宋逢兵

摘 要PTR001DE為混合樹脂，更換樹脂投運(yùn)后會(huì)吸附硼，導(dǎo)致系統(tǒng)硼濃度降低，運(yùn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定乏燃料水池或換料水箱硼濃度低于2300ppm時(shí)會(huì)產(chǎn)生不可用（以下簡稱I0），可能會(huì)導(dǎo)致違反技術(shù)規(guī)范。本文分析了PTR更換樹脂對(duì)乏燃料水池、換料水箱、反應(yīng)堆水池硼濃度的影響，對(duì)更換樹脂導(dǎo)致的硼濃度降低提供了參考值。

關(guān)鍵詞更換樹脂;硼濃度;不可用;技術(shù)規(guī)范

1 PTR系統(tǒng)簡介

秦山第二核電廠PTR（反應(yīng)堆換料水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)）的作用主要是保證乏燃料元件貯存池的持久冷卻、反應(yīng)堆換料水池的注水、排水和凈化，為核燃料廠房的乏燃料水池和反應(yīng)堆廠房的反應(yīng)堆換料水池服務(wù)。除此之外，PTR系統(tǒng)還具有安全功能：保持乏燃料水池內(nèi)乏燃料組件處于次臨界狀態(tài);事故情況下，通過RCV系統(tǒng)向RCP系統(tǒng)緊急提供1560m3的2400±100ppm的硼酸溶液;提供屏蔽水層，對(duì)操作人員提供輻射防護(hù);RRA退出運(yùn)行工況下，保持RRA系統(tǒng)充滿2400ppm的硼水，防止一回路誤稀釋。其系統(tǒng)簡圖如圖1。

PTR001DE接在循環(huán)泵PTR001/002PO的出口處，循環(huán)的一部分水經(jīng)過過濾器（001FI）進(jìn)入除鹽器（001DE），再經(jīng)過另一過濾器（002FI），返回到循環(huán)泵的吸入口。其主要功能是凈化乏燃料水池、換料水箱、反應(yīng)堆水池，去除水中的腐蝕產(chǎn)物、裂變產(chǎn)物、和懸浮在水中的顆粒，以保持水中良好的能見度和降低放射性水平。凈化流量由設(shè)置的孔板來測量，還可根據(jù)經(jīng)過過濾器和除鹽器的壓降變化定期調(diào)整閥門（121VB）來控制。凈化設(shè)計(jì)流量為60m3/h，最大不超過65m3/h。過濾器（001FI）能將>5um的懸浮顆粒過濾掉，過濾器（002FI）可防止除鹽器樹脂進(jìn)入回路。進(jìn)入除鹽器的最高允許溫度為60℃。

2 樹脂硼飽和

PTR001DE樹脂失效后，需更換新樹脂，新樹脂投運(yùn)后會(huì)吸附硼，導(dǎo)致系統(tǒng)硼濃度降低。樹脂更換后投運(yùn)，通過一定量的溶液，樹脂對(duì)硼的吸附即達(dá)到飽和狀態(tài)。試驗(yàn)表明，硼溶液通入5倍樹脂體積時(shí)，流出液中才能測到硼;通入11倍體積時(shí)，樹脂趨于飽和，樹脂對(duì)硼元素的吸附接近平衡。硼飽和吸附曲線如圖2所示。

3 換樹脂導(dǎo)致系統(tǒng)硼濃度下降理論計(jì)算

PTR001DE樹脂體積為1.5m3，11倍體積即為? 1.5*11=16.5m3，不考慮管道體積，保守假設(shè)16.5m3硼水的硼全部被樹脂吸收，以及原樹脂床中的1.5m3清水進(jìn)入系統(tǒng)情況下，對(duì)乏燃料水池、換料水箱、反應(yīng)堆水池硼濃度下降情況分別進(jìn)行計(jì)算。

3.1 乏燃料水池

3.2 換料水池

3.3 反應(yīng)堆水池

4 PTR001DE更換樹脂導(dǎo)致硼濃度下降實(shí)例

2014年11月，4PTR001DE更換樹脂后，4PTR乏池硼濃度由2204ppm下降為2168ppm，降幅為36ppm。2017年5月，3PTR001DE更換樹脂后，3PTR001BA（換料水箱）硼濃度由2391ppm下降為2366ppm，降幅為25ppm。由此可見，理論計(jì)算與機(jī)組實(shí)際情況非常接近。

5 技術(shù)規(guī)范對(duì)乏燃料水池、換料水箱、換料水池硼濃度的規(guī)定

《秦山第二核電廠3、4號(hào)機(jī)組運(yùn)行技術(shù)規(guī)范》對(duì)乏燃料水池硼濃度的規(guī)定為：在所有狀態(tài)下硼濃度都要求在2300ppm-2500ppm之間，如果小于2300ppm或大于2500ppm，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)第二組I0;對(duì)換料水箱PTR001BA硼濃度的規(guī)定為：正常冷停堆以上狀態(tài)，硼濃度都要求在2300ppm-2500ppm之間，如果小于2300ppm或大于2500ppm，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)第一組I0，在正常冷停堆及以下狀態(tài)，對(duì)硼濃度無要求;對(duì)反應(yīng)堆水池硼濃度的規(guī)定為：反應(yīng)堆水池只有在維修冷停堆、換料冷停堆、反應(yīng)堆完全卸料狀態(tài)下才有水，且其為一回路水，在維修冷停堆、換料冷停堆狀態(tài)下硼濃度要求必須維持在2300-2500ppm之間，否則就是違反技術(shù)規(guī)范，在反應(yīng)堆完全卸料狀態(tài)下無要求。由此可見，乏燃料水池、換料水箱、反應(yīng)堆水池硼濃度下降有違反技術(shù)規(guī)范的風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)論

PTR001DE更換樹脂投運(yùn)后硼飽和導(dǎo)致乏燃料水池、換料水箱或反應(yīng)堆水池硼濃度下降幅度在20-40ppm之間，乏燃料水池由于總體積最小，硼濃度下降幅度最大?，F(xiàn)階段由于機(jī)組水質(zhì)較好，PTR001DE更換樹脂的操作頻率很低，運(yùn)行人員和化學(xué)人員應(yīng)充分重視PTR001DE更換后硼吸附效應(yīng)的影響，建議：（1）改變操作方法，新樹脂裝填前先用2400ppm左右的硼水浸泡，硼飽和后再裝入混床;（2）維持現(xiàn)方式，在PTR001DE更換樹脂的典型操作票風(fēng)險(xiǎn)分析中添加新樹脂硼飽和會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)硼濃度降低20-40ppm的風(fēng)險(xiǎn)提示，投運(yùn)前要求化學(xué)人員對(duì)在線水箱硼濃度進(jìn)行取樣，并要求運(yùn)行人員記錄并核對(duì)該硼濃度，如果硼濃度偏低則需補(bǔ)硼后再投運(yùn)，防止投運(yùn)后硼濃度低于技術(shù)規(guī)范要求值，避免違反技術(shù)規(guī)范。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)衛(wèi)龍，胡向盟.核級(jí)樹脂硼飽和狀態(tài)下的動(dòng)力性能試驗(yàn).輻射防護(hù)通訊，2015（2）.

[2]秦山第二核電廠3、4號(hào)機(jī)組運(yùn)行技術(shù)規(guī)范（000.13版）.