AP1000核電機組蒸汽發生器排污系統設計改進

李紅波　姜鈞

【摘 要】本文簡單介紹了二代加和AP1000核電中蒸汽發生器排污系統的差異。通過設備設置、控制方法、系統接口等方面的比較，表明AP1000核站電蒸汽發生器排污系統在滿足系統功能的基礎上更加安全和先進。

【關鍵詞】蒸汽發生器排污系統；AP1000；二代加

1 系統主要功能描述

蒸汽發生器排污系統設置目的是通過對蒸汽發生器連續的排污，凈化蒸汽發生器二次側的水質，使其保持在電站正常運行的要求范圍內；排污水通過該系統進行冷卻、降壓、凈化后回到二次回路循環。AP1000蒸汽發生器系統主要流程如圖1所示，M310二代加機組蒸汽發生器系統主要流程如圖2所示。

2 蒸汽發生器排污系統主要設備設置方案改進

2.1 換熱器設置改進

相對二代加百萬千萬核電機組，A1P000機組的兩臺蒸汽發生器均設置了獨立的排污管線，每列排污管線對應1臺再生熱交換器，而在M310機組中3臺蒸汽發生器的排污管線是共用1臺再生熱交換器，同時備用了1臺非再生熱交換器，在AP1000機組中，非再生熱交換器已取消。

2.2 除鹽裝置設計改進

二代加機組一直采用了傳統的離子樹脂床來凈化排污水，這種處理方法雖然能夠有效凈化排污水，但缺點是需要經常更換樹脂，且產生的樹脂廢物較多，無形中需要增加核電站中固體廢物處理的能力，且運行過程中需要除鹽水清洗，這也增加了廢水的產生。在AP1000機組中，這方面采用了更為先進的去離子技術——電去離子（EDI）法，它是繼離子交換樹脂、反滲透、電滲析之后日益獲得廣泛應用的新型水處理技術，雖然在國內的部分火電廠已經得到了應用，但是在核電站中采用此技術，AP1000是首次。EDI技術保留了傳統的樹脂床優點，不僅可以連續凈化水，而且可以自動連續再生，不需要酸堿及再生用水，使得系統的操作強度降低，更環保；更重要的是這種設備相對于離子交換床而言占地面積更小，對管道和設備布置而言，具有很大的優越性。

2.3 排放裝置設計改進

排污水經過凈化處理后，在排污水沒有放射性情況下，需要返回到凝汽器補給水室內，由于凝汽器處于真空狀態，排污水直接排向凝汽器會產生氣化或者閃蒸，在這種情況下連續運行會出導致嚴重的腐蝕損壞，因此排污水不能直接排向凝汽器。在二代加機組中，采用了倒U水封設計方法，根據現場運行反饋，這種設計在電廠初始運行階段容易在倒U型水封的下降階段產生水錘、振動和噪音；在AP1000核電站中，采用了背壓調節閥的設計方案，確保BDS到凝汽器的排放管線背壓不會產生氣化或者閃蒸，并通過在主控室實時監測排放管線上壓力調節閥提供的控制信號，確保萬無一失。

3 系統關鍵點位控制方法的改進

3.1 排污水水質監測方法改進

由于燃料包殼的破損及一回路向二回路的泄露，蒸汽發生器二次側的水會產生放射性，放射性的強度取決于燃料的破損率及一回路向二回路的泄漏率，根據排污水放射性監測結果決定排污水是否需要排向放射性廢液系統，在排污水的放射性達到一定值時必須隔離排污。因此取樣監測系統的設置非常重要。二代加機組中，核取樣系統對排污水取樣并對處理管路進行監督，在蒸汽發生器出口、陽床及混床除鹽器出口、排放管線上均設有取樣口，可以監測排污水的化學及放射性指標，在發現有放射性時，將信號傳給到主控室，操作員再根據狀況進行排污系統的相應操作；三代AP1000機組中，二回路取樣系統位于SGS安全殼隔離閥和熱交換器的下游，A/B排污系列隔離閥上游，以保證獨立監測每臺蒸汽發生器二回路水的化學性能，同時在排污水公用排放母管、EDI凈化水及濃水排放管上均設有的輻射測量儀表監測裝置，一旦檢測到由蒸汽發生器一次側向二次側的泄漏引起的放射性，排污水會自動排放至液體放射性廢物系統進行處理和排放，同時隔離EDI裝置，更為嚴重的情況下可以隔離排污系統。避免放射性在過濾器及EDI內積累。相對二代加機組，由放射性污染引起排污系統的動作裝置更加先進，可以及時避免由一回路向二回路的泄露引起的污染。

3.2 超壓保護裝置

二代加機組中，排污系統只在減壓站下游設置了一個超壓保護裝置。而AP1000的排污系統中，超壓保護分為低壓保護和高壓保護，低壓保護裝置位于EDI裝置下游的公用排污集管上，用于防止流量調節閥下游的低壓部分超壓；同時在與啟動給水系統相連的管線上也設置了一個安全閥，防止下游的止回閥泄露引起低壓排污管線超壓；高壓部分的超壓保護裝置位于熱交換器出口的排污管線上，用于保護流量調節閥上有的排污管線，除此之外，在EDI裝置上也設置有多臺安全閥用于防止EDI電解除鹽裝置及過上游過濾器超壓。

4 系統接口變化

在二代加及三代核電中，由于蒸汽發生器排污系統的功能都是一樣的，因此，兩者上下游的主要接口系統沒有變化。其中，一個大的變化是由于取消了非再生熱交換器的做為備用，AP1000核電蒸汽發生器排污系統省去了與設備冷卻水系統的接口；其次，由于使用電除鹽裝置，省去了與三廢系統及服務于樹脂除鹽器的的系統接口，如處理廢樹脂的固體廢物處理系統，沖洗樹脂的核島除鹽水系統等；最后，由于與凝汽器的接口處不再使用水封保護凝汽器的真空，因此與常規島除鹽水分配系統及常規島廢液收集系統的接口也相應取消。這些輔助的服務系統在AP1000蒸汽發生器排污系統中的取消之后大大減少了廠房的布置工作量，可以優化廠房的布置設計。

5 結束語

通過對比以上兩個堆型的蒸汽發生器排污系統的差異，我們可以發現，在三代核電中此系統的設計雖然簡化了，但是對安全方面的設計，如放射性監測、超壓保護等更加重視，這一點也符合了AP1000三代核電更為先進和安全的設計理念。

[責任編輯：王楠]