機(jī)組臨時(shí)停機(jī)停堆期間的化學(xué)監(jiān)督與控制

劉 衡

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限公司，廣東 深圳 518124）

1 化學(xué)監(jiān)督與控制概要

正常功率運(yùn)行期間（分為一回路屏障完好，沒有燃料組件破損和燃料組件有缺陷，但一回路放射性活度維持在規(guī)范值內(nèi)運(yùn)行兩種情況），因設(shè)備故障或人為操作原因使機(jī)組跳堆或跳機(jī)、機(jī)組需后撤到熱停、余熱排出系統(tǒng)連接、中間兩相停堆和冷停堆等任一狀態(tài)；但一回路不開口，不氧化，也不進(jìn)行氣體吹掃，啟機(jī)不需要做化學(xué)平臺(tái)等相關(guān)工作，一回路屏障完好，沒有燃料組件破損。

此階段，由于機(jī)組狀態(tài)的擾動(dòng)和變化，一回路腐蝕產(chǎn)物可能發(fā)生遷移，因此需要監(jiān)測(cè)一回路的放射性變化和水化學(xué)狀態(tài)維持平衡的pH值，以控制劑量率水平。此外，二回路側(cè)由于真空的變化引起氧濃度的變化，因此必須進(jìn)行二回路側(cè)化學(xué)監(jiān)督，以防止設(shè)備腐蝕。為此，停機(jī)停堆階段，化學(xué)與放射化學(xué)控制的目標(biāo)如下。

1）減少放射性腐蝕產(chǎn)物從堆芯遷移到回路中，降低主回路劑量率，保持一回路水質(zhì)，減少設(shè)備腐蝕。停堆后需要從放射性活度和水化學(xué)方面進(jìn)行監(jiān)督與控制。

2）停機(jī)時(shí)對(duì)二回路設(shè)備保養(yǎng)，同時(shí)維持二回路水質(zhì)，減少設(shè)備的腐蝕。如果機(jī)組后撤，一回路開口、氧化；則按大修化學(xué)停機(jī)、啟機(jī)化學(xué)監(jiān)督與操作程序執(zhí)行。由于大亞灣、嶺澳、嶺澳二期機(jī)組為CP2和CPR1000設(shè)計(jì)，化學(xué)與水化學(xué)控制類似，因此本方案除了應(yīng)用于大亞灣、嶺澳、嶺澳二期6臺(tái)機(jī)組外，還可作為標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急預(yù)案適用于與CP2和CPR1000設(shè)計(jì)類似的其他機(jī)組，具有特別重要的指導(dǎo)意義。

2 停機(jī)過程應(yīng)急響應(yīng)監(jiān)督與控制

2.1 熱停堆主回路化學(xué)與放射化學(xué)的控制

在停機(jī)時(shí)，由于機(jī)組進(jìn)行了硼化等相關(guān)操作使一回路側(cè)的pH值發(fā)生變化，如果不及時(shí)調(diào)整，則將會(huì)使主回路的腐蝕產(chǎn)物發(fā)生遷移，使回路劑量率上升。為此，按如下步驟監(jiān)測(cè)。

1）停機(jī)停堆期間，適時(shí)監(jiān)測(cè)主回路硼濃度，鋰和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的氫。

2）根據(jù)化學(xué)規(guī)范來調(diào)節(jié)鋰濃度，盡可能保持鋰濃度的上限值。

3）及時(shí)監(jiān)督并維持合適的氫濃度，以減少萬一機(jī)組后撤掃氫的困難，或機(jī)組上行時(shí)氫濃度不合格。

按表1執(zhí)行反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)氫濃度的控制。

4）為保證鋰在系統(tǒng)的均勻性，注意盡可能在主泵運(yùn)行時(shí)加鋰。

5）及時(shí)檢查一回路在線氫表，保證在線表的準(zhǔn)確性。

6）做好容控箱吹掃的準(zhǔn)備。

7）適時(shí)監(jiān)督一回路放射性活度，適當(dāng)調(diào)整γ譜分析頻率。

8）及時(shí)跟蹤放射性變化趨勢(shì)，特別關(guān)注碘峰值的大小，以判斷燃料包殼狀態(tài)。

表1 一回路指標(biāo)Table 1 Primary loop indicators

2.2 機(jī)組后撤降溫過程一回路化學(xué)與放射化學(xué)監(jiān)督與控制[3]

1）及時(shí)監(jiān)測(cè)除鹽床的凈化效率，必要時(shí)調(diào)整除鹽床的凈化流量到最大。

2）余熱排出系統(tǒng)連接前，關(guān)注安全殼換氣通風(fēng)系統(tǒng)投運(yùn)放化條件的滿足：131I<4400 MBq/m3。

3）確認(rèn)余熱排出系統(tǒng)投運(yùn)小循環(huán)硼濃度的測(cè)量。

4）余熱排出系統(tǒng)投運(yùn)后適時(shí)(2～10 h)監(jiān)測(cè)主回路的γ譜,根據(jù)實(shí)際調(diào)整分析頻率,滿足降溫對(duì)放射性的控制要求（133Xe<8000 MBq/m3；131I<2000 MBq/m3）。

5）及時(shí)通報(bào)放射性變化趨勢(shì)。

6）由于機(jī)組不氧化，確認(rèn)保持化學(xué)和容積控制系統(tǒng)除鹽床運(yùn)行，不需要進(jìn)行TEP006DE的投運(yùn)切換。

7）停主泵前應(yīng)滿足下列放射化學(xué)條件[2]。

一回路化學(xué)和放射化學(xué)指標(biāo)見表2。

2.3 核取樣系統(tǒng)在線,硼表切換及相關(guān)操作單的準(zhǔn)備

1）余熱排出系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)相關(guān)核取樣系統(tǒng)管線的開通。

2）硼表切換相關(guān)操作單。

2.4 定期試驗(yàn)

根據(jù)對(duì)應(yīng)機(jī)組狀態(tài)及化學(xué)規(guī)范進(jìn)行定期分析。

2.5 二回路側(cè)的水質(zhì)監(jiān)督與控制[3]

1）盡快通知系統(tǒng)運(yùn)行人員，停機(jī)前后盡可能上調(diào)加藥量，使二回路凝結(jié)水抽取系統(tǒng)/給水流量控制系統(tǒng)的pH值上升，以利于保養(yǎng)。

2）如果二回路真空不破壞，盡可能保持大循環(huán)，跟蹤水質(zhì)變化，保持凝結(jié)水抽取系統(tǒng)等在線表運(yùn)行。

表2 一回路化學(xué)和放射化學(xué)指標(biāo)Table 2 Primary loop chemical and radiochemical indicators

3）輔助給水系統(tǒng)/給水流量控制系統(tǒng)切換時(shí)，及時(shí)投運(yùn)在線表監(jiān)督水質(zhì)。

4）給水化學(xué)取樣系統(tǒng)在線表停運(yùn)時(shí)及時(shí)保養(yǎng)。

5）停機(jī)前保證常規(guī)島和核島除鹽水分配系統(tǒng)儲(chǔ)水量滿足要求。

6）保證氫氣生產(chǎn)和分配系統(tǒng)可用，氫氣儲(chǔ)存量滿足要求。

7）跟蹤機(jī)組狀態(tài)，保證循環(huán)水處理系統(tǒng)的加藥。

3 啟機(jī)過程應(yīng)急響應(yīng)監(jiān)督與控制

應(yīng)急響應(yīng)監(jiān)督與控制步驟如下：

1）3臺(tái)主泵投運(yùn)。

2）硼表切換。

3）升溫前化學(xué)指標(biāo)滿足下列條件[1]。

4）升溫到熱停堆階段。

5）離開120 ℃，穩(wěn)壓器建立氣腔的化學(xué)條件滿足：［氧反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)］<100×10-9、［穩(wěn)壓器液相的氧］<100×10-9。

6）建立氣腔過渡到蒸汽發(fā)生器模式，每天測(cè)量主回路反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和穩(wěn)壓器液相的氧含量，直到當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)溶解氫大于20 cm3/kg時(shí)。

7）離開余熱排出系統(tǒng)時(shí)，投運(yùn)蒸汽發(fā)生器和電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線表，開通取樣管線，并通知主控和輻射防護(hù)部門。

8）投運(yùn)給水化學(xué)取樣系統(tǒng)在線表。

9）適時(shí)跟蹤主回路溶解氫濃度，關(guān)注化學(xué)和容積控制系統(tǒng)氫覆蓋。

10）稀釋臨界過程中的硼濃度分析。

11）適時(shí)監(jiān)測(cè)一回路的鋰和硼，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的氫，滿足規(guī)范要求。

12）適時(shí)跟蹤一回路放射性伽馬譜分析。

一回路化學(xué)和放射化學(xué)指標(biāo)見表3。

表3 一回路化學(xué)和放射化學(xué)指標(biāo)Table 3 Primary loop chemical and radiochemical indicators

4 二回路水質(zhì)監(jiān)督與控制

二回路水質(zhì)監(jiān)督與控制步驟如下：

1）離開余熱排出系統(tǒng)時(shí)，輔助給水系統(tǒng)/給水流量控制系統(tǒng)的切換，蒸汽發(fā)生器和電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線投運(yùn)，水質(zhì)跟蹤。

2）如果真空已破壞，二回路大循環(huán)水質(zhì)跟蹤，必要時(shí)投運(yùn)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，跟蹤給水除氣器系統(tǒng)除氧，直到并網(wǎng)。

3）通知系統(tǒng)運(yùn)行做好凝結(jié)水精處理投運(yùn)準(zhǔn)備。

4）根據(jù)化學(xué)監(jiān)督，負(fù)責(zé)人指令二回路加藥調(diào)節(jié)。

5 環(huán)境響應(yīng)步驟

5.1 機(jī)組無燃料組件破損,主回路放射性活度正常的情況

1）關(guān)注機(jī)組的狀態(tài)，了解機(jī)組緊急甩負(fù)荷或緊急停機(jī)的原因，機(jī)組是否需要進(jìn)一步后撤，關(guān)注機(jī)組的狀態(tài)。

2）統(tǒng)計(jì)廢氣處理系統(tǒng)罐可接收含氫廢氣的余量，確保有足夠的容量接收機(jī)組后撤時(shí)產(chǎn)生的廢氣。

3）關(guān)注電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線測(cè)量結(jié)果及變化趨勢(shì)。

4）關(guān)注安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力，準(zhǔn)備安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的取樣分析。

5）及時(shí)進(jìn)行廢液排放收集系統(tǒng)排放前的取樣分析。

5.2 主回路因燃料組件破損，放射性活度異常情況

1）關(guān)注機(jī)組的狀態(tài)，了解機(jī)組緊急甩負(fù)荷或緊急停機(jī)的原因，機(jī)組是否需要進(jìn)一步后撤，關(guān)注機(jī)組的狀態(tài)。

2）統(tǒng)計(jì)廢氣處理系統(tǒng)罐可接收含氫廢氣的余量，確保有足夠的容量接收機(jī)組后撤時(shí)產(chǎn)生的廢氣。

3）關(guān)注安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力，準(zhǔn)備ETY取樣分析。

4）及時(shí)進(jìn)行廢液排放收集系統(tǒng)排放前的取樣分析。

5）增加廠區(qū)輻射氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中央站巡視的次數(shù)（根據(jù)實(shí)際情況，每天上午/下午各增加1～2次）。

6）根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)和放射性異常的情況，關(guān)注電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線測(cè)量結(jié)果及變化趨勢(shì)；決定是否增加安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)，核輔助廠房通風(fēng)系統(tǒng)取樣頻率和分析項(xiàng)目；及時(shí)通報(bào)分析結(jié)果并給出專業(yè)建議。

7）根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)和放射性異常的情況，決定是否增加廠區(qū)輻射氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)子站碘盒的取樣點(diǎn)；及時(shí)通報(bào)分析結(jié)果并給出專業(yè)建議。

8）根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)和放射性異常的情況，決定是否啟動(dòng)環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)車對(duì)廠區(qū)周圍進(jìn)行環(huán)境劑量率的巡測(cè)，便攜式伽馬譜儀監(jiān)測(cè)廠區(qū)周圍的放射性水平和主要核素；及時(shí)通報(bào)巡測(cè)結(jié)果并給出專業(yè)建議。

9）關(guān)注廠區(qū)輻射氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天氣溶膠樣品的分析結(jié)果，必要時(shí)，進(jìn)行氣溶膠樣品的放射性譜分析。

6 應(yīng)用實(shí)踐和效果

自2007年以來，已在大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限公司4臺(tái)機(jī)組非計(jì)劃臨時(shí)停機(jī)停堆狀況下多次驗(yàn)證和應(yīng)用，取得了良好的效果。目前世界WANO化學(xué)指標(biāo)大亞灣連續(xù)七年達(dá)世界先進(jìn)水平，嶺澳一期連續(xù)三年達(dá)世界先進(jìn)水平，該項(xiàng)記錄仍在延續(xù)。

7 結(jié)論

1）核電廠機(jī)組臨時(shí)停機(jī)停堆期間的化學(xué)監(jiān)督與控制措施，可有效控制機(jī)組在異常狀態(tài)下燃料包殼狀態(tài)，防止一回路劑量水平超標(biāo)，值得推廣。

2）核電廠機(jī)組臨時(shí)停機(jī)停堆期間的化學(xué)監(jiān)督與控制措施，可適用于同類型設(shè)計(jì)的機(jī)組非計(jì)劃性臨時(shí)停機(jī)停堆的化學(xué)與放射化學(xué)控制。

3）核電廠機(jī)組臨時(shí)停機(jī)停堆期間的化學(xué)監(jiān)督與控制措施，可有效控制機(jī)組在臨時(shí)停機(jī)停堆狀態(tài)下常規(guī)汽輪機(jī)回路和設(shè)備（包括蒸汽發(fā)生器）的腐蝕，值得國(guó)內(nèi)外同類核電廠借鑒和引用。

[1]大亞灣/嶺澳化學(xué)與放射化學(xué)技術(shù)規(guī)范 D-TD/GNP/311，L-TD/GNP/311.（Daya Bay/Ling'ao chemistry and radiochemistry specifications D-TD/GNP/311，L-TD/GNP/311.）

[2]換料大修啟停機(jī)期間化學(xué)監(jiān)督與操作 D-TS/EMS/550，D-TS/EMS/549.（The chemistry monitor and control during the planed refueling outage D-TS/EMS/550，D-TS/EMS/549.）

[3]廣東大亞灣核電站.嶺澳核電站生產(chǎn)運(yùn)行年鑒（1994-2010）.（Yearbook of Daya Bay/Ling'ao nuclear power station（1994-2010）.）