AP1000機(jī)組一回路除氧技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究

侯 濤,孟憲波,范 賞,姜 磊,吳旭東

(三門(mén)核電有限公司,浙江 三門(mén)317112)

三門(mén)核電1號(hào)機(jī)是AP1000(Advanced Passive Pressurized-Water Reactor 1000,非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆)的全球首堆。

AP1000設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)化系統(tǒng),減少設(shè)備,其中在化學(xué)和容積控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上取消了容控箱;AP1000機(jī)組啟動(dòng)時(shí),在177℃時(shí)添加氫氧化鋰,121℃前一回路需在高濃度硼酸的酸性環(huán)境下實(shí)施化學(xué)除氧,且首循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)一回路無(wú)堆芯輻照。導(dǎo)致除氧效率降低,延長(zhǎng)了機(jī)組啟動(dòng)的關(guān)鍵路徑時(shí)間。

研究表明,一回路冷卻劑中存在溶解氧時(shí),會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備的均勻腐蝕,增加金屬材料應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性,縮短設(shè)備的使用壽命。腐蝕產(chǎn)物在一回路輻照條件下,生成活化產(chǎn)物,增加大修期間人員的輻照劑量。因此美國(guó)EPRI 和法國(guó)EDF(Electricite De France,法國(guó)電力集團(tuán)) 均要求一回路升溫至121℃之前,溶解氧＜100×10-9[1]。

針對(duì)AP1000一回路除氧的困難,需在實(shí)踐中嘗試開(kāi)發(fā)新方法、新技術(shù),并對(duì)傳統(tǒng)的除氧影響因素優(yōu)化,來(lái)解決AP1000機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的一回路除氧問(wèn)題,以期大幅度縮短調(diào)試和大修后一回路除氧的關(guān)鍵路徑時(shí)間。

1 國(guó)內(nèi)外電廠除氧技術(shù)研究

國(guó)內(nèi)外主要的除氧技術(shù)有物理除氧、化學(xué)除氧、電化學(xué)除氧、及其他除氧等技術(shù)。

1.1 物理除氧

指通過(guò)溫度和壓力的改變,將水中的溶解氧去除。主要有熱力除氧、真空除氧、解析除氧。其中熱力除氧和真空除氧技術(shù)相對(duì)成熟,解析除氧為近年來(lái)新興的技術(shù)。

目前在核電廠一回路除氧中應(yīng)用的具體物理除氧方式有:

(1)一回路抽真空:一回路管道接近半管水位時(shí),抽真空系統(tǒng)與穩(wěn)壓器排氣管線相連,將穩(wěn)壓器頂端、壓力容器上封頭和蒸汽發(fā)生器倒置U型管中的空氣抽出,再向一回路充水至目標(biāo)液位。減少了一回路中空氣,降低了初始氧濃度;

(2)靜態(tài)排氣:將一回路從半管液位充水至水實(shí)體狀態(tài),對(duì)壓力容器頂部管線、輔助噴淋管線、ADS(Automatic Depressurization System,自動(dòng)卸壓系統(tǒng))管線排氣;

(3)動(dòng)態(tài)排氣:順序點(diǎn)動(dòng)反應(yīng)堆冷卻劑泵,再提高轉(zhuǎn)速至50%(運(yùn)行＜30 s),排出蒸汽發(fā)生器傳熱管內(nèi)的氣體至反應(yīng)堆壓力容器上封頭和穩(wěn)壓器,最后通過(guò)ADS排氣閥排出;

(4)低壓容控箱氮?dú)獯祾?容控箱上部使用氮?dú)獯祾?一回路的下泄水?dāng)y帶的溶解氧釋放至氣相中,被氮?dú)獯底?以去除溶解氧。

1.2 化學(xué)除氧

通過(guò)加入化學(xué)藥品與水中的氧反應(yīng)去除溶解氧,為除氧的輔助措施。主要有亞硫酸鈉法、聯(lián)氨(肼)除氧法、鐵屑除氧法、穩(wěn)定亞硫酸鈉除氧技術(shù)、TGS-A除氧劑等。其中聯(lián)氨除氧法使用最多、最成熟,鐵屑法和亞硫酸鈉法已很少使用,其余為新興或正在研究的技術(shù)。

聯(lián)氨因其安全性能好,殘留少,反應(yīng)產(chǎn)物為氮?dú)夂退?對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響等優(yōu)點(diǎn),被廣泛使用在一、二回路除氧。原理如下:

1.3 電化學(xué)除氧

使用金屬(如銅或鋁)代替鋼發(fā)生電化學(xué)腐蝕消耗水中的溶解氧。如三維電極固定床電化學(xué)反應(yīng)器,目前不太成熟,還在研究中。

1.4 其他除氧技術(shù)

如膜法除氧、超重力除氧、加氫催化除氧[2]、AP1000一回路高壓加氫抑制水的輻照分解法等。其中催化加氫除氧,包含觸媒型鈀金屬加氫除氧[3],和紫外催化加氫除氧。

如AP1000核電廠一回路補(bǔ)水采用低壓加氫催化除氧技術(shù)。催化劑為吸附在樹(shù)脂上的鈀金屬[4],常溫下,向含有溶解氧的水中通入氫氣,在催化劑的作用下,氫與水中的溶解氧發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物是水[5],反應(yīng)如下:

1.5 AP1000機(jī)組采用的除氧技術(shù)

AP1000機(jī)組除了采用成熟的熱力除氧、真空除氧、聯(lián)氨化學(xué)除氧技術(shù)外,還采用低壓加氫催化除氧技術(shù)、高壓加氫抑制一回路水的輻照分解技術(shù)等。

AP1000機(jī)組啟動(dòng)期間一回路除氧方法主要使用抽真空、靜態(tài)排氣、動(dòng)態(tài)排氣、除氧水稀釋,和聯(lián)氨除氧方法等。

2 AP1000機(jī)組一回路除氧面臨的困難

與傳統(tǒng)核電站生產(chǎn)期間的一回路除氧相比,AP1000機(jī)組調(diào)試階段的熱態(tài)功能試驗(yàn)期間需在沒(méi)有容控箱、沒(méi)有輻照、中性水的條件下除氧。機(jī)組裝料后的首循環(huán)啟動(dòng)時(shí)一回路除氧則是在沒(méi)有容控箱、沒(méi)有輻照、冷卻劑為酸性含硼水的條件下進(jìn)行。

2.1 酸性環(huán)境對(duì)一回路除氧的影響

裝料后一回路為含硼水(硼濃度1 700×10-6～1 750×10-6),在10×10-6的聯(lián)氨濃度下,對(duì)應(yīng)的p H25℃為6.16,呈弱酸性條件。

研究表明,酸性環(huán)境下除氧速度會(huì)大幅度降低[6]。如圖1所示,p H在10左右時(shí),聯(lián)氨和溶解氧的反應(yīng)速度最快,p H升高或下降時(shí),反應(yīng)速度會(huì)大幅下降,p H=9時(shí)反應(yīng)速度為2 m L/min,而p H＜6時(shí)反應(yīng)速度接近于0。

圖1 p H與除氧速度的關(guān)系Fig.1 Correlation of p H and deoxygenization rate

2.2 低壓容控箱對(duì)一回路除氧的作用

根據(jù)道爾頓分壓定律,任何容器內(nèi)的氣體混合物中,如果各組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則每一種氣體都均勻地分布在整個(gè)容器內(nèi),它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)和它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同。

如圖2所示,傳統(tǒng)電站如M310在容控箱上部使用低壓氮?dú)獯祾?一回路的下泄水?dāng)y帶的溶解氧釋放至氣相中,被氮?dú)獯底?達(dá)到去除溶解氧的目的。

2.3 輻照對(duì)一回路除氧的催化作用

伽馬射線可以大幅提高聯(lián)氨和溶解氧的反應(yīng)速度[7],運(yùn)行電站的經(jīng)驗(yàn)也證明這一點(diǎn)。但是調(diào)試期間及裝料后的首循環(huán)啟動(dòng)除氧時(shí),一回路沒(méi)有堆芯輻照。

圖2 M310機(jī)組容控箱氮?dú)獯祾呤疽鈭DFig.2 Nitrogen purge in volume control tank in M310 unit

3 物理除氧方式的新技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究

針對(duì)AP1000機(jī)組沒(méi)有容控箱,無(wú)法進(jìn)行氮?dú)獯祾哳A(yù)物理除氧的問(wèn)題,根據(jù)AP1000系統(tǒng)的特點(diǎn),首次在國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了脫氣塔+EHT(Effluent Holdup Tank,流出液暫存箱)自循環(huán)模式預(yù)除氧技術(shù),及采用低壓加氫催化除氧補(bǔ)給水對(duì)一回路上充下泄稀釋降低氧含量的技術(shù)。并對(duì)傳統(tǒng)核電一回路除氧的物理方式優(yōu)化,如一回路抽真空、靜動(dòng)排氣、氮?dú)獯祾吆透采w等技術(shù)。

3.1 脫氣塔+EHT自循環(huán)模式預(yù)除氧技術(shù)的應(yīng)用

為應(yīng)對(duì)首循環(huán)啟動(dòng)除氧中,連續(xù)上充下泄會(huì)引入非硼化水源的特點(diǎn),建立了脫氣塔+EHT 自循環(huán)運(yùn)行的物理除氧方式。

3.1.1 EHT 氮?dú)飧采w和持續(xù)吹掃的方法

EHT 是非密封設(shè)備,為確保經(jīng)脫氣塔的除氧水不會(huì)在EHT中重新引入氧氣,對(duì)EHT 執(zhí)行氮?dú)飧采w。

如圖3所示,通WLS-V531閥門(mén)向EHT中供氮,通過(guò)V532將吹掃氣體引入室外。為避免空氣的進(jìn)入,將EHT 溢流閥門(mén)封堵。同時(shí),在WLS-V557處接壓力表,定期巡檢,確保EHT不會(huì)超壓。

圖3 EHT氮?dú)飧采w流程Fig.3 Nitrogen blanket in EHT

3.1.2 脫氣塔運(yùn)行

原理為真空除氣。通過(guò)抽真空的方式,維持脫氣塔一定的真空度,當(dāng)流出液呈霧狀進(jìn)入脫氣塔頂部時(shí),經(jīng)充分混合后暴露在脫氣塔內(nèi)氣空間,分為小股水流沿壁面流下。根據(jù)亨利定律,不凝氣體在真空下分壓降低,從液體中

不斷釋放至氣相中,通過(guò)真空接口排出。除氣效果和真空度有關(guān),真空度越高,除氣效果也越好。

3.1.3 脫氣塔+EHT 自循環(huán)運(yùn)行的除氧效果

1號(hào)機(jī)組首次啟動(dòng)期間,一回路進(jìn)入水實(shí)體后,使用脫氣塔+EHT 自循環(huán)運(yùn)行的模式執(zhí)行預(yù)除氧。如圖4所示,前期上充下泄流量為11 m3/h,后期將循環(huán)流量提高至14.5 m3/h。在其它系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)執(zhí)行的同時(shí)進(jìn)行除氧,用時(shí)80 h將一回路的溶解氧從8.0×10-6降至0.3×10-6(非關(guān)鍵路徑時(shí)間)。

從圖4可知,上充下泄流量為11 m3/h時(shí),除氧速度為93×10-9/h;上充流量調(diào)整至14 m3/h 時(shí),除氧速度為172×10-9/h。上充下泄流量對(duì)除氧速度影響較大,提升上充流量可以明顯加快除氧速度。

圖4 三門(mén)1號(hào)機(jī)組首次啟動(dòng)除氧Fig.4 The deoxygenization process in the first startup test of Sanmen 1

3.2 采用低壓加氫催化除氧水上充下泄稀釋的方法

AP1000一回路補(bǔ)水采用低壓加氫催化除氧技術(shù),補(bǔ)給水中溶解氧可＜20×10-9。在熱試期間,使用除氧除鹽水不斷上充和下泄稀釋也可以達(dá)到除氧目的。三門(mén)核電2號(hào)機(jī)組第一次熱試期間,上充流量6 m3/h 時(shí),除氧速度為90×10-9/h,如圖5所示。根據(jù)充排水公式,上充流量越大,除氧速度越快。

其中:Q——上充下泄的體積,m3;

V——一回路的水裝量,m3;

C0——一回路初始溶解氧濃度,10-9;

Ct——一回路目標(biāo)溶解氧濃度,10-9。

圖5 三門(mén)2號(hào)機(jī)組第一次熱試除氧Fig.5 The deoxygenization process in the first hot function test of Sanmen 2

3.3 一回路抽真空充水的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

AP1000機(jī)組采用抽真空方式啟動(dòng),減少了系統(tǒng)的氣體總量。經(jīng)試驗(yàn),真空度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為絕對(duì)壓力＜20 k Pa時(shí),可確保抽真空充水的效果。

3.4 采用總氣體含量測(cè)量對(duì)靜動(dòng)排氣的效果驗(yàn)收

主泵點(diǎn)動(dòng)排氣后,一回路總氣體含量大大降低。通過(guò)分析一回路的總含氣量,可評(píng)估一回路中的氣體含量,總含氣量高時(shí),說(shuō)明排氣效果差,系統(tǒng)中存在較多的溶解氧;總含氣量低時(shí),說(shuō)明排氣效果好。根據(jù)實(shí)踐驗(yàn)證,當(dāng)含氣量＜40 m L(STP)/kg時(shí),可確保排氣效果良好。

3.5 小修期間的氮?dú)飧采w和熱力除氧

1、2號(hào)機(jī)組在小修期間,打開(kāi)穩(wěn)壓器上部的自動(dòng)降壓閥聯(lián)通安全殼內(nèi)置換料水箱。為降低氧氣通過(guò)穩(wěn)壓器上部空間的侵入,對(duì)穩(wěn)壓器排氣管道進(jìn)行氮?dú)獯祾摺Ｐ⌒奚郎剡^(guò)程,采用電加熱器加熱和穩(wěn)壓器排氣的方式,降低一回路的溶解氧。耗時(shí)4小時(shí)將穩(wěn)壓器的溶解氧從148×10-9降低至＜100×10-9。

因此,小修時(shí),使用氮?dú)獯祾叻€(wěn)壓器的氣相空間,并采用電加熱器加熱除氧的方式,可以達(dá)到除氧的目的。

4 聯(lián)氨化學(xué)除氧技術(shù)的制約因素優(yōu)化

4.1 聯(lián)氨添加量的優(yōu)化

4.1.1 原理

化學(xué)除氧速度和溶液中的聯(lián)氨及溶解氧濃度積成正比。聯(lián)氨濃度過(guò)剩量增加時(shí),可以加快除氧速度。

A——反應(yīng)速度常數(shù);

[N2H4]——聯(lián)氨的濃度,mmol/L;

[O2]——氧氣的濃度,mmol/L。

4.1.2 試驗(yàn)分析

(1)聯(lián)氨的消耗量和初始溶解氧的關(guān)系

國(guó)內(nèi)電站中普遍采用2倍以上的溶解氧含量,如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)某些電站聯(lián)氨添加量Table 1 Hydrazine amount added in some plants

三門(mén)和海陽(yáng)總4臺(tái)機(jī)組實(shí)踐中的最終聯(lián)氨消耗量和初始溶解氧濃度的關(guān)系,如圖6所示,聯(lián)氨反應(yīng)量為初始溶解氧濃度2.1倍。

理論上,聯(lián)氨和溶解氧的相對(duì)分子質(zhì)量都是32 g/mol,化學(xué)計(jì)量比應(yīng)是1:1,但實(shí)際上聯(lián)氨的消耗量比溶解氧多,原因是:

1)熱試期間使用除氧補(bǔ)給水上充下泄,導(dǎo)致聯(lián)氨被稀釋;

2)一回路中存在汽腔聚集溶解氧。例如臺(tái)山在計(jì)算聯(lián)氨的添加時(shí),會(huì)計(jì)算氣相中的氧氣含量,一般會(huì)增加1×10-6～2×10-6的聯(lián)氨含量。

(2)低濃度下聯(lián)氨和溶解氧的比例

三門(mén)核電2號(hào)機(jī)組熱試除氧期間,按照3倍的溶解氧添加聯(lián)氨,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶解氧降低至較低水平時(shí),除氧速度變慢,聯(lián)氨和溶解氧的比值卻不斷增大。圖7中:

1)在溶解氧濃度在2×10-6～6×10-6時(shí),按照3倍溶解氧濃度添加聯(lián)氨,可維持整個(gè)除氧過(guò)程較快的反應(yīng)速度。

2)當(dāng)溶解氧濃度接近600×10-9時(shí),殘余聯(lián)氨濃度為4×10-6左右。聯(lián)氨濃度是溶解氧的7倍。但是此時(shí),反應(yīng)速度也僅有200×10-9/h。因此當(dāng)溶解氧含量較低時(shí),聯(lián)氨的添加量不再拘泥于聯(lián)氨和溶解氧的倍數(shù),而應(yīng)以殘余3×10-6～4×10-6聯(lián)氨,計(jì)算加藥量。

4.1.3 結(jié)論

結(jié)合以上經(jīng)驗(yàn):

圖6 聯(lián)氨消耗量和RCS初始溶解氧濃度關(guān)系Fig.6 Correlation of the hydrazine consumption and initial oxygen concentration

圖7 三門(mén)核電2號(hào)機(jī)組熱試除氧Fig.7 The deoxygenization process in the hot functional test of Sanmen 2

(1) 當(dāng)5×10-6＜溶解氧濃度≤8×10-6時(shí),添加聯(lián)氨的目標(biāo)濃度=2[O2]+4×10-6;

(2)當(dāng)2×10-6＜溶解氧濃度≤5×10-6時(shí),添加聯(lián)氨的目標(biāo)濃度=3[O2];

(3)當(dāng)0.1×10-6＜溶解氧濃度≤2×10-6,添加聯(lián)氨的目標(biāo)濃度=[O2]+(2×10-6～4×10-6)殘余;添加聯(lián)氨的目標(biāo)濃度=［O2］+2×10-6～4×10-6。

其中[O2]為一回路溶解氧含量。

4.2 聯(lián)氨添加溫度的優(yōu)化

三門(mén)1、2號(hào)機(jī)組熱試經(jīng)驗(yàn)表明,聯(lián)氨添加時(shí)一回路的溫度對(duì)反應(yīng)速度有一定影響。在1號(hào)機(jī)組補(bǔ)充熱試和2號(hào)機(jī)組熱試除氧過(guò)程中,初始的溶解氧相似,分別向RCS 中添加了12.4 kg和12.1 kg的聯(lián)氨。其中,1號(hào)機(jī)組補(bǔ)充熱試期間因止回閥泄漏導(dǎo)致聯(lián)氨未能及時(shí)加入系統(tǒng),重新加藥時(shí)一回路已經(jīng)升溫至110℃。2號(hào)機(jī)組添加聯(lián)氨時(shí)一回路的溫度為65℃。從圖8的趨勢(shì)可以看出,在65℃時(shí)添加聯(lián)氨,除氧只需要12 h,但在110℃添加聯(lián)氨至除氧合格卻需要31 h。

原因分析:低溫時(shí),溶解氧可以吸附在系統(tǒng)金屬表面,與加入聯(lián)氨充分接觸混合,有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行;當(dāng)溫度升高時(shí),氧分子動(dòng)能增大,和金屬表面的結(jié)合力變小,導(dǎo)致氧從金屬表面脫離。氧氣在一回路中聚集,形成微小氣泡,最終在系統(tǒng)高點(diǎn)處(如穩(wěn)壓器頂部)匯合,形成氣腔,氧氣和聯(lián)氨氣液分離。氣液相的傳質(zhì)阻力很大,氧氣需重新進(jìn)入溶液中,才能和聯(lián)氨發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致除氧速度緩慢。

低溫添加聯(lián)氨有利于藥液和溶解氧充分混合接觸,一般控制添加時(shí)機(jī)在65～85℃。

4.3 聯(lián)氨除氧反應(yīng)溫度平臺(tái)的優(yōu)化

如圖9所示,三門(mén)核電2號(hào)機(jī)熱試除氧時(shí)。當(dāng)溫度在80～100℃時(shí),除氧速度355×10-9/h;溫度升高至110℃,除氧速度是561×10-9/h。隨著溫度的提升,除氧速度提升約1.5倍,和理論相似。在除氧后期,因?yàn)槿芙庋跻呀?jīng)降至很低水平,反應(yīng)動(dòng)力減少,導(dǎo)致除氧速度又重新變慢。

圖8 聯(lián)氨加入的溫度對(duì)除氧速度的影響Fig.8 Effect of temperature of hydrazine addition on the deoxygenization rate

圖9 除氧速度與溫度的關(guān)系Fig.9 Correlation of the deoxygenization rate and temperature

4.4 采用聯(lián)氨定性的快速檢測(cè)方法

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),聯(lián)氨加入后,應(yīng)盡快確認(rèn)已進(jìn)入系統(tǒng),避免發(fā)生聯(lián)氨泄漏的情況。采用顯色劑對(duì)二甲基苯甲醛-硫酸溶液,加入試樣中,靜置2～3 min后,通過(guò)顏色大致判斷聯(lián)氨濃度。可快速定性測(cè)量聯(lián)氨濃度,節(jié)省分析時(shí)間1 h。

4.5 聯(lián)氨添加方式的比對(duì)

AP1000穩(wěn)壓器添加聯(lián)氨方式有兩種,一種是通過(guò)穩(wěn)壓器的輔助噴淋,將聯(lián)氨直接加入至穩(wěn)壓器中,直接升溫除氧,優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓器內(nèi)聯(lián)氨濃度可以控制較高,較早完成穩(wěn)壓器除氧;另一種是通過(guò)化容系統(tǒng)的上充管線添加。

表2 聯(lián)氨添加方式的對(duì)比Table 2 Comparison of two different types of hydrazine addition

續(xù)表

4.6 聯(lián)氨泄漏的判斷

在三門(mén)和海陽(yáng)熱試中均發(fā)生了止回閥的泄漏,CVS-V071自重閥門(mén)泄漏導(dǎo)致加入的聯(lián)氨泄漏,進(jìn)入至放射性廢液處理系統(tǒng)中,如圖10所示。加藥時(shí)需關(guān)注CVS-FT025和CVSFT157的流量,當(dāng)CVS-FT025的流量小于CVS-FT157的流量時(shí),說(shuō)明此時(shí)CVS-V071出現(xiàn)了反向泄漏,聯(lián)氨可能會(huì)進(jìn)入至放射性廢液處理系統(tǒng)中。

圖10 化容系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.10 Schematic of chemical and volume control system

4.7 取樣監(jiān)測(cè)頻率的優(yōu)化

經(jīng)實(shí)踐,優(yōu)化如表3所示。

表3 取樣監(jiān)測(cè)頻率Table 3 Frequency of sampling

5 AP1000一回路除氧技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐效果

5.1 調(diào)試階段熱試期間的除氧

三門(mén)2號(hào)機(jī)組熱試第一次除氧,使用除氧除鹽水作為上充水源,上充流量6 m3/h。總耗時(shí)12 h,如圖11所示,較三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組西屋主導(dǎo)的除氧時(shí)間節(jié)省了58 h,縮短了關(guān)鍵路徑。

5.2 調(diào)試階段熱試期間的除氧時(shí)間優(yōu)化

三門(mén)核電2號(hào)機(jī)組調(diào)試階段第二次熱試期間,首次將采用EHT+脫氣塔循環(huán)除氧方式應(yīng)用到一回路除氧過(guò)程中,本次除氧耗時(shí)12 h。趨勢(shì)如圖12所示。

5.3 酸性條件下除氧的時(shí)間及模擬時(shí)間比對(duì)

2號(hào)機(jī)組熱試除氧中,一回路呈現(xiàn)弱堿性,p H25℃維持在7.8～8.02,整體除氧速度(5×10-6至100×10-9)約440×10-9/h,同等低氧濃度條件下(從650×10-9到100×10-9)除氧速度為235×10-9/h(聯(lián)氨殘余量4.5×10-6,溫度110℃)。三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組首次啟動(dòng)試驗(yàn)期間,p H25℃=5.9,酸性條件下的除氧速度僅為44×10-9/h(聯(lián)氨殘余量3.5×10-6,溫度90℃)。

歷次除氧經(jīng)驗(yàn)顯示,除氧速度曲線近似線性關(guān)系,本次酸性除氧從5×10-6開(kāi)始,按照線性除氧模型擬合,采用策略后化學(xué)酸性除氧節(jié)約了近90 h,如圖13所示。

圖11 2號(hào)機(jī)組熱試第一次除氧Fig.11 The first deoxygenization process in the hot functional test of Sanmen 2

圖12 三門(mén)2號(hào)機(jī)組第二次熱試除氧Fig.12 The second deoxygenization process in the hot functional test of Sanmne 2

圖13 p H對(duì)除氧速度的影響Fig.13 The effect of p H on the deoxygenization rate

6 結(jié)論

通過(guò)開(kāi)發(fā)AP1000脫氣塔+EHT自循環(huán)的預(yù)物理除氧方法、采用低壓加氫催化除氧補(bǔ)給水上充下泄稀釋的方法,并組合化學(xué)除氧方法應(yīng)對(duì)AP1000一回路除氧難題。同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)、物理除氧的制約因素逐個(gè)優(yōu)化,如設(shè)定一回路抽真空度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、采用總氣體含量測(cè)量對(duì)靜動(dòng)排氣的效果驗(yàn)收、優(yōu)化聯(lián)氨添加量、優(yōu)化聯(lián)氨添加時(shí)機(jī)、優(yōu)化化學(xué)除氧溫度、采用聯(lián)氨定性的快速檢測(cè)方法、比對(duì)聯(lián)氨添加方式、聯(lián)氨泄漏判斷、取樣監(jiān)測(cè)頻率、熱力除氧與氮?dú)飧采w等方面分別試驗(yàn)。

經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,自主開(kāi)發(fā)的組合除氧方式有效,將熱試除氧時(shí)間從西屋主導(dǎo)的70 h降至12 h,并成功實(shí)現(xiàn)首循環(huán)在酸性、無(wú)輻照環(huán)境時(shí)12 h除氧的最佳紀(jì)錄,節(jié)約90 h的關(guān)鍵路徑。

為國(guó)內(nèi)外首次開(kāi)發(fā)和采用脫氣塔+EHT自循環(huán)的預(yù)物理除氧方法,國(guó)內(nèi)外首次采用低壓加氫催化除氧補(bǔ)給水上充下泄稀釋降低氧含量的方法,國(guó)內(nèi)首次采用總氣體含量測(cè)量評(píng)估一回路靜動(dòng)排氣效果,為后續(xù)項(xiàng)目試驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)和參考。