二回路水質變化的因素和應對措施

齊亞賓

（中核核電運行管理有限公司運行四處，浙江 嘉興 314000）

0 引言

二回路中的給水是由汽機凝結水、化學補給水和各種疏水組成的。其中，化學補給水來自化學水處理系統經除鹽處理的高純度除鹽水，凝結水和各種疏水可經過凝結水精處理系統除去系統中的懸浮物和溶解物。保證補給水除鹽處理系統和凝結水精處理系統的正常運行，也就保證了二回路水質的高純度，但當出現凝汽器鈦管破裂等特殊情況時會導致二回路水質惡化，影響蒸汽發生器正常使用及壽命。本文通過分析二回路水質變化的因素和應對措施，來尋求減緩設備的腐蝕，延長設備壽命的方法，增加公司的效益。

1 技術規范中凝結水要求

技術規范中要求對凝結水水質的要求，如表1所示。

表1 功率運行的凝結水

2 pH對二回路設備的影響

2.1 pH影響二回路的原因

由于pH值反映H含量，它影響金屬的溶解動力學和電極過程，因此pH值越低則腐蝕過程越容易進行。但過高的PH又會發生苛性應力腐蝕的危險。

2.2 最佳pH值的選擇要考慮兩方面的折中

（1）材料的情況：碳鋼要求高pH，而含有銅合金的系統則禁止太高的pH值。（2）pH和化學試劑的濃度不能太高，以保持蒸發器排污系統（APG）的凈化效率和限制排向環境的化學試劑量及廢樹脂產生量。

本廠的凝汽器是采用鈦冷卻管（無銅合金），所以，適當提高給水pH可以減少腐蝕和減少回路中FeO/FeO的產生：pH一般控制在9.4～10.0（25℃）。

2.3 控制pH手段

氨水是揮發性堿，它既可得到堿性pH值，減少回路的腐蝕，又避免在蒸汽發生器水中濃縮，故用來處理整個水—汽回路。

3 鈉離子對二回路設備的影響

（1）鈉的高含量會形成強酸強堿鹽和游離苛性鈉（堿）形式，會對設備材料產生嚴重的堿性腐蝕。（2）APG排污水中，鈉離子和陽電導率的要求如圖1所示。

圖1 正常功率運行期間，SG排污水Na+和λ+所決定運行區域圖

測量的數值在5個區中的1個區內確定運行點。

如果化學參數惡化，結合3和4區構成最低限值，限定運行的延續時間，要求如下：

（1）降低機組負荷（在4區內）以限制污染，及時查找原因，采取相應措施進行處理。（2）或者機組停運和蒸汽發生器供水由輔助給水系統供給。如果污染繼續惡化，在5區要求以最大速率立即降低機組負荷到熱停堆或熱備用。只有在排污水特性返回2區后，才允許停止降負荷或提升功率。（3）海水中含有大量鈉離子，通過監測凝汽器中的鈉離子含量，可及時發現凝汽器是否泄漏。

4 溶解氧對二回路設備的影響

（1）氧本身是一種很活潑的腐蝕元素，且它還是其他元素的催化劑。（2）氧含量的控制手段。

聯氨是一種還原劑，它一方面使Fe和Cu處在非氧化態（FeO，CuO），另一方面是物理除氣（凝汽器的真空除氧和除氧器的熱力除氧）的補充，除去回路中少量殘余氧氣，其化學反應式為：NH+O→N+2HO。

5 陽電導對二回路設備的影響

5.1 陽電導的危害

陽電導反映的是二回路中陰離子含量。二回路給水中的微量雜質和腐蝕產物不易隨蒸汽一起進入汽輪機，絕大部分留在蒸汽發生器內，蒸汽發生器就像一個濃縮裝置，濃縮倍率達到90倍，若陽電導長期超標，會導致蒸汽發生器嚴重腐蝕。二回路中的陰離子主要為氯離子/氟離子/硫酸根離子等，氯化物在有氧時，特別是在高溫下，能使不銹鋼的應力腐蝕加劇。氟化物也會引起不銹鋼的應力腐蝕。

5.2 控制手段

二回路中的離子雜質主要通過ATE除鹽床，APG除鹽床去除。

6 導致二回路水質惡化的事件

6.1 凝汽器鈦管破損

6.1.1 事件概述

2015年2月28 日8：20左右，3號機組蒸汽發生器排污水鈉離子含量出現上升趨勢，從0.80ppb上升到最高2.8ppb，化學取樣分析，測得排污水鈉離子含量2.6ppb、氯離子含量3.7ppb，確認為真實升高，鈉離子含量達到峰值后很快恢復正常運行水平。從二回路在線儀表數據趨勢看，二回路系統凝結水、主給水水質沒有發現異常情況。為了查找原因，化學人員對3RPE004PS、3APG003/004DE出口等進行取樣分析，查找可能引起二回路水質波動的原因，未發現異常，查詢此期間的運行操作，也沒有發現可能影響水質的相應操作。

3月8日至9日，排污水鈉離子含量再次出現短時間升高現象并快速回落。4月5日凌晨1：35，主控觸發3SIT103AA熱阱陽電導高報警，SG排污水水質進入二區，3CEX泵出口母管鈉離子含量升高到3.6ppb。4月8日 凌 晨2：10，凝 汽 器 再 次 觸 發3SIT103AA熱阱陽電導高報警，排污水水質再次進入二區，3CEX泵出口母管鈉離子含量升高到5.5ppb。由于3ATE一直保持全流量運行，避免了排污水水質進一步惡化。4月8日出現泄漏，鈉含量峰值為5.5ppb，凝結水流量2400t/h，CRF海水中鈉含量約3 072ppm，計算得出峰值時海水泄漏率為4.3L/h。

4月13日，維修用薄膜法發現有1根存在明顯泄漏的鈦管。對此鈦管進行氦檢漏，確認此管有破損。隨后對此泄露鈦管進行堵管處理。

6.1.2 事件的影響

凝汽器鈦管的破損會使海水漏入凝汽器，從而使凝結水中進入不揮發性鹽，導致凝結水水質短時間內就會急劇惡化。當海水進入SG后，將引起鈉離子、氯離子及酸性物質的急劇增加，高濃度的雜質含量會加強對蒸汽發生器傳熱管腐蝕，增加蒸汽發生器傳熱管破裂的風險，進而導致凝結水混入放射性物質。

當排污水中Na離子濃度或陽離子電導率進入5區，則要求機組立即停堆，這對機組的連續運行和電廠的經濟利益都是極為不利的。

6.1.3 事件的啟示

可以通過以下幾點來減少凝汽器鈦管破損的可能性：（1）緩解海洋生物在凝汽器中的生長：在海洋生物生長旺盛的季節，適當增加泵房入口處的次氯酸鈉投放頻度。（2）利用機組大修對鈦管進行探傷檢查，將有缺陷的鈦管在未泄漏前用管堵封閉，并在汽側注凝結水查找是否有漏點遺漏，將缺陷消除在萌芽狀態。（3）凝汽器鈦管要清洗干凈，減少微生物生長的可能性，對有異物卡住而無法清洗干凈的鈦管及時進行堵管處理，減少鈦管破損的可能性。（4）人員進入凝汽器工作時，對帶入凝汽器的工器具應完整詳細的記錄，同時還要做好凝汽器鈦管防砸的措施，撤離時，徹底檢查凝汽器中是否有遺留物品。（5）因海水中鈉含量較高，鈉的含量在凝汽器泄漏時變化最快，故可以加強對凝汽器鈉含量的在線監測，設置相關報警，及早發現問題。（6）熟練ATE的投用。凝汽器鈦管破損時，迅速及時的投運ATE除鹽床，能極大的緩解鈦管破損的影響。

6.2 CEX泵檢修

6.2.1 事件概述

2017年6月13 日，執行凝結水泵切換，4CEX001PO停運后機封水流量增大，現場核實泵機封損壞。維修對4CEX001PO凝結水泵機封進行了更換。14日凝結水泵機封更換工作結束后發現二回路鈉含量超標，15日恢復正常。

為防止凝汽器真空及二回路氧含量惡化，需要采取由4CEX025VD向泵內注水的方式來確保泵內水封，現場作業時錯誤地使用了4SRI025VD注水。6月14日21：08，運行解除隔離，開啟凝結水泵入口閥4CEX001VL，含鈉的閉式冷卻水（SRI）進入了二回路凝結水系統中（CEX），引起兩臺蒸汽發生器的排污水鈉含量上漲，水質進入三區，如圖2所示。

圖2 CEX系統流程圖

6.2.2 事件啟示

（1）CEX泵有過開口工作后，可能有雜質進入二回路造成水質惡化。解除隔離時，應對泵進行沖洗至取樣合格后再將泵投入回路。（2）更換凝泵軸封工作結束，啟泵進行再鑒定時最好保持ATE全流量運行，同時加強關注二回路水質。

7 結語

在核電廠的運行事件中，導致二回路的水質惡化的事件占很大一部分，首先應加強二回路水質的參數的監測，故建議KIT中安裝可以全盤監測二回路水質的畫面；然后在出現水質惡化情況時按程序規程進行處理，這就要求在平時多做事故預想，多做事故演練，對情況出現后的緊急操作要熟練有數；再者在發生水質惡化的問題后應從源頭上找到導致水質變化的原因，從而提出改進措施防止再次出現。