任靖宇

【摘 要】秦二廠1/2號(hào)機(jī)組一回路主系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)保持偏堿性，隨著壽期初到壽期末硼濃度的變化，需要參照化學(xué)技術(shù)規(guī)范對(duì)一回路鋰濃度進(jìn)行不斷調(diào)整，具體方式是通過(guò)添加氫氧化鋰或者通過(guò)除鹽床除鋰。這樣保持整個(gè)壽期內(nèi)一回路主系統(tǒng)偏堿性，可以避免一回路管道及設(shè)備的腐蝕及活化腐蝕產(chǎn)物的積累，降低放射性。

【關(guān)鍵詞】一回路主系統(tǒng);氫氧化鋰;PH;除鹽床

中圖分類號(hào)： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）08-0226-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.098

0 前言

核電廠對(duì)一回路水質(zhì)的要求很高，水質(zhì)好壞直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。一回路水質(zhì)變差會(huì)使管道變薄，增加管道破裂幾率，活化腐蝕產(chǎn)物則會(huì)使包殼傳熱效率大大下降，進(jìn)而使包殼表面過(guò)熱燒毀導(dǎo)致放射性物質(zhì)直接進(jìn)入一回路增加放射性。正常功率運(yùn)行期間一回路冷卻劑一方面通過(guò)正常下泄除鹽凈化，另一方面通過(guò)除鋰來(lái)控制合理的PH值。本篇文章主要講述PH的控制，即除鋰的流量、時(shí)間如何確定，通過(guò)精確的計(jì)算保證一回路水質(zhì)滿足要求也盡量減少不必要的廢水產(chǎn)生。

1 一回路主系統(tǒng)除鋰的目的

除鋰的目的就是保證鋰濃度在硼鋰協(xié)調(diào)曲線規(guī)定的范圍內(nèi)，保證一回路有合適的PH值。請(qǐng)參見(jiàn)下圖運(yùn)行使用的化學(xué)技術(shù)規(guī)格書中的硼鋰協(xié)調(diào)曲線。

2 一回路添加藥劑的選擇與控制

一回路添加氫氧化鋰的目的是中和硼酸，保持一回路冷卻劑為偏堿性，降低系統(tǒng)材料腐蝕。之所以選擇氫氧化鋰作為添加劑原因如下：

1）是一種強(qiáng)堿，相對(duì)而言，其溶解度不太大，所以，限制了局部濃縮現(xiàn)象的發(fā)生，引起腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)較小。

2）在自然界中，鋰的同位素分布6Li占7.42%，7Li占92.58%，6Li與中子的反應(yīng)產(chǎn)生氚：

在反應(yīng)堆啟動(dòng)升溫到80℃時(shí)要向一回路添加氫氧化鋰調(diào)節(jié)PH值，保證一回路水處于偏堿性，因?yàn)閾Q料后的堆芯剩余反應(yīng)性大，為了抵消這部分反應(yīng)性的硼濃度值也相對(duì)較高，所以壽期初鋰的濃度相對(duì)較高。

壽期初：鋰含量保持在3.0ppm，為了防止堿濃縮造成腐蝕，對(duì)鋰濃度規(guī)定了上限，因此在燃料循環(huán)初期硼濃度較高時(shí)，一回路PH值達(dá)不到7.2，一般PH值在6.9。

壽期中：隨著硼濃度的逐步降低，鋰濃度也隨之降低，這時(shí)pH值保持在7.2。

壽期末：當(dāng)硼濃度降到100 ppm以下時(shí)，鋰濃度保持在0.35ppm的水平，是為了避免在硼化時(shí)的pH太低。pH值太低會(huì)造成腐蝕的增加和腐蝕產(chǎn)物在堆芯的沉積。這從劑量率方面來(lái)看是很有害的。

3 運(yùn)行除鋰操作一些要點(diǎn)

3.1 除鋰時(shí)間與流量的確定

1）除鋰時(shí)間

正常功率期間一回路除鋰時(shí)間計(jì)算如下：

當(dāng)前鋰濃度C0，目標(biāo)鋰濃度C，下泄流量F（t/h），RCP體積V（m3），

正常功率期間RCP體積V=165m3，下泄流量F=14.5 t/h，則除鋰所需時(shí)間T，

T=V/F ln（C0/C）=165/14.5 ln（C0/C）=11.38ln（C0/C）

根據(jù)我們機(jī)組實(shí)際除鋰流量6 t/h計(jì)算得出，

T= V/F ln（C0/C）=165/6 ln（C0/C）=27.5 ln（C0/C）

其中目標(biāo)鋰濃度C根據(jù)硼鋰協(xié)調(diào)曲線中縱坐標(biāo)的數(shù)值來(lái)定，當(dāng)前鋰濃度C0則源于化學(xué)每日的取樣結(jié)果，一旦當(dāng)前鋰濃度C0預(yù)期超出運(yùn)行上限則根據(jù)以上計(jì)算式計(jì)算出除鋰時(shí)間。此外，除鋰時(shí)間還要考慮RCV003DE的效果，綜合這兩點(diǎn)得出除鋰時(shí)間。至于除鋰的頻率和硼濃度有關(guān)，在硼鋰協(xié)調(diào)曲線上可以看出有兩個(gè)階段鋰濃度隨著硼濃度的下降較為明顯，因此這兩個(gè)時(shí)間段除鋰會(huì)相對(duì)頻繁。

2）除鋰流量

計(jì)算除鋰流量前我們先看看陽(yáng)床除鹽器RCV003DE的簡(jiǎn)介，該陽(yáng)床除鹽器裝有H型陽(yáng)樹脂，它用于間斷運(yùn)行以控制7Li濃度;而反應(yīng)堆冷卻劑中7Li濃度的增長(zhǎng)來(lái)自于 B10+（n，a） 7Li反應(yīng)。設(shè)計(jì)上在1%燃料棒破損情況下，該除鹽床有足夠的交換能力，維持反應(yīng)堆冷卻劑中銫濃度低于3.7×104Bq/cm3。它的大小適應(yīng)正常下泄流量（設(shè)計(jì)流量是13.6T/H）。我們機(jī)組上最初除鋰時(shí)也是按13.6T/H的流量來(lái)進(jìn)行，但是實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)因?yàn)榱髁亢蛪毫^(guò)大導(dǎo)致樹脂從除鹽床頂部溢流出來(lái)，現(xiàn)在功率期間都采用半流量（6T/H）除鋰，

只有大修時(shí)才采用全流量除鋰。

3.2 除鋰沖洗時(shí)間的確定

這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短其實(shí)主要取決于兩次除鋰之間硼濃度的改變量，可以查看兩次除鋰時(shí)一回路硼濃度的差值，如果硼濃度差不大則可以不用沖洗，這樣可以減少排到TEP的廢水量，降低三廢運(yùn)行成本。那么兩次硼濃度差值多大可以這樣考慮：首先整個(gè)壽期內(nèi)硼濃度是逐漸降低的，所以每次除鋰時(shí)除鹽床中保留的其實(shí)是上次除鋰時(shí)的一回路硼濃度，直接投入必定會(huì)增加一回路的硼濃度，相當(dāng)于誤硼化，這樣便會(huì)導(dǎo)致一回路平均溫度降低從而引起控制棒自動(dòng)提升，使△I出現(xiàn)意外波動(dòng)，這是我們不愿意看到的，所以現(xiàn)在就以控制棒不動(dòng)作為限制來(lái)計(jì)算一下，如下：

4 一回路除鋰實(shí)際操作的注意點(diǎn)

1）以前發(fā)生過(guò)閥門與閥體脫開事件，即閥門操作已經(jīng)全開，但閥瓣處于全關(guān)狀態(tài)，比如RCV024、025VP任一個(gè)閥出現(xiàn)該情況，那么在開始緩慢關(guān)閉RCV023VP時(shí)就會(huì)導(dǎo)致RCV的下泄流量減少甚至中斷，進(jìn)一步導(dǎo)致穩(wěn)壓器液位和容控箱液位的波動(dòng)。所以在緩慢關(guān)閉RCV023VP的同時(shí)，要密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)008LD的讀數(shù)是否上漲，另外根據(jù)RCV007LP憋壓上升來(lái)判斷出故障。

2）投運(yùn)除鹽床應(yīng)先開啟出口閥，后開入口閥，目的是防止除鹽床憋壓。

3）對(duì)RCV009LP的讀數(shù)要準(zhǔn)確并記錄在操作單上，以便對(duì)比前后數(shù)據(jù)以及時(shí)發(fā)現(xiàn)樹脂是否泄漏。

4）主控在投運(yùn)RCV003DE前將下泄流通過(guò)RCV030VP導(dǎo)向TEP的目的是避免對(duì)一回路的誤稀釋或硼化。誤稀釋可能發(fā)生在更換過(guò)樹脂后，硼飽和不足而導(dǎo)致：而誤硼化可能發(fā)生在兩次除鋰相隔的時(shí)間較長(zhǎng)，即因?yàn)橐换芈访刻煲M(jìn)行稀釋，所以前一次留在陽(yáng)床里的硼濃度肯定高于第二次除鋰時(shí)的一回路硼濃度。

5）將RCV030VP切至TEP前一定要檢查REA是否在自動(dòng)補(bǔ)給狀態(tài)，且硼水流量比例設(shè)置是否正確。有兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，一是RCV030VP切至TEP后容控箱液位下降到低定值如果自動(dòng)補(bǔ)給未能動(dòng)作有可能會(huì)導(dǎo)致上充泵入口切換到換料水箱取水，二是硼水比例不正確，會(huì)導(dǎo)致誤稀釋或誤硼化！

5 結(jié)論

核電站對(duì)一回路冷卻劑水質(zhì)要求很高，通過(guò)以上計(jì)算我們知道了在功率運(yùn)行期間對(duì)PH值控制時(shí)的一些要點(diǎn)，本文闡述內(nèi)容主要目的是為了在滿足合適的除鋰頻度同時(shí)能通過(guò)計(jì)算得出每次除鋰沖洗的時(shí)間，以減少?gòu)U水量的產(chǎn)生，緩解三廢系統(tǒng)的處理壓力，降低運(yùn)行成本。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦山二期，353培訓(xùn)教材.

[2]秦山二期，化學(xué)技術(shù)報(bào)告.

[3]秦山第二核電廠反應(yīng)堆物理手冊(cè).

[4]運(yùn)行事件報(bào)告.