水中硫酸鹽的濃度超過1 000g/L，則應(yīng)將蒸汽發(fā)生器中的水排盡，再充符合要求的水。,8.3.3.2 升溫（93，反應(yīng)堆功率在5%）模式 (1)陽離子電導(dǎo)率 陽離子電導(dǎo)率是指示水中溶解的陰離子總量，它的值應(yīng)與分析所獲得的強(qiáng)陰離子總量的結(jié)果相適應(yīng)。,(2)溶解氧 為了減少碳鋼的腐蝕到最低水平，應(yīng)該控制氧含量，在輔助給水中的氧濃度應(yīng)低于100g/L，這可用足夠的聯(lián)氨處理達(dá)到； 在熱態(tài)備用工況下，蒸汽發(fā)生器排污水中的氧含量應(yīng)低于可探

30、測水平（5g/L，比色法)，控制補(bǔ)水中的氧含量也可達(dá)到。,(3)硫酸鹽 酸性和堿性溶液中的硫酸鹽可引起因科鎳-600合金的晶間腐蝕，硫酸鹽也可促使因科鎳-600合金發(fā)生點(diǎn)腐蝕，它與氯離子一起能促進(jìn)縫隙處中非保護(hù)性的四氧化三鐵的增加。 在傳熱條件下，硫酸鹽將會(huì)隱藏起來。 因此，在提升功率之前應(yīng)控制水中硫酸鹽的含量。,(4)鈉 鈉來源于冷凝器的泄漏、補(bǔ)水或凝結(jié)水精處理裝置的再生劑等化學(xué)藥品。 氫氧化鈉對汽輪機(jī)材料和蒸汽發(fā)生器傳熱管有腐蝕作用。 為此對水中鈉含量甚為關(guān)注。,(5)氯 氯離子可促進(jìn)縫隙區(qū)非保護(hù)性的四氧化三鐵的生成（凹陷腐蝕），而且也引起因科鎳-600合金的點(diǎn)腐蝕。 因此，當(dāng)提升功率時(shí)要

31、嚴(yán)格控制氯離子含量，以限制它可能在有關(guān)部位隱藏起來。,(6) 聯(lián)氨 為控制輔助給水帶進(jìn)的氧量，應(yīng)維持水中聯(lián)氨量是氧量的3倍；使排污水中氧含量為5g/L。 聯(lián)氨一般是加到冷凝水貯罐或輔助給水回路，聯(lián)氨的劑量應(yīng)根據(jù)實(shí)測的水中氧含量和水量而定。,8.3.3.3 功率運(yùn)行（ 5%）模式 (1) pH值 確定給水pH值的范圍取決于給水系統(tǒng)的材料。 氨是揮發(fā)性的，通常用作控制給水pH的堿化劑，其他胺，如嗎啉也可用于調(diào)節(jié)二回路水化學(xué)參數(shù)。聯(lián)胺熱分解生成氨將影響水的pH值。,采用鐵體系的給水系統(tǒng)的核電廠運(yùn)行時(shí)，給水的pH值要求維持在9.39.6范圍內(nèi)，有銅合金材料的給水系統(tǒng)，給水pH值應(yīng)是8.89.2。 給水

32、pH值在上述范圍內(nèi)運(yùn)行，有助于維持給水系統(tǒng)的長期完整性，并能使向蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)移的腐蝕產(chǎn)物量達(dá)到最小。,如果核電廠的給水系統(tǒng)是由單一的鐵體系材料所組成，并設(shè)置了冷凝凈化器，如僅考慮有利于雜質(zhì)轉(zhuǎn)移，運(yùn)行時(shí)，給水的pH值維持在9.09.6是允許的。 但是要認(rèn)識到，給水的pH值9.3，對冷凝水凈化系統(tǒng)中的離子交換樹脂的交換容量消耗非常大。每個(gè)電廠應(yīng)評估本廠具有的腐蝕產(chǎn)物和離子雜質(zhì)數(shù)據(jù)，從全局利益考慮來確定給水的pH值范圍。,蒸汽發(fā)生器排污水的pH值在沒有顯著雜質(zhì)侵入，也沒有一回路冷卻劑向二回路泄漏時(shí)，可通過給水的氨和聯(lián)氨濃度來控制。 因?yàn)槿珦]發(fā)處理法對強(qiáng)的離子化雜質(zhì)不具備緩沖能力，因此，可采用以水中氨

33、量計(jì)算的pH值與該水溶液實(shí)測pH值相比較，來判斷蒸汽發(fā)生器總體水中存在的酸性或堿性雜質(zhì)濃度。,(2)陽離子電導(dǎo)率 陽離子電導(dǎo)率可用來檢測侵入的可溶性陰離子雜質(zhì)。它的值應(yīng)與用分析所取得的強(qiáng)陰離子濃度值相適應(yīng)，并可確定它們之間差異的原因。,根據(jù)核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，排污水的陽離子電導(dǎo)率的值定為0.8S/cm。 冷凝器微量泄漏或其他形式的雜質(zhì)污染，在蒸汽發(fā)生器腐蝕之前，雜質(zhì)量就可達(dá)到行動(dòng)基準(zhǔn)1的值。 陽離子電導(dǎo)率在27S/cm，就應(yīng)按行動(dòng)基準(zhǔn)2采取措施。因?yàn)檫@種雜質(zhì)水平，在核電廠滿功率運(yùn)行工況下，就會(huì)出現(xiàn)凹陷腐蝕。 為了使蒸汽發(fā)生器的腐蝕降至最小，如排污水的陽離子電導(dǎo)率超過7S/cm，就應(yīng)按行動(dòng)基準(zhǔn)3采取

34、措施。,(3)鈉 根據(jù)核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定鈉的限值，如超過行動(dòng)基準(zhǔn)2排污水的限值，就會(huì)增加因科鎳-600和因科鎳-690合金傳熱管苛性應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，這也是根據(jù)鈉對鎳基合金苛性應(yīng)力腐蝕開裂影響的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)而下的判斷。,(4)氯離子 氯離子對處于蒸汽發(fā)生器運(yùn)行工況條件下的鋼鐵材料是腐蝕性雜質(zhì)，其他強(qiáng)酸性的為硫酸鹽（SO42-），也是腐蝕性的。然而，它們對材料的腐蝕性由腐蝕劑的強(qiáng)度所支配。它們有能力擴(kuò)散到腐蝕界面而且在縫隙處濃集。 從發(fā)生凹陷腐蝕的蒸汽發(fā)生器取出的傳熱管管板和支撐縫隙處樣品的分析結(jié)果表明：縫隙處的氯離子濃度超過4 000 mg/L，在縫隙處形成如此高的氯離子

35、濃度是由于局部熱工水力條件所致。,氯化物可在縫隙區(qū)形成酸性環(huán)境，試驗(yàn)表明：處于酸性環(huán)境的氯離子是非保護(hù)性四氧化三鐵增長的主要因素。如水溶液中存在著可還原性物質(zhì)氧，二價(jià)銅和二價(jià)鎳能促使在縫隙處形成酸性環(huán)境。,(5)硫酸鹽(SO42-) 在蒸汽發(fā)生器運(yùn)行工況下，硫酸鹽可促使因科鎳600合金發(fā)生晶間腐蝕。這種腐蝕在酸性或堿性環(huán)境均可發(fā)生。 硫酸鹽亦可使因科鎳-600合金發(fā)生點(diǎn)腐蝕而且加速鋼鐵材料的腐蝕。 硫酸鹽在傳熱條件下可以隱藏起來，運(yùn)行溫度下它的溶解度不大，為此，在化學(xué)準(zhǔn)則中應(yīng)對硫酸鹽量的限制定得較低。,(6)硅 硅可在汽輪機(jī)內(nèi)沉積，亦可形成硅酸鹽沉積于蒸汽發(fā)生器內(nèi)，所以在準(zhǔn)則中規(guī)定含量為300

36、g/L，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，此量級的硅不會(huì)對材料構(gòu)成腐蝕問題。,(7)溶解氧 控制水中氧含量和pH值，可使形成的腐蝕產(chǎn)物和轉(zhuǎn)移量達(dá)到最小值。 要連續(xù)監(jiān)測給水和冷凝水中溶解氧。若冷凝水中氧含量超過準(zhǔn)則中規(guī)定的限值，就應(yīng)按行動(dòng)基準(zhǔn)2采取措施。,在溫度高于1000C的水中，如無其他促使材料腐蝕的物質(zhì)存在，水中溶解的氧可在碳鋼表面上形成不透水可自身修復(fù)的四氧化三鐵保護(hù)膜；如水溶液中含有鎳、鈷、釩和氯化物則形成沒有保護(hù)膜性能的四氧化三鐵。如非保護(hù)膜性的四氧化三鐵成線性增加，最終將會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器傳熱管因凹陷腐蝕而破裂。 最近實(shí)驗(yàn)室的研究表明，二價(jià)銅的氯化物或氧化物均為該腐蝕類型的加速劑。在有氧存在的中性氯化物

37、水溶液中也可形成非保護(hù)膜的四氧化三鐵。,(8)鐵 監(jiān)測水中鐵的總量，可以定量地判斷腐蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移和蒸汽發(fā)生器內(nèi)淤渣的積累，以及給水系統(tǒng)的腐蝕情況。 給水技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定鐵的量為20g/L是基于許多核電廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。,(9)銅 監(jiān)測水中總銅量，可以定量地判斷腐蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，蒸汽發(fā)生器中淤渣的積累，以及給水系統(tǒng)的腐蝕情況。 給水技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定銅含量為2g/L，是基于許多核電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。,(10)聯(lián)氨 依據(jù)反應(yīng)條件，氧與聯(lián)氨反應(yīng)可生成水和氮。 在給水系統(tǒng)條件下，氧與聯(lián)氨的反應(yīng)可以認(rèn)為是在金屬氧化物或氫氧化物的表面上進(jìn)行的。反應(yīng)的速率隨pH值、過剩聯(lián)氨量，溫度而增加，可能還取決于接觸的表面。 如杜絕空

38、氣向系統(tǒng)的泄漏，又用聯(lián)氨作為氧的清除劑就可減少材料的腐蝕。材料腐蝕速率降低，就可減少向蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)移的腐蝕產(chǎn)物量。,在蒸汽發(fā)生器運(yùn)行溫度下，聯(lián)氨分解成氨并與蒸汽一起進(jìn)入冷凝器，氨就溶于冷凝水中，有助于冷凝水pH值的控制，然而對銅合金系統(tǒng)，必須防止過剩的氨。,8.3.4 WANO化學(xué)指標(biāo)CPI 為了不斷地改善核電廠的安全可靠性，保證其核電廠安全可靠的運(yùn)行，在美國核動(dòng)力運(yùn)行研究所(INPO)和國際電力生產(chǎn)和配電者協(xié)會(huì)(UNIPEDE)的大力支持下，由英國中央電力管理局主席馬歇爾倡議，于1989年5月15日在莫斯科成立了世界核電運(yùn)行組織（WANO) 。,WANO組織通過WANO成員，利用其制定國際上

39、通用的性能指標(biāo)，進(jìn)行統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)，有利于加強(qiáng)核電技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和事故情報(bào)的交流，從而不斷提高世界核電廠的安全可靠性，為核電廠的安全可靠運(yùn)行作出了很大的貢獻(xiàn)。,WANO組織成立后，立即制定了以下幾個(gè)指標(biāo)供各成員電廠使用： 1）機(jī)組能力因子(UCF)； 2）非計(jì)劃能力損失因子(UCL)； 3）7000 h反應(yīng)堆臨界時(shí)非計(jì)劃自動(dòng)緊急停堆數(shù)(UA7)； 4）安全系統(tǒng)性能(SPx)，包括高壓安全注入系統(tǒng)性能(SPl)、輔助給水系統(tǒng)性能(SP2)和應(yīng)急交流電系統(tǒng)性能(SP5)； 5）熱性能（TPI)，現(xiàn)已被取消；,6）燃料可靠性(FRI)； 7）化學(xué)指標(biāo)(CPI)； 8）集體輻射照射(CRE)； 9）放射性

40、固體廢物體積(RWV)，現(xiàn)已被取消； 10）工業(yè)安全事故率(ISA)。 根據(jù)WANO指標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用情況和積累的經(jīng)驗(yàn)反饋，WANO組織決定更新最初制定的指標(biāo)體系，從而進(jìn)一步提高核電廠的安全可靠性。,化學(xué)指標(biāo)(CPI)是WANO組織制定的核電廠運(yùn)行10項(xiàng)性能指標(biāo)體系之一，對于加強(qiáng)核電廠水化學(xué)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和事故情報(bào)的交流十分有利。,8.3.5 二回路水質(zhì)技術(shù)規(guī)范（限值） 為保護(hù)核電廠中壓水堆結(jié)構(gòu)材料的完整性以及對環(huán)境的不利影響，要求嚴(yán)格控制二回路的水化學(xué)條件，水質(zhì)指標(biāo)必須符合規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 壓水堆二回路蒸汽發(fā)生器給水、排污水都規(guī)定有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并明確規(guī)定期望值和限定值的指標(biāo)，同時(shí)對它們各自的補(bǔ)給水也有

41、嚴(yán)要求。即便是對三次冷卻水和沉淀后的原水也要求給出常規(guī)的控制標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。,為了防止表面腐蝕、改善沉積物的性質(zhì)以及抵消在蒸汽發(fā)生器給水系統(tǒng)內(nèi)濃集的化學(xué)雜質(zhì)的腐蝕作用，二回路給水的質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。,例一 二回路（功率運(yùn)行）給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為： pH值（鐵系，250C） 9.39.6 pH值（鐵/銅體系，250C） 8.89.2 陽離子電導(dǎo)率（陽離子交換柱后） 0.3S/cm 鐵 15g/L 銅 2g/L 除氧器出口含氧量 10g/L 聯(lián)胺 40g/L,蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為： pH值（鐵系，250C） 9.09.5 pH值（鐵/銅體系，250C） 8.59.0 陽離子電導(dǎo)率（陽離子交換柱后） 1S

42、/cm Na+ 50g/L Cl- 50g/L SO42- 50g/L,采用化學(xué)水處理系統(tǒng)（包括除鹽系統(tǒng)）對二回路給水進(jìn)行處理時(shí)，經(jīng)混床后除鹽水（作為補(bǔ)給水）的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)： 硅酸 20g/L Cl- 50g/L 電導(dǎo)率 0.3S/cm pH值（250C） 6.08.0 為此，必須保證進(jìn)入離子交換器的原水水質(zhì)符合一定指標(biāo)-做好預(yù)處理。,例二 表8-28是正常運(yùn)行的二回路水化學(xué)技術(shù)規(guī)范水質(zhì)指標(biāo),表8-28 正常運(yùn)行二回路水化學(xué)技術(shù)規(guī)范,表8-29也是二回路水質(zhì)指標(biāo)。,表8-29 二回路水質(zhì)指標(biāo),深度除鹽水常稱作去離子水或純水，其水的質(zhì)量規(guī)范見表8-30。,表8-30 除鹽水的質(zhì)量規(guī)范,例三

43、 化學(xué)調(diào)節(jié)的給水質(zhì)量規(guī)范見表8-31。,表8-31 給水的質(zhì)量規(guī)范（功率運(yùn)行）,凝汽器是水-汽回路中的負(fù)壓部分，凝結(jié)水的質(zhì)量規(guī)范見表8-32。,表8-32 凝結(jié)水的質(zhì)量規(guī)范（功率運(yùn)行）,蒸汽發(fā)生器排污水的質(zhì)量規(guī)范見表8-33。,表8-33 蒸汽發(fā)生器排污水的質(zhì)量規(guī)范（功率運(yùn)行）,8.4 蒸汽發(fā)生器的化學(xué)管理 8.4.1 蒸汽發(fā)生器的保養(yǎng) （1）蒸汽發(fā)生器運(yùn)行期間的保養(yǎng) 蒸汽發(fā)生器的管子破損，將嚴(yán)重影響反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。 解決此問題的關(guān)鍵在于加強(qiáng)水化學(xué)管理，即嚴(yán)格控制蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水質(zhì)指標(biāo)，及時(shí)采取糾正措施，設(shè)立診斷中心，對蒸汽發(fā)生器實(shí)行水化學(xué)綜合評價(jià)。 否則，任何先進(jìn)的設(shè)計(jì)和耐腐蝕的管材，

44、也難于保證蒸汽發(fā)生器的安全運(yùn)行。,蒸汽發(fā)生器二次側(cè)爐水的pH值一般應(yīng)維持在堿性范圍內(nèi)（pH值為9.39.6），為此需添加磷酸鹽或揮發(fā)性堿等，后者統(tǒng)稱為揮發(fā)性處理。 目前這兩種方法均在應(yīng)用，也都出現(xiàn)過一些問題。,早期壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器二回路采用的是磷酸鹽工況（主要是協(xié)調(diào)磷酸鹽處理）。,全揮發(fā)性法（All volatile treatment）的pH值控制： 全揮發(fā)的水處理，即向水-汽回路中加入揮發(fā)性堿性物質(zhì)，如氨水來調(diào)節(jié)pH值，但由于氨具有揮發(fā)性，其中一部分在凝汽器以氨的氣態(tài)形式被除掉。為了保持蒸汽發(fā)生器給水的pH值（9.69.8），在凝結(jié)水泵出口處經(jīng)常加入適當(dāng)?shù)陌彼?。加入嗎啉、乙醇胺也可調(diào)

45、節(jié)pH值。 這種方法不像磷酸鹽法那樣，能夠使結(jié)垢的鈣、鎂等離子生成松軟淤渣，要求補(bǔ)水中的雜質(zhì)含量越少越好。,（2）蒸汽發(fā)生器停用期間的保養(yǎng) 蒸汽發(fā)生器停用期間的保養(yǎng)，分濕保養(yǎng)和干保養(yǎng)。 1）濕保養(yǎng) 是向蒸汽發(fā)生器充注經(jīng)化學(xué)處理的除氧水，嚴(yán)格控制溶解氧含量小于0.1 mg/L，以防止局部腐蝕，并將系統(tǒng)置于氮?dú)獗Ｗo(hù)下。,2）干保養(yǎng) 將蒸汽發(fā)生器在氮?dú)獗Ｗo(hù)下疏水。 干保養(yǎng)時(shí)，氮?dú)獾膲毫Σ坏玫陀?.2105Pa。 在冷停堆狀態(tài)(約為600C)下也能進(jìn)行干保養(yǎng)，先將蒸汽發(fā)生器的空氣抽盡，然后使設(shè)備處于氮?dú)獗Ｗo(hù)下。 如果正值蒸汽發(fā)生器維修期間，則不必置于氮?dú)獗Ｗo(hù)下。排水后，用熱的干燥空氣將蒸汽發(fā)生器吹干，

46、然后隔離。,8.4.2 蒸汽發(fā)生器傳熱管的腐蝕損傷 因科鎳-合金雖有抗氯離子應(yīng)力腐蝕能力，卻不能防止苛性堿的晶間應(yīng)力苛性腐蝕。 蒸汽發(fā)生器的管子常因局部腐蝕而變薄，直至出現(xiàn)滲漏。 應(yīng)力和游離堿往往是蒸汽發(fā)生器的破損原因，而問題主要出在二回路側(cè)。,因此要提高金屬的穩(wěn)定性，需添加磷酸鹽或氫氧化氨和聯(lián)氨之類的揮發(fā)性堿，后者通稱為揮發(fā)性處理。 目前這兩種方法均在應(yīng)用，也都出現(xiàn)過一些問題。 如奧布里希海姆和貝茨瑙核電廠采用揮發(fā)性處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器管子的應(yīng)力腐蝕裂紋。貝茨瑙核電廠將揮發(fā)性處理改為磷酸鹽處理的短期內(nèi)，發(fā)生了嚴(yán)重的蒸汽發(fā)生器管子晶間穿透現(xiàn)象，后來還發(fā)現(xiàn)了較嚴(yán)重的均勻腐蝕（管壁變?。┖忘c(diǎn)腐蝕

47、，所有這些穿透部位均起始于二回路側(cè)，而且大多由應(yīng)力加速的晶間腐蝕所致。 所破損的管子剖面的顯微照片表明，在兩種不同的水處理情況下，裂紋的裂狀卻很相似,1975年，有人調(diào)查了37個(gè)反應(yīng)堆中蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行情況，其中17個(gè)反應(yīng)堆采用揮發(fā)性處理，其他20個(gè)反應(yīng)堆用磷酸鈉處理。 調(diào)查后認(rèn)為，揮發(fā)性處理較磷酸鈉處理好，一些主要的壓水堆蒸汽發(fā)生器制造廠也傾向于采用揮發(fā)性處理。,用磷酸鹽進(jìn)行水處理時(shí)，管子破壞的原因可能是： (1)磷酸鹽對蒸汽發(fā)生器管子有直接侵蝕作用 即在運(yùn)行溫度下，循環(huán)蒸發(fā)過程中磷酸鹽的濃縮，可使因科鎳-600鈍化膜破壞，在死角和汽水兩相交界處尤為嚴(yán)重。而因科洛依則具有再鈍化的能力，故能較

48、好地抵抗這種侵蝕。,(2)磷酸鹽的濃縮析出Na3PO4 在蒸汽發(fā)生器運(yùn)行過程中，由于管段的干濕交替變化，可使磷酸鹽濃縮103倍以上，有的甚至可達(dá)105倍，在這種鹽分高度濃縮的區(qū)域，由于發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致腐蝕。,Na3PO4在水中的溶解度先隨水溫升高而增加，但超過200 0C后，溶解度急劇下降，3500C時(shí)，溶解度幾乎為零(見圖8-1)。,圖8-1 Na3PO4的溶解度,不同Na+/PO43-比例的磷酸鈉溶液，當(dāng)其濃度超過其溶解度時(shí)，固體則按圖8-2所示曲線的比例析出。溫度為3000C時(shí)，固相的Na+/PO43-比恰與液相相同，約為2.85。,圖8-2 不同Na+/PO43-比例的磷

49、酸鈉平衡體系（3000C）固、液相的組成（箭頭所示方向表示溶液中析出固體時(shí)其組成的變動(dòng)）,由此可見，若液相該比值小于2.85，則固相的Na+/PO43-將大于液相中相應(yīng)的比值，于是液相中產(chǎn)生了游離的NaOH（這里所提到的游離堿不包括磷酸鈉水解所生成的NaOH：Na3PO4+H2O=NaOH+Na2HPO4，該反應(yīng)是可逆的，當(dāng)爐水發(fā)生濃縮時(shí)，水中堿度能自動(dòng)降低，通常稱這種由水解生成的NaOH為束縛堿)，對材料的抗腐蝕性不利。,所以實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為防止產(chǎn)生游離堿，一般以Na+/PO43-為2. 6作為爐水控制的上限；其下限一般不應(yīng)低于2.3；否則，在析出固體時(shí)，水的pH值降低，甚至偏向酸性，會(huì)加速材

50、料的腐蝕。,(3)二回路化學(xué)反應(yīng) 貝茨瑙核電廠的蒸汽發(fā)生器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)，當(dāng)二回路冷凝器泄漏時(shí)，磷酸鈉不僅能與沉積的酸式碳酸鹽起反應(yīng): 3Ca(HCO3)2 +2Na3PO4=6NaOH+6CO2個(gè)+Ca3(PO4)2 (8-1) 而且還能與沉積的Fe3O4發(fā)生反應(yīng)生成堿: 3Fe3O4 +8Na3PO4+12H2O=Fe3(PO4)2 +6FePO4+24NaOH (8-2) 由此產(chǎn)生的堿性脆化很可能是管子損壞的原因。 此外，冷凝器的泄漏引入的氯離子的局部濃集，往往也是腐蝕的附加因素。,用揮發(fā)性堿調(diào)節(jié)pH值時(shí)，管子損壞的原因至今尚未搞清，但已發(fā)現(xiàn)，它對于因冷凝器泄漏等原因進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的游離堿沒有緩沖作用。,（4）熱工水力學(xué)條件的影響 除了上述原因外，尚受熱工水力學(xué)條件的影響。貝茨瑞核電廠管子缺陷大多出現(xiàn)在水流不充分區(qū)域。 此外，腐蝕產(chǎn)物淤渣大量沉積，埋在淤渣層中管段經(jīng)常發(fā)生干濕交替變化，使該管段的熱應(yīng)力也呈周期性變化，因淤