補(bǔ)充：一回路水化學(xué)管理

1、第五章補(bǔ)充：壓水堆一回路水化學(xué)管理 一回路水化學(xué)管理的目的 l 壓水反應(yīng)堆一回路水化學(xué)管理的目的包括：（1）保證一回路結(jié)構(gòu)材料和燃料組件材料的完整性；（2）抑制電站的輻射水平及放射性沉積物積累；（3）保證電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。l 水化學(xué)對(duì)反應(yīng)堆的運(yùn)行安全有重大的影響，具體表現(xiàn)在以下方面：（1）影響燃料包殼和一回路結(jié)構(gòu)材料的完整性；（2）影響堆芯外的輻射場(chǎng)從而影響人Sv的預(yù)先排定；（3）形成沉積物，因而降低傳熱效率和加劇局部腐蝕。 水化學(xué)管理的目標(biāo)l 結(jié)構(gòu)材料的局部腐蝕得到有效抑制l 使腐蝕產(chǎn)物的釋放達(dá)到盡可能少l 控制腐蝕產(chǎn)物的遷移和沉積，使一回路系統(tǒng)受到的污染盡可能小l 盡可能減少腐蝕產(chǎn)物在

2、堆芯和蒸汽發(fā)生器中的沉積l 有效抑制水的輻照分解和氧的產(chǎn)生水化學(xué)管理的主要內(nèi)容（1）可溶性中子吸收劑控制n在一回路冷卻劑中添加硼酸, 作為堆芯反應(yīng)性控制劑, 根據(jù)燃料的燃耗調(diào)整其濃度.n用化學(xué)容積系統(tǒng)或鋰、硼離子交換系統(tǒng)添加或去除多余的鋰或硼, 維持正常運(yùn)行指標(biāo).水化學(xué)管理的主要內(nèi)容（2）添加化學(xué)物質(zhì)用以抵消由輻解和結(jié)構(gòu)材料腐蝕產(chǎn)生的有害效應(yīng)，同時(shí)也用來(lái)抵消由化學(xué)補(bǔ)償引起的酸度偏離；n加氫抑水的輻照分解n加堿抵消硼酸引起的pH降低n加Zn抑制放射性核素的積累水化學(xué)管理的主要內(nèi)容（3）將促使材料、冷卻劑和保護(hù)性氧化膜品質(zhì)下降的化學(xué)雜質(zhì)濃度減至最低。n采用高純水或超純水作為補(bǔ)給水, 使回路中的雜質(zhì)

3、含量降至盡可能的低。特別控制氯等鹵族元素離子, 盡可能地避免局部腐蝕開(kāi)裂的可能. 確保燃料包殼和一回路系統(tǒng)壓力殼邊界屏障的完整性.n用凈化系統(tǒng)除去一回路冷卻劑中的雜質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物、裂變產(chǎn)物, 以維持水質(zhì)技術(shù)指標(biāo).n控制形成沸石的化學(xué)元素如鈣、鎂、鋁、硅等, 它們主要來(lái)源于補(bǔ)水.水化學(xué)管理的優(yōu)化l為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，某些化學(xué)參數(shù)的調(diào)整方向可能會(huì)相反。即，為實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)需要提高某參數(shù)的值，但該參數(shù)值的提高卻不利于另一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，水化學(xué)管理需要綜合考慮，優(yōu)化實(shí)施。l上述五個(gè)目標(biāo)中，優(yōu)先程度不同n保證一回路邊界和燃料包殼完整性是首要優(yōu)先任務(wù)n在保證一回路邊界和燃料包殼完整性的前提下，盡可能實(shí)現(xiàn)其它目標(biāo)

4、pH的優(yōu)化l控制pH范圍對(duì)抑制鎳合金腐蝕來(lái)說(shuō)是最佳的pH范圍，但對(duì)放射場(chǎng)抑制卻不是最佳。l某一水化學(xué)參數(shù)的控制不能解決所有的問(wèn)題，需要權(quán)衡利弊，優(yōu)化決策。幾個(gè)術(shù)語(yǔ)l 冷停堆（Cold shut-down） 反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)且冷卻劑溫度小于120 。l 堆啟動(dòng)狀態(tài)（Start-up） 反應(yīng)堆處于次臨界，但冷卻劑溫度大于120。l 功率運(yùn)行（Power operation） 反應(yīng)堆處于臨界且達(dá)到或處于滿功率狀態(tài)。l 異常工況 反應(yīng)堆在異常狀態(tài)下，控制參數(shù)在不同的行動(dòng)水平下一直處于限值以外?？刂茀?shù)和診斷參數(shù) l 控制參數(shù)n凡影響反應(yīng)堆運(yùn)行安全、需要嚴(yán)格控制的水化學(xué)參數(shù)定義為控制參數(shù)。n每個(gè)控制

5、參數(shù)被確定了限值。超出限值就必須采取行動(dòng)，糾正存在的問(wèn)題。l 診斷參數(shù)n對(duì)于雖不直接影響運(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(chǎng)積累，并可幫助化學(xué)工作者解釋水化學(xué)工況偏離正常值原因的其他化學(xué)參數(shù)定義為 “診斷參數(shù)”。u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。l期望值: 為了使設(shè)備運(yùn)行工況符合規(guī)范, 在正常工況下應(yīng)該達(dá)到的數(shù)值或希望達(dá)到的數(shù)值. 超出此值可推測(cè)為可能有異常.l限值: 必須遵守的值, 并且在超出這一數(shù)值時(shí)可能產(chǎn)生直接的事故或到了材料承受的極限. l對(duì)于那些不作為“OTS” (核電廠運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書)要求的參數(shù), 一般只定義一個(gè)限值, 而沒(méi)有規(guī)定超出限值的允許時(shí)間. l

6、對(duì)于以運(yùn)行技術(shù)規(guī)范名義要求的、且以核安全名義要求遵守的“OTS”參數(shù),則定義了超限值的允許時(shí)間和運(yùn)行模式.期望值和限值行動(dòng)基準(zhǔn)l水化學(xué)控制導(dǎo)則中根據(jù)控制參數(shù)和診斷參數(shù)的值所確定的應(yīng)采取的行動(dòng)行動(dòng)基準(zhǔn)l根據(jù)不同的情況，規(guī)定了三種行動(dòng)基準(zhǔn)l三種行動(dòng)基準(zhǔn)規(guī)定：如確認(rèn)控制參數(shù)超過(guò)限值，就應(yīng)采取糾正措施。行動(dòng)基準(zhǔn)1l 行動(dòng)基準(zhǔn)1規(guī)定的參數(shù)值有一個(gè)區(qū)域，如運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)超過(guò)此值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，在這種條件下長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的可靠性有害。因此要采取改正水化學(xué)運(yùn)行的措施，l 行動(dòng)基準(zhǔn)1規(guī)定的值通常是核電站正常運(yùn)行的限值。如水化學(xué)中的一個(gè)參數(shù)超過(guò)行動(dòng)基準(zhǔn)1，采取的糾正措施包括以下方面：（a）采取措施使該參數(shù)在7

7、天內(nèi)恢復(fù)到技術(shù)指標(biāo)上規(guī)定的限值以內(nèi)；（b）如在7天之內(nèi)不能使超標(biāo)參數(shù)恢復(fù)到正常值，應(yīng)對(duì)此做出技術(shù)評(píng)審和實(shí)行糾正措施，這種步驟可能要求增加設(shè)備或改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備。行動(dòng)基準(zhǔn)2l 行動(dòng)基準(zhǔn)2規(guī)定了參數(shù)的限值，如運(yùn)行中的數(shù)據(jù)超過(guò)此限值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，在短期內(nèi)就能對(duì)系統(tǒng)的完整性構(gòu)成顯著的損害，因此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(guò)行動(dòng)基準(zhǔn)2的限值，應(yīng)采取如下措施：（a）采取措施使超標(biāo)參數(shù)值在24小時(shí)內(nèi)降到行動(dòng)基準(zhǔn)2的限值以內(nèi)；（b）假若超標(biāo)參數(shù)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)，則核電站應(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)

8、到行動(dòng)基準(zhǔn)2要求的范圍內(nèi)，則反應(yīng)堆可提升到滿功率運(yùn)行；（c）超過(guò)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(duì)此事件作技術(shù)評(píng)審，并且在反應(yīng)堆重新啟動(dòng)之前應(yīng)采取相應(yīng)的糾正措施。行動(dòng)基準(zhǔn)3l 行動(dòng)基準(zhǔn)3規(guī)定了參數(shù)的限值，運(yùn)行過(guò)程中如果水化學(xué)的參數(shù)超過(guò)行動(dòng)基準(zhǔn)3的限值，從工程經(jīng)驗(yàn)判斷，繼續(xù)運(yùn)行將對(duì)核電站極為不利，為此規(guī)定如一個(gè)參數(shù)超過(guò)行動(dòng)基準(zhǔn)3的限值，則應(yīng)采取如下措施：（a）迅速地有秩序地停堆，并盡可能利用其他手段使冷卻劑溫度降至250（121）；（b）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(duì)此事件進(jìn)行技術(shù)審評(píng)，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)?？刂茀?shù)與

9、行動(dòng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)極限行動(dòng)基準(zhǔn)III行動(dòng)基準(zhǔn)II行動(dòng)基準(zhǔn)I惰性氣體總量正常運(yùn)行控制參數(shù)1控制參數(shù)2設(shè)計(jì)極限6小時(shí)內(nèi)停堆48小時(shí)內(nèi)停堆加強(qiáng)監(jiān)測(cè)惰性氣體總量大亞灣核電站放射化學(xué)規(guī)范及行動(dòng)基準(zhǔn)大亞灣核電站一回路冷卻劑的鋰運(yùn)行規(guī)范大亞灣核電站二回路SG排污口的運(yùn)行規(guī)范糾正措施l 在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)一個(gè)參數(shù)接近或超過(guò)基準(zhǔn)值，糾正措施就應(yīng)該執(zhí)行。l 糾正措施采取的方法取決于各核電站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)類別，每個(gè)核電站應(yīng)該根據(jù)本電站特別關(guān)心的問(wèn)題預(yù)先制定糾正措施的程序，以下提出帶有普遍性措施的幾點(diǎn)建議：將現(xiàn)有的分析結(jié)果與以前的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷是否一致，以確認(rèn)目前水化學(xué)所處的狀態(tài)；證實(shí)并切斷雜質(zhì)來(lái)源 ；增加取樣和分析

10、頻度以觀察水化學(xué)的短期趨勢(shì)，并且證實(shí)臨界化學(xué)參數(shù)分析結(jié)果的正確性；證實(shí)反應(yīng)堆冷卻劑凈化系統(tǒng)是否已達(dá)到的最大流量投入運(yùn)行，并確認(rèn)離子交換樹(shù)脂床凈化效率是否良好。水化學(xué)控制指標(biāo)和行動(dòng)基準(zhǔn)的制定原則 各核電站應(yīng)根據(jù)自己的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、采用的燃料包殼材料、結(jié)構(gòu)材料、蒸汽發(fā)生器種類和性能，特別是傳熱管的管材，根據(jù)以下原則制定水化學(xué)管理準(zhǔn)則和反應(yīng)堆不同運(yùn)行工況下的水化學(xué)指標(biāo)：（1）控制參數(shù) 由于各水化學(xué)參數(shù)對(duì)燃料包殼與一回路壓力邊界完整性、放射場(chǎng)及燃料性能的影響不同，水化學(xué)控制需要各電站根據(jù)自己的具體情況綜合考慮，確定水化學(xué)控制規(guī)范。由于燃料包殼與一回路壓力邊界完整性是最重要的，需優(yōu)先考慮，因此，對(duì)燃料包殼與

11、一回路壓力邊界完整性有直接影響的水化學(xué)參數(shù)應(yīng)被確定為控制參數(shù)，并給出其限值和行動(dòng)基準(zhǔn)。這些參數(shù)包括：Cl-，F(xiàn)-，SO42-，Li、溶解氧和溶解氫（2）診斷參數(shù)對(duì)燃料包殼與一回路壓力邊界完整性無(wú)直接影響，但對(duì)燃料性能或放射場(chǎng)有影響，并可幫助化學(xué)工作者解釋水化學(xué)工況偏離正常值原因的的水化學(xué)參數(shù)可確定為診斷參數(shù)。l 這些參數(shù)包括：B、電導(dǎo)率、pH 25、懸浮物、硅等l 診斷參數(shù)也應(yīng)給出限值，但無(wú)行動(dòng)基準(zhǔn)我國(guó)我國(guó)核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)堆功率運(yùn)行期間反應(yīng)堆功率運(yùn)行期間水水化學(xué)化學(xué)限值限值參數(shù)限值化驗(yàn)校核頻度硼酸（含硼ppm）0-2500連續(xù)、自動(dòng)進(jìn)行氫氧化鋰（含鋰ppm）0.7-2.2每周三次氫，m

12、L/kg H2O（STP）正常運(yùn)行（T100）25-50（推薦值25-35）連續(xù)，至少每周三次反應(yīng)堆容器要打開(kāi)頂蓋，計(jì)劃停堆前24h15Tl00，當(dāng)反應(yīng)堆容器要打開(kāi)頂蓋時(shí)5pH由硼酸和LiOH濃度決定每天、自動(dòng)進(jìn)行氯化物/ppm0.15每周一次氟化物/ppm0.15每周一次氧/ppm0.l0每周一次懸浮物/ppm1.0每周一次二氧化硅/ppm0.20每周一次鈣/ppm0.l0每周一次鎂/ppm0.l0每周一次鋁/ppm0.l0每周一次我國(guó)我國(guó)核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)堆冷卻劑補(bǔ)水的水化學(xué)參數(shù)反應(yīng)堆冷卻劑補(bǔ)水的水化學(xué)參數(shù)水化學(xué)參數(shù)水化學(xué)參數(shù)控制范圍控制范圍建議取樣頻率建議取樣頻率陽(yáng)離子電導(dǎo)率（陽(yáng)離

13、子電導(dǎo)率（2525），），S/cmS/cm1.01.01 1次次/ /周周pHpH（2525）6.0-8.06.0-8.01 1次次/ /周周溶解氧溶解氧/ /（mg/kgmg/kg）0.100.101 1次次/ /周周氯離子氯離子/ /（mg/kgmg/kg）0.100.101 1次次/ /周周氟離子氟離子/ /（mg/kgmg/kg）0.100.101 1次次/ /周周懸浮固體懸浮固體/ /（mg/kgmg/kg）0.100.101 1次次/ /周周總固體總固體/ /（mg/kgmg/kg）1.01.01 1次次/ /周周二氧化硅二氧化硅/ /（mg/kgmg/kg）0 .800 .801

14、 1次次/ /周周鋁鋁/ /（mg/kgmg/kg）0.020.021 1次次/ /周周鈣鈣/ /（mg/kgmg/kg）0 .020 .021 1次次/ /周周鎂鎂/ /（mg/kgmg/kg）0.020.021 1次次/ /周周在反應(yīng)堆運(yùn)行中, 不同的運(yùn)行模式下, 有不同的化學(xué)技術(shù)規(guī)范(限值) 大亞灣核電站一回路水化學(xué)技術(shù)規(guī)范無(wú)加藥調(diào)節(jié)的除鹽水是由純水制備系統(tǒng)生產(chǎn)的高純或超無(wú)加藥調(diào)節(jié)的除鹽水是由純水制備系統(tǒng)生產(chǎn)的高純或超純水純水, 供給一回路首次注水供給一回路首次注水, 運(yùn)行補(bǔ)水和二回路蒸發(fā)器、運(yùn)行補(bǔ)水和二回路蒸發(fā)器、凝結(jié)器等需要高純水的設(shè)備之用凝結(jié)器等需要高純水的設(shè)備之用. 無(wú)加藥調(diào)節(jié)的

15、除鹽水(補(bǔ)給水)技術(shù)規(guī)范AP1000AP1000功率運(yùn)行的一回路水質(zhì)要求功率運(yùn)行的一回路水質(zhì)要求電導(dǎo)率電導(dǎo)率由硼酸和堿化劑濃度決定，期望值：由硼酸和堿化劑濃度決定，期望值：1-40S/cm(25)1-40S/cm(25)pHpH有硼酸和堿化劑濃度決定，期望值范圍（有硼酸和堿化劑濃度決定，期望值范圍（25)25)：4.24.2（高（高硼酸濃度時(shí)）硼酸濃度時(shí)）-10.5-10.5（低硼酸濃度時(shí)）。在正常運(yùn)行溫（低硼酸濃度時(shí)）。在正常運(yùn)行溫度下，應(yīng)大于或等于度下，應(yīng)大于或等于5 5。. .O O2 2(1)(1)最大最大0.1ppm0.1ppmClCl-(2)-(2)最大最大0.15ppm0.15p

16、pmF F-(2)-(2)最大最大0.15ppm0.15ppmH H2 2(3)(3)25-50cm25-50cm3 3(STP)/kg H2O(STP)/kg H2O懸浮物懸浮物(4)(4)最大最大0.2ppm0.2ppmpHpH控制控制(Li7OH)(Li7OH)(5)(5)按照燃料廠家合同條款，按照燃料廠家合同條款，LiLi與硼酸協(xié)調(diào)控制。與硼酸協(xié)調(diào)控制。硼酸硼酸以以B B計(jì)，計(jì)，0-4000ppm0-4000ppm二氧化硅二氧化硅(6)(6)最大最大1.0ppm1.0ppm鋁鋁(6)(6)最大最大0.05ppm0.05ppm鈣鈣+ +鎂鎂(6)(6)最大最大0.05ppm0.05ppm

17、鎂鎂(6)(6)最大最大0.025ppm0.025ppmZnZn(7)(7)最大最大0.04ppm0.04ppm秦山核電站秦山核電站堆冷卻劑系統(tǒng)水化學(xué)技術(shù)規(guī)定堆冷卻劑系統(tǒng)水化學(xué)技術(shù)規(guī)定參數(shù)參數(shù)單位單位規(guī)定規(guī)定電導(dǎo)電導(dǎo)S/cm(25)S/cm(25)1-401-40pHpH，25255.45.4 - - l0.5l0.5溶解氧溶解氧ppmppm0.l0.l氯化物氯化物ppmppm0.l0.l懸浮物懸浮物ppmppm1.01.0顆粒大小顆粒大小mm2525LiOHLiOHp ppmpm LiLi-7-70.220.22 - - 2.22.2硼酸硼酸ppm Bppm B0 0 - - 2400240

18、0氫氫mL/kg HmL/kg H2 2O(STP)O(STP)2525 - - 3535比活度比活度Bq/LBq/L2.62.610108 8水質(zhì)化學(xué)技術(shù)規(guī)范確定的依據(jù)硼 l硼濃度要根據(jù)反應(yīng)性控制需要調(diào)整。在反應(yīng)堆停堆、起動(dòng)時(shí)保持較高的硼濃度, 但隨著燃料燃耗的加深, 硼濃度降低. l由于硼濃度太高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致正的冷卻劑溫度系數(shù)，硼濃度不能太高。因此， 硼濃度在一定的范圍內(nèi)變化。l不同的反應(yīng)堆的硼濃度上限不同。大多數(shù)壓水反應(yīng)堆的硼濃度上限為2000-2500ppm，如秦山核電站。一些反應(yīng)堆，如AP1000和大亞灣核電站，硼濃度上限為4000mg/kg.鋰lLi的添加是pH控制的需要，作為堿化劑

19、LiOH的添加的。l0.7-3.5ppm范圍內(nèi)，Li濃度升高有利于抑制不銹鋼或Inconel合金等的PWSCC。lLi濃度超過(guò)70ppm時(shí)，鋯合金的腐蝕嚴(yán)重?？紤]到的LiOH局部濃縮， 鋰濃度設(shè)定為0.2-2.2mg/kg.l 不同國(guó)家設(shè)定的Li濃度下限不同，但上限值一致。lLi濃度需要和pH、B協(xié)調(diào)控制溶解氧溶解氧 水中游離氧的存在是造成金屬材料腐蝕的重要原因. 降低冷卻劑中氧濃度至最小量, 即可減少反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的均勻和局部腐蝕.223432FeOFe O23432FeOFe O溫度低于222.2、存在較高氧濃度下溫度高于222.2、存在較低氧濃度下溶解氧能使堆水pH值降低222

20、32524NOH OHNO冷卻劑中氧濃度的控制方法: 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).222222N HOH ON氯離子氯離子 不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的幾率正比于氯離子濃度不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的幾率正比于氯離子濃度和游離氧含量的乘積。當(dāng)氧含量較高時(shí)，即使氯離子濃和游離氧含量的乘積。當(dāng)氧含量較高時(shí)，即使氯離子濃度低于度低于1ppm，應(yīng)力腐蝕破裂也會(huì)發(fā)生，應(yīng)力腐蝕破裂也會(huì)發(fā)生。 氯離子期望值氯離子期望值是是0.05mg/kg，限值是，限值是0.15mg/kg.氟離子氟離子 微量氟離子

21、即能顯著加速鋯合金的腐蝕和吸氫微量氟離子即能顯著加速鋯合金的腐蝕和吸氫, 又能在氧與其共同作用下引起不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。又能在氧與其共同作用下引起不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值為值為0.005mg/kg, 限值與氯化物及氟化物離子的濃度有限值與氯化物及氟化物離子的濃度有關(guān)關(guān), 設(shè)定為設(shè)定為奧氏體不銹鋼不發(fā)生奧氏體不銹鋼不發(fā)生SCC的的0.1mg/kg.溶解氫溶解氫 為抑制水輻射分解的氧的發(fā)生量為抑制水輻射分解的氧的發(fā)生量, 必需的溶解氫必需的溶解氫濃度為濃度為14 cm3/kg(H2O), 而鋯合金吸氫會(huì)導(dǎo)致氫脆腐蝕而鋯合金吸氫會(huì)導(dǎo)致氫脆腐蝕問(wèn)題也必須重視問(wèn)題也必須重視, 從這兩方面出發(fā)從這兩方面

22、出發(fā), 溶解氫的溶解氫的標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定為為2050mL/kg.硫硫 某壓水堆核電廠某壓水堆核電廠, 蒸汽發(fā)生器因科鎳爾蒸汽發(fā)生器因科鎳爾600合金傳熱管合金傳熱管在一回路側(cè)發(fā)生開(kāi)裂在一回路側(cè)發(fā)生開(kāi)裂, 將這次事件歸之于高濃度的硫化物將這次事件歸之于高濃度的硫化物所引起的所引起的, 并相信這種腐蝕是在冷停堆條件下發(fā)生的并相信這種腐蝕是在冷停堆條件下發(fā)生的, 為為此此, 建議定期分析冷卻劑中的硫化物建議定期分析冷卻劑中的硫化物. 為簡(jiǎn)化分析手續(xù)為簡(jiǎn)化分析手續(xù), 將硫化物氧化后作為硫酸鹽來(lái)分析將硫化物氧化后作為硫酸鹽來(lái)分析. 期望值期望值0.05mg/kg, 限值限值0.15mg/kg.金屬雜

23、質(zhì)金屬雜質(zhì) 從給水系統(tǒng)帶入反應(yīng)堆的金屬雜質(zhì)和不銹鋼的從給水系統(tǒng)帶入反應(yīng)堆的金屬雜質(zhì)和不銹鋼的腐蝕產(chǎn)物大部為腐蝕產(chǎn)物大部為-Fe2O3, Fe3O4等鐵的氧化物等鐵的氧化物, 雖然這些雖然這些雜質(zhì)的一部分可在反應(yīng)堆凈化系統(tǒng)被除去雜質(zhì)的一部分可在反應(yīng)堆凈化系統(tǒng)被除去, 但剩下的部分但剩下的部分會(huì)附著到燃料表面會(huì)附著到燃料表面. 在金屬雜質(zhì)的含量高時(shí)在金屬雜質(zhì)的含量高時(shí), 除了會(huì)阻礙除了會(huì)阻礙燃料的熱傳導(dǎo)、加速癤狀腐蝕外燃料的熱傳導(dǎo)、加速癤狀腐蝕外, 還使冷卻劑系統(tǒng)的劑量還使冷卻劑系統(tǒng)的劑量率上升率上升. 其限值其限值15g/kg.懸浮物懸浮物 堆芯沉積物的積累率與冷卻劑中懸浮物的濃度有堆芯沉積物的

24、積累率與冷卻劑中懸浮物的濃度有關(guān)關(guān). 通常在反應(yīng)堆功率運(yùn)行初期通常在反應(yīng)堆功率運(yùn)行初期, 冷卻劑中懸浮物濃度過(guò)冷卻劑中懸浮物濃度過(guò)高高, 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(méi)有這是由于反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)表面上的保護(hù)氧化膜沒(méi)有完全形成的結(jié)果完全形成的結(jié)果. 可以延長(zhǎng)反應(yīng)堆熱態(tài)試驗(yàn)時(shí)間并用含高可以延長(zhǎng)反應(yīng)堆熱態(tài)試驗(yàn)時(shí)間并用含高濃度鋰的冷卻劑來(lái)運(yùn)行以減少懸浮物的量濃度鋰的冷卻劑來(lái)運(yùn)行以減少懸浮物的量. 但是如鋰濃度但是如鋰濃度過(guò)高過(guò)高, 以及其他可提高冷卻劑以及其他可提高冷卻劑pH值的物質(zhì)均能加大值的物質(zhì)均能加大Zr-4合金的腐蝕速率合金的腐蝕速率. 如在運(yùn)行時(shí)冷卻劑中氫的濃度偏低也能如在運(yùn)行

25、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導(dǎo)致冷卻劑中懸浮物濃度的升高.pH值值 冷卻劑冷卻劑pH值對(duì)結(jié)構(gòu)材料的均勻腐蝕和開(kāi)裂有重大值對(duì)結(jié)構(gòu)材料的均勻腐蝕和開(kāi)裂有重大影響影響. 然而然而, 如維持冷卻劑如維持冷卻劑pH值在正常的技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)值在正常的技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi),不會(huì)對(duì)壓水堆系統(tǒng)的完整性構(gòu)成危害不會(huì)對(duì)壓水堆系統(tǒng)的完整性構(gòu)成危害.對(duì)于現(xiàn)行壓水堆選定的材料對(duì)于現(xiàn)行壓水堆選定的材料, 水質(zhì)偏堿性時(shí)比較穩(wěn)定水質(zhì)偏堿性時(shí)比較穩(wěn)定, 以以pH 為為8.510.5 之間為最佳之間為最佳(法馬通法馬通8.29.2) .電導(dǎo)率電導(dǎo)率即電阻率的倒數(shù)即電阻率的倒數(shù), 表示棱長(zhǎng)為表示棱長(zhǎng)為1cm的的1

26、cm3液體的液體的電導(dǎo)值電導(dǎo)值, 單位為微西門子單位為微西門子/厘米厘米. 給水系統(tǒng)帶入反應(yīng)堆的可給水系統(tǒng)帶入反應(yīng)堆的可溶性雜質(zhì)主要是溶性雜質(zhì)主要是Cl-, Na+, SO42-.由于給水全部由凝結(jié)水由于給水全部由凝結(jié)水凈化系統(tǒng)脫鹽處理凈化系統(tǒng)脫鹽處理, 被凈化到接近超純水的范疇被凈化到接近超純水的范疇, 因此因此, 在日常管理中在日常管理中, 給水中所含的這些極微量成分是不可能被給水中所含的這些極微量成分是不可能被測(cè)出的測(cè)出的, 一般采取的管理方法是通過(guò)電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)水質(zhì)一般采取的管理方法是通過(guò)電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)水質(zhì). 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值0.1s/cm, 限值限值 0.2s/cm .化學(xué)控制參數(shù)超出控制范圍時(shí)

27、應(yīng)采取的糾正措施超標(biāo)參數(shù)糾正措施Cl-/F-檢查凈化系統(tǒng)離子交換床的流量和去除效率。檢查RCS氨濃度或電導(dǎo)率是否太高，其可引起Cl-或F-從交換樹(shù)脂上釋放檢查補(bǔ)給水純度。必要時(shí)隔離補(bǔ)給水源或切換到另一補(bǔ)給水源。確認(rèn)有無(wú)其它的潛在F-來(lái)源。懸浮物監(jiān)測(cè)RCP密封過(guò)濾器和反應(yīng)堆冷卻劑過(guò)濾器的P是否增大了。確保RCS中溶解氫的濃度。硫酸鹽檢查凈化系統(tǒng)樹(shù)脂釋放。檢查離子交換床的去除效率，必要時(shí)隔離。檢查補(bǔ)給水純度。Li檢查反應(yīng)堆冷卻劑是否正在的稀釋或硼化。確保鋰型樹(shù)脂交換床在工作。確認(rèn)陽(yáng)離子或其它離子交換床的流量。檢查RCS氨濃度或電導(dǎo)率是否太高，其可以引起Li從交換樹(shù)脂上釋放。按要求把Li調(diào)整到規(guī)定的

28、范圍內(nèi)。H2確保VCT中適當(dāng)?shù)臍鋲?。確認(rèn)下泄流量足夠大。檢查閥門泄漏指標(biāo)或檢查是否有空氣進(jìn)入上沖系統(tǒng)。評(píng)估穩(wěn)壓器蒸汽泄漏情況。溶解氧確認(rèn)氫氣濃度。檢查是否有空氣泄漏進(jìn)入CVCS。停堆時(shí)的水化學(xué)管理 壓水堆核電站的停堆l核電站的停堆：把運(yùn)行著的反應(yīng)堆功率從運(yùn)行水平降低到中子源水平。l兩種停堆方式： 正常停堆 事故停堆l正常停堆按停堆的工況及停堆的時(shí)間長(zhǎng)短分為： 熱停堆（短期的停堆） 冷停堆（長(zhǎng)期的停堆）熱停堆l 核電站的熱停堆是短期的暫時(shí)性的停堆，這時(shí)，冷卻劑系統(tǒng)保持熱態(tài)零負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行溫度和壓力，二回路系統(tǒng)處于熱備用工況隨時(shí)準(zhǔn)備帶負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行。l 調(diào)節(jié)棒組完全插入，安全棒組可以插入，可以抽出，處

29、于次臨界狀態(tài)。l 一回路和二回路的溫度由控制蒸汽壓力來(lái)維持，其能量來(lái)自堆芯的余熱和冷卻劑泵的轉(zhuǎn)動(dòng)，蒸汽排放到大氣或冷凝器。l 如果停堆超過(guò)11小時(shí)，堆內(nèi)裂變產(chǎn)物氙毒的變化越過(guò)碘坑，氙毒反應(yīng)性減少，如果不加補(bǔ)償，可能會(huì)使反應(yīng)堆重達(dá)臨界，因此，必須進(jìn)行冷卻劑加硼操作，以保證在熱停堆期間K有效始終小于0.99。冷停堆l 反應(yīng)堆處于熱停堆狀態(tài)以后，才能進(jìn)行冷停堆操作。l 冷停堆時(shí)，調(diào)節(jié)棒組和安全棒組全插入，尚需向冷卻劑加硼，以抵消從熱態(tài)降到冷態(tài)過(guò)程中，因負(fù)溫度效應(yīng)引起的正反應(yīng)性，維持堆的足夠的次臨界度。此外，還需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。l 堆芯的剩余發(fā)熱和冷卻劑的顯熱通過(guò)蒸汽發(fā)生器，由二回路控制系統(tǒng)把產(chǎn)生的蒸

30、汽旁路到冷凝器。冷凝器真空度破壞時(shí)，可由釋放閥向大氣排放。使冷卻劑冷卻至180oC 、30bar。啟動(dòng)停堆冷卻系統(tǒng)，用停堆冷卻系統(tǒng)繼續(xù)完成冷卻，直至達(dá)到溫度小于70 oC 的冷停堆狀態(tài)。事故停堆l當(dāng)核電站發(fā)生直接危及反應(yīng)堆安全的事故時(shí)，安全保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，緊急停堆，快速插入全部控制棒組件。如果事故嚴(yán)重（如主蒸汽管道破裂，失水事故），則需向堆芯緊急注入含硼水，使裂變反應(yīng)瞬時(shí)停止。事故停堆后，必須保證對(duì)反應(yīng)堆的繼續(xù)冷卻。壓水堆核電站停堆后的衰變熱 壓水堆在停堆后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，由于核分裂所產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物的 、 放射線衰變而發(fā)出的熱量是相當(dāng)可觀的。以一個(gè)滿功率運(yùn)行100天的壓水堆為例：停堆后時(shí)間停堆后時(shí)

31、間衰變熱（額定功率）衰變熱（額定功率）1分鐘分鐘4.530分鐘分鐘2.01小時(shí)小時(shí)1.628小時(shí)小時(shí)0.9648小時(shí)小時(shí)0.62衰變熱 壓水堆停堆后，為了除去衰變熱，防止燃料元件包殼熔化，冷卻劑泵必須運(yùn)轉(zhuǎn)，衰變熱通過(guò)蒸汽發(fā)生器由二回路帶出。當(dāng)一回路壓力、溫度降低一定程度時(shí)，停堆冷卻系統(tǒng)必須投入。若在反應(yīng)堆停堆的同時(shí)發(fā)生了斷電事故，主泵不能工作時(shí)，則依靠冷卻劑自然循環(huán)使堆芯冷卻，停堆冷卻系統(tǒng)也靠應(yīng)急電源的投入而繼續(xù)工作。此外，在發(fā)生一回路管道破裂的失水事故時(shí)，由安全注入系統(tǒng)將硼水注入堆芯，為堆芯提供應(yīng)急的和持續(xù)的冷卻。停堆和冷卻時(shí)的水化學(xué)變化與沉積物釋放 l 在停堆和冷卻時(shí)，隨著冷卻劑溫度的降低

32、，水化學(xué)發(fā)生很大的變化。n由于隨著溫度降低, 電離常數(shù)增大，硼酸的酸性增強(qiáng)。n反應(yīng)堆反應(yīng)性隨溫度降低而增大。為補(bǔ)償這一反應(yīng)性增大，需要增大硼酸濃度。n以上兩點(diǎn)，使得冷卻劑pH降到4-5，冷卻劑由弱堿性變?yōu)樗嵝?。l 為換料需打開(kāi)反應(yīng)堆。在打開(kāi)反應(yīng)堆前，需要除去溶解氫。溶解氫除去后，水輻照分解不再受到抑制，產(chǎn)生氧化性物質(zhì)。這使得冷卻劑從還原性狀態(tài)變?yōu)檠趸誀顟B(tài)。停堆和冷卻時(shí)的水化學(xué)變化與沉積物釋放 因此，停堆和冷卻過(guò)程中，不僅冷卻劑溫度降低，水化學(xué)也從堿性-還原狀態(tài)轉(zhuǎn)化為酸性-氧化狀態(tài)。n由于腐蝕產(chǎn)物具有負(fù)的溶解度溫度系數(shù)，隨溫度降低，溶解度增大。n停堆過(guò)程中水化學(xué)變化與冷卻劑的溫度變化一起對(duì)沉積的腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生了很大的影響，造成一回路中的沉積物發(fā)生溶解和突然釋放。放射性核素，如Co-60，Co-58等也發(fā)生溶解和尖峰釋放.l 典型的換料停堆運(yùn)行方式。l 在功率運(yùn)行溫度附近即開(kāi)始注入硼酸，使B濃度達(dá)到1000或2000ppm。l 由于燃料末期Li濃度很低，注入B后，冷卻劑pH降至酸性范圍，堆內(nèi)環(huán)境變由“堿性-還原”為“酸性-還原”。l 除氫或加H2O2后再變?yōu)椤八嵝?氧化”換料停堆運(yùn)行方式1l 先降溫至300oF （RHR投運(yùn)）后再注入硼酸至2000ppmB。l 堆內(nèi)環(huán)境在較