國(guó)內(nèi)壓水堆核電站二回路全揮發(fā)處理效果的評(píng)價(jià)方法

李潛蛟

【摘 要】通過(guò)研究二回路系統(tǒng)各設(shè)備腐蝕產(chǎn)物的分布，找到腐蝕產(chǎn)物與全揮發(fā)處理工況之間的聯(lián)系，以此為依據(jù)，利用大修期間二回路凝汽器——磁性過(guò)濾器、除氧器及蒸汽發(fā)生器沉積物量的變化，評(píng)價(jià)運(yùn)行過(guò)程中，二回路全揮發(fā)處理效果。本方法實(shí)用可靠，且利用了電廠大修期間的腐蝕檢查數(shù)據(jù)，為評(píng)價(jià)水化學(xué)工況提供了一種十分有效的方法。

【Abstract】Through studying the distribution of corrosion products of each equipment in the secondary circuit， the relationship between the corrosion products and the full volatilization treatment conditions is found. Based on this， the total volatilization treatment effect of the secondary circuit in the operation process is evaluated by the change of the sediment quantity of the condenser-magnetic filter， deaerator and steam generator in the secondary circuit during the overhaul period. This method is practical and reliable， and has made use of the data of corrosion inspection during the overhaul period of power plants， which provides a very effective method for evaluating the hydrochemical conditions.

【關(guān)鍵詞】全揮發(fā)處理； 腐蝕產(chǎn)物 ； 評(píng)價(jià)

【Keywords】 full volatilization treatment； corrosion products； evaluation

【中圖分類(lèi)號(hào)】TL362 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）07-0194-03

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)核電站均采用還原性全揮發(fā)處理（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“AVT（R）”），控制二回路水質(zhì)，以緩解二回路系統(tǒng)設(shè)備材料的腐蝕程度，減少二回路腐蝕產(chǎn)物向蒸汽發(fā)生器遷移，從而提高電廠安全運(yùn)行性能，確保核電機(jī)組在設(shè)計(jì)壽期內(nèi)，能夠穩(wěn)定高效地運(yùn)行。而國(guó)內(nèi)在現(xiàn)階段主要利用世界核營(yíng)運(yùn)者協(xié)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“WANO”）制定的壓水堆核電機(jī)組化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)二回路水質(zhì)控制的優(yōu)劣，即選取幾個(gè)影響蒸汽發(fā)生器性能的關(guān)鍵指標(biāo)，利用公式，計(jì)算出WANO值，WANO值越接近1：0，表明電廠在運(yùn)行過(guò)程中，二回水質(zhì)控制得越好，二回路系統(tǒng)發(fā)生影響設(shè)備部件安全性能腐蝕機(jī)理的可能性就越小[1]。本文則根據(jù)水化學(xué)控制與二回路系統(tǒng)設(shè)備腐蝕之間的關(guān)系，通過(guò)大修檢查獲得的二回路腐蝕產(chǎn)物數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中二回路水化學(xué)處理控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 二回路系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物分布

圖1為核電站二回路主要系統(tǒng)流程圖，二次側(cè)的水經(jīng)蒸器發(fā)生器加熱，變成飽和水蒸汽，經(jīng)高壓缸和低壓缸做功后，由凝汽器冷凝成液態(tài)水，通過(guò)凝結(jié)水泵進(jìn)入低壓加熱器進(jìn)行預(yù)熱，再由除氧器除氧加熱后，通過(guò)給水泵進(jìn)入高壓加熱器加熱，最后進(jìn)入蒸器發(fā)生器內(nèi)，重新接受一回路的熱量加熱變成水蒸汽，重復(fù)上述過(guò)程。

為確定各主要設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物分布情況，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行了目視檢查，如圖2所示。凝汽器熱阱至除氧器設(shè)備的內(nèi)部形貌為紅色，且腐蝕產(chǎn)物較多，容易收集，如圖2（左）（中）所示。而高壓加熱器腐蝕產(chǎn)物附著較少，不易收集，且顏色呈淺紅色或黑色如圖2（右）所示。高壓缸至低壓缸的轉(zhuǎn)子葉片沉積物均較少，其中汽水分離再熱器筒體表面附著的產(chǎn)物為黑色。經(jīng)檢測(cè)，二回路凝汽器至蒸汽發(fā)生器的主要腐蝕產(chǎn)物為赤鐵礦（Fe2O3）和磁鐵礦（Fe3O4）。

造成腐蝕產(chǎn)物如此分布的原因，是由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，水中絕大多數(shù)的溶解氧經(jīng)凝汽器至除氧器之間的設(shè)備管線時(shí)，被消耗完，而生成金屬腐蝕產(chǎn)物，運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，在機(jī)組正常運(yùn)行情況下，電廠給水末端監(jiān)測(cè)到的氧含量小于7μg/L。另從蒸汽發(fā)生器出來(lái)的蒸汽攜帶能力不強(qiáng)，蒸汽所攜帶鹽類(lèi)及金屬腐蝕產(chǎn)物相對(duì)較少[2-3]。因此，在凝汽器至除氧器之間設(shè)備管道附著的腐蝕產(chǎn)物較多，蒸汽發(fā)生器也由于蒸汽攜帶鹽類(lèi)的能力較少，而出現(xiàn)泥渣沉積現(xiàn)象。

高壓加熱器（右）

而二回路腐蝕產(chǎn)物多少與水化學(xué)工況控制情況有關(guān)。根據(jù)鐵的電位-pH圖可知，當(dāng)水的pH越高，或電位足夠低（即氧含量很小時(shí)），金屬處于免蝕區(qū)，即不發(fā)生明顯的腐蝕，如圖3所示。因此，運(yùn)行過(guò)程中，二回路水化學(xué)工況控制得越好，則二回路腐蝕產(chǎn)物的量則越小，設(shè)備表面的產(chǎn)物附著量則越少。因此，評(píng)價(jià)核電站在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中AVT（R）是否控制得當(dāng)，可通過(guò)大修時(shí)，設(shè)備表面附著的腐蝕產(chǎn)物量來(lái)進(jìn)行判斷。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，并結(jié)合核電站二回路腐蝕產(chǎn)物的分布規(guī)律，可以用凝汽器中的磁性過(guò)濾器、除氧器筒體內(nèi)部及蒸汽發(fā)生器泥渣沉積量作為水質(zhì)控制優(yōu)劣的評(píng)價(jià)依據(jù)[4]。現(xiàn)以某核電站為例，對(duì)凝汽器磁性過(guò)濾器、除氧器筒體及蒸汽發(fā)生器的沉積物進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

該核電站采用氨+聯(lián)氨的AVT（R）控制二回路水質(zhì)，給水末端控制的氧含量小于1μg/L，pH=9.6～9.9。停機(jī)前，通過(guò)向二回路加入大量的氨和聯(lián)氨，以保證二回路pH盡可能接近11.0，停機(jī)后及時(shí)向二回路各主要開(kāi)孔設(shè)備通壓縮空氣保證濕度小于40%，對(duì)整個(gè)二回路設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，以防止回路發(fā)生停用腐蝕。為掌握整個(gè)二回路的腐蝕狀況，該核電站還編制有指導(dǎo)大修腐蝕檢查的規(guī)程，規(guī)程中規(guī)定了凝汽器-磁性過(guò)濾器、除氧器等設(shè)備沉積物的取樣方法。

3 腐蝕產(chǎn)物分析

3.1 凝汽器—磁性過(guò)濾器

凝汽器磁性過(guò)濾器位于凝汽器鈦管下方，是凝汽器汽側(cè)的重要組成部分，其主要作用是吸附水汽中的鐵磁物質(zhì)。在大修期間，按電廠腐蝕檢查規(guī)程，對(duì)凝汽器磁性過(guò)濾器進(jìn)行取樣，并對(duì)所取樣品進(jìn)行烘干稱(chēng)重處理。

將當(dāng)前大修凝汽器磁性過(guò)濾器沉積物的重量與歷次進(jìn)行比對(duì)，如圖4所示。圖4中橫坐標(biāo)為機(jī)組大修周期，縱坐標(biāo)為磁性過(guò)濾器吸附總量和日均吸附量。圖4表明，隨著機(jī)組的不斷運(yùn)行，磁性過(guò)濾器吸附量總量和日均吸附量在整體上呈現(xiàn)不斷減少的趨勢(shì)，經(jīng)計(jì)算，第11次大修的吸附量總量和日均吸附量分別為第2次大修時(shí)吸附量的0.35倍和0.26倍，這表明在現(xiàn)行的水化學(xué)工況下，二回路腐蝕產(chǎn)物不斷減小。

3.2 除氧器沉積物

熱力除氧器的主要功能是利用物理方法（道爾頓分壓定律和享利定律）對(duì)給水進(jìn)行除氧，同時(shí)加熱給水。根據(jù)電廠腐蝕檢查規(guī)程規(guī)定，對(duì)除氧器筒體進(jìn)行取樣，樣品經(jīng)過(guò)烘干處理，利用公式，換算成單位面積沉積率，計(jì)算出電廠在本次燃料循環(huán)周期的單位面積沉積率為3.17g/（m2.y），根據(jù)電廠檢查規(guī)程規(guī)定，輕微沉積<30g/（m2.y），而本次單位面積沉積率3.17g/（m2.y）<30 g/（m2.y），因此除氧器在本次燃料周期的沉積程度較輕。

3.3 蒸汽發(fā)生器沉積物

蒸汽發(fā)生器是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，其性能好壞直接關(guān)系到電廠的安全運(yùn)行，而蒸汽發(fā)生器中泥渣沉積會(huì)濃縮二次側(cè)水中的離子濃度，有的甚至達(dá)到104倍以上，如氯離子，能增加傳熱管和其他管段上發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕的概率，從而影響蒸汽發(fā)生器的使用壽命[4-5]。因此，國(guó)內(nèi)電廠普遍采取水力沖洗的辦法，在大修期間，對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泥渣進(jìn)行沖洗，以避免泥渣大量堆積，危及蒸汽發(fā)生器安全運(yùn)行的情況。

利用蒸汽發(fā)生器沖洗下來(lái)的泥渣，進(jìn)行烘干處理，得到對(duì)應(yīng)燃料周期的泥渣量，并將該泥渣量與歷次大修泥渣沖洗量進(jìn)行對(duì)比，如圖5所示。圖5表明，單個(gè)蒸汽發(fā)生器泥渣沖洗量及殘?jiān)偭康哪嘣浚兓厔?shì)整體平穩(wěn)，未出現(xiàn)較大的沉積物變化。且日均沉積量也表明，泥渣沉積量較平穩(wěn)，且有一定的減少趨勢(shì)。

4 水質(zhì)控制效果評(píng)價(jià)

通過(guò)綜合凝汽器-磁性過(guò)濾器、除氧器沉積物及蒸汽發(fā)生器泥渣量腐蝕產(chǎn)物的分析，認(rèn)為該核電站現(xiàn)有狀態(tài)下二回路腐蝕程度較輕，腐蝕狀態(tài)控制良好。分析結(jié)果表明，核電站目前采用氨+聯(lián)氨的AVT（R）參數(shù)控制范圍及運(yùn)行過(guò)程中的控制效果良好，滿足現(xiàn)狀態(tài)下，該核電站的水質(zhì)運(yùn)行要求。

5 結(jié)論

在停機(jī)大修過(guò)程中，利用二回路幾個(gè)腐蝕產(chǎn)物主要分布的設(shè)備，對(duì)核電站二回路系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中腐蝕程度的評(píng)估，以此評(píng)定電站在運(yùn)行過(guò)程中，采用AVT（R）控制二回路水質(zhì)效果的方法，很好地結(jié)合了大修腐蝕檢查數(shù)據(jù)，更進(jìn)一步反映了電廠控制水質(zhì)的實(shí)際效果。且大修產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物評(píng)價(jià)參數(shù)，可為電廠的老化管理評(píng)估，提供十分重要的參數(shù)，對(duì)核電站安全運(yùn)行具有十分重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

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