基于故障樹的某壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化的原因分析

段貽杰 吳建如

摘 要壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)變化，直接關(guān)系到核電站的安全穩(wěn)定運行和電廠的經(jīng)濟性。文章在二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化原因分析的基礎(chǔ)上，利用故障樹理論繪制了放化學(xué)參數(shù)異常變化故障樹，對其進行了定性分析并提出了處理方案。研究有助于電廠技術(shù)人員更快更準確地定位設(shè)備故障并及時處理。

關(guān)鍵詞故障樹;放化學(xué);水系統(tǒng)

0 引言

壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)，主要用于通過蒸汽發(fā)生器將一回路反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量輸送至汽輪發(fā)電機做功，然后再將做完功的乏汽在冷凝器中通過海水進行冷凝，冷凝水再次回到蒸汽發(fā)生器進行循環(huán)。此外，二回路水系統(tǒng)還發(fā)揮著反應(yīng)堆一回路和海水之間的屏障作用，防止一回路放射性物質(zhì)因設(shè)備故障泄漏至海水系統(tǒng)。二回路水系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)正常與否，將直接關(guān)系到反應(yīng)堆一回路蒸汽發(fā)生器、二回路冷凝器等重要設(shè)備的安全運行。二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)較多，其異常變化的原因也各不相同，根據(jù)實踐經(jīng)驗，為了確保機組安全穩(wěn)定運行，有必要對二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化的原因和處理方法進行系統(tǒng)的分析。故障樹分析法（FTA）是一種將故障形成的原因由整體到部分按樹狀結(jié)構(gòu)進行逐級細化劃分的分析方法，是核動力行業(yè)重要的安全分析方法之一。

1 構(gòu)建故障樹

造成二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常的原因主要有以下幾個方面：（1）反應(yīng)堆一回路介質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器向二回路泄漏;（2）海水通過冷凝器傳熱管向二回路水系統(tǒng)泄漏;（3）二回路水系統(tǒng)密封不嚴導(dǎo)致泄漏;（4）二回路水系統(tǒng)的凈化裝置異常;（5）二回路系統(tǒng)檢修后存在異物;（6）二回路水系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生腐蝕等異常情況后產(chǎn)生雜質(zhì)。

故障樹所采用的各種圖形說明如表1所示，故障樹選取二回路水放化學(xué)參數(shù)異常作為頂事件，故障樹圖如圖1所示。

2 故障原因分析

結(jié)合故障樹，主要從以下六個方面對造成二回路水放化學(xué)參數(shù)異常的原因進行分析。

2.1 反應(yīng)堆一回路介質(zhì)通過蒸汽發(fā)生器向二回路泄漏

蒸汽發(fā)生器是連接壓水堆核電站一二回路的橋梁，通過蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱管將一回路熱量傳遞給二回路工質(zhì)（水），產(chǎn)生推動汽輪發(fā)電機做功的蒸汽。同時，蒸汽發(fā)生器也作為一二回路之間的一個放射性屏障。因此，如果二回路水（蒸汽）放射性出現(xiàn)異常，則說明蒸汽發(fā)生器傳熱管存在泄漏。針對該故障的判斷，還可以通過負責放射性監(jiān)測的探頭的放射性進行佐證，同時也可以通過一回路系統(tǒng)冷卻劑的泄漏率來進行輔助判斷。一旦確定蒸汽發(fā)生器傳熱管存在泄漏，則根據(jù)泄漏大小執(zhí)行對應(yīng)事件處理程序即可，該故障類型為電站設(shè)計基本事件之一。

2.2 海水通過冷凝器傳熱管向二回路水系統(tǒng)泄漏

冷凝器作為二回路汽輪機排汽的最終熱阱，將在汽輪機中做完功的乏汽進行冷卻，將熱量通過海水帶走。冷凝器傳熱管的泄漏將直接導(dǎo)致海水進入二回路水系統(tǒng)，引起二回路水化學(xué)參數(shù)異常變化。對于此類故障，也會有明顯的故障特征，即最先會出現(xiàn)二回路冷凝器的電導(dǎo)和鈉含量異常上漲，而其他二回路的化學(xué)參數(shù)則相比變化會比較滯后。如果出現(xiàn)此類故障，則需要根據(jù)冷凝器的電導(dǎo)及鈉含量的變化區(qū)分為具體哪個區(qū)域進而確定對應(yīng)的循環(huán)海水泵，出現(xiàn)異常則應(yīng)盡早停運對應(yīng)的海水泵以便減少對二回路水質(zhì)的影響。

2.3 二回路水系統(tǒng)密封不嚴導(dǎo)致泄漏

冷凝器為二回路最終熱阱，同時為了提高熱循環(huán)效率，正常情況下冷凝器保持為負壓狀態(tài)，因此，對于任何二回路直接和冷凝器相連接的管道密封性就提出了比較高的要求。如果二回路水系統(tǒng)密封不嚴，若該部分直接與冷凝器相連，則必然會導(dǎo)致不凝結(jié)氣體（空氣）向冷凝器的泄漏。正常情況下，不凝結(jié)氣體微小的泄漏通過冷凝器真空泵抽走，然而當泄漏量較大時，將無法通過真空泵完全抽走。冷凝器中不凝結(jié)氣體分壓的增加勢必導(dǎo)致冷凝器真空度降低，同時會導(dǎo)致冷凝器氧含量快速上漲，嚴重情況下可能導(dǎo)致汽輪發(fā)電機或反應(yīng)堆被迫自動停運。同時，如果存在較大吸氣現(xiàn)象，現(xiàn)場臨近設(shè)備處將會有明顯的嘯叫聲。對于此類故障，則必須盡早隔離漏點或者堵漏，否則需要盡快停機處理。

2.4 二回路水系統(tǒng)的凈化裝置異常

二回路水系統(tǒng)凈化裝置異常，主要原因為正常的化學(xué)添加物加入量異常變化，或者水處理凈化系統(tǒng)異常（若在投運狀態(tài)）。此類異常較容易判斷，異常參數(shù)主要表征在水處理系統(tǒng)投運前后，但冷凝器相關(guān)化學(xué)參數(shù)均正常。

2.5 二回路系統(tǒng)檢修后存在異物

系統(tǒng)檢修后存在的殘留，導(dǎo)致化學(xué)參數(shù)異常，主要體現(xiàn)在設(shè)備檢修后投運的初期階段。主要表現(xiàn)為局部的化學(xué)參數(shù)如電導(dǎo)/氧含量等參數(shù)不合格。其主要原因為設(shè)備投運前對殘留物沖洗不徹底或者充水排氣不充分導(dǎo)致。對于此類情況的處理，如果參數(shù)異常變化可接受，則繼續(xù)運行，由二回路水處理系統(tǒng)凈化，否則將異常設(shè)備重新退出運行。

2.6 二回路水系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生腐蝕等異常情況后產(chǎn)生雜質(zhì)

二回路水系統(tǒng)中設(shè)備在正常運行期間，可能發(fā)生各種類型的腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物則形成二回路水系統(tǒng)的雜質(zhì)。對于這類現(xiàn)象引起的化學(xué)參數(shù)異常變化，多半是通過定期取樣化驗獲得數(shù)據(jù)，且主要以Fe、Cu、Cl等微量元素為主，其形成的原因由多種多樣，引起的異常變化不會引起立即的后果，事件處理起來也不太緊迫，在此就不再詳細討論。

3 結(jié)論

本文應(yīng)用故障樹的分析方法，對某大型商用壓水堆核電站二回路系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)異常變化原因進行了分析，繪制了化學(xué)參數(shù)異常的故障樹，有助于電廠運行期間人員更快、更準確的定位故障原因并及時處理，達到了預(yù)防和排除故障的目的。

參考文獻

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