機組臨時停機停堆期間的化學監督與控制

劉 衡

（大亞灣核電運營管理有限公司，廣東 深圳 518124）

1 化學監督與控制概要

正常功率運行期間（分為一回路屏障完好，沒有燃料組件破損和燃料組件有缺陷，但一回路放射性活度維持在規范值內運行兩種情況），因設備故障或人為操作原因使機組跳堆或跳機、機組需后撤到熱停、余熱排出系統連接、中間兩相停堆和冷停堆等任一狀態；但一回路不開口，不氧化，也不進行氣體吹掃，啟機不需要做化學平臺等相關工作，一回路屏障完好，沒有燃料組件破損。

此階段，由于機組狀態的擾動和變化，一回路腐蝕產物可能發生遷移，因此需要監測一回路的放射性變化和水化學狀態維持平衡的pH值，以控制劑量率水平。此外，二回路側由于真空的變化引起氧濃度的變化，因此必須進行二回路側化學監督，以防止設備腐蝕。為此，停機停堆階段，化學與放射化學控制的目標如下。

1）減少放射性腐蝕產物從堆芯遷移到回路中，降低主回路劑量率，保持一回路水質，減少設備腐蝕。停堆后需要從放射性活度和水化學方面進行監督與控制。

2）停機時對二回路設備保養，同時維持二回路水質，減少設備的腐蝕。如果機組后撤，一回路開口、氧化；則按大修化學停機、啟機化學監督與操作程序執行。由于大亞灣、嶺澳、嶺澳二期機組為CP2和CPR1000設計，化學與水化學控制類似，因此本方案除了應用于大亞灣、嶺澳、嶺澳二期6臺機組外，還可作為標準化應急預案適用于與CP2和CPR1000設計類似的其他機組，具有特別重要的指導意義。

2 停機過程應急響應監督與控制

2.1 熱停堆主回路化學與放射化學的控制

在停機時，由于機組進行了硼化等相關操作使一回路側的pH值發生變化，如果不及時調整，則將會使主回路的腐蝕產物發生遷移，使回路劑量率上升。為此，按如下步驟監測。

1）停機停堆期間，適時監測主回路硼濃度，鋰和反應堆冷卻劑系統的氫。

2）根據化學規范來調節鋰濃度，盡可能保持鋰濃度的上限值。

3）及時監督并維持合適的氫濃度，以減少萬一機組后撤掃氫的困難，或機組上行時氫濃度不合格。

按表1執行反應堆冷卻劑系統氫濃度的控制。

4）為保證鋰在系統的均勻性，注意盡可能在主泵運行時加鋰。

5）及時檢查一回路在線氫表，保證在線表的準確性。

6）做好容控箱吹掃的準備。

7）適時監督一回路放射性活度，適當調整γ譜分析頻率。

8）及時跟蹤放射性變化趨勢，特別關注碘峰值的大小，以判斷燃料包殼狀態。

表1 一回路指標Table 1 Primary loop indicators

2.2 機組后撤降溫過程一回路化學與放射化學監督與控制[3]

1）及時監測除鹽床的凈化效率，必要時調整除鹽床的凈化流量到最大。

2）余熱排出系統連接前，關注安全殼換氣通風系統投運放化條件的滿足：131I<4400 MBq/m3。

3）確認余熱排出系統投運小循環硼濃度的測量。

4）余熱排出系統投運后適時(2～10 h)監測主回路的γ譜,根據實際調整分析頻率,滿足降溫對放射性的控制要求（133Xe<8000 MBq/m3；131I<2000 MBq/m3）。

5）及時通報放射性變化趨勢。

6）由于機組不氧化，確認保持化學和容積控制系統除鹽床運行，不需要進行TEP006DE的投運切換。

7）停主泵前應滿足下列放射化學條件[2]。

一回路化學和放射化學指標見表2。

2.3 核取樣系統在線,硼表切換及相關操作單的準備

1）余熱排出系統投運時相關核取樣系統管線的開通。

2）硼表切換相關操作單。

2.4 定期試驗

根據對應機組狀態及化學規范進行定期分析。

2.5 二回路側的水質監督與控制[3]

1）盡快通知系統運行人員，停機前后盡可能上調加藥量，使二回路凝結水抽取系統/給水流量控制系統的pH值上升，以利于保養。

2）如果二回路真空不破壞，盡可能保持大循環，跟蹤水質變化，保持凝結水抽取系統等在線表運行。

表2 一回路化學和放射化學指標Table 2 Primary loop chemical and radiochemical indicators

3）輔助給水系統/給水流量控制系統切換時，及時投運在線表監督水質。

4）給水化學取樣系統在線表停運時及時保養。

5）停機前保證常規島和核島除鹽水分配系統儲水量滿足要求。

6）保證氫氣生產和分配系統可用，氫氣儲存量滿足要求。

7）跟蹤機組狀態，保證循環水處理系統的加藥。

3 啟機過程應急響應監督與控制

應急響應監督與控制步驟如下：

1）3臺主泵投運。

2）硼表切換。

3）升溫前化學指標滿足下列條件[1]。

4）升溫到熱停堆階段。

5）離開120 ℃，穩壓器建立氣腔的化學條件滿足：［氧反應堆冷卻劑系統］<100×10-9、［穩壓器液相的氧］<100×10-9。

6）建立氣腔過渡到蒸汽發生器模式，每天測量主回路反應堆冷卻劑系統和穩壓器液相的氧含量，直到當反應堆冷卻劑系統溶解氫大于20 cm3/kg時。

7）離開余熱排出系統時，投運蒸汽發生器和電廠輻射監測系統在線表，開通取樣管線，并通知主控和輻射防護部門。

8）投運給水化學取樣系統在線表。

9）適時跟蹤主回路溶解氫濃度，關注化學和容積控制系統氫覆蓋。

10）稀釋臨界過程中的硼濃度分析。

11）適時監測一回路的鋰和硼，反應堆冷卻劑系統的氫，滿足規范要求。

12）適時跟蹤一回路放射性伽馬譜分析。

一回路化學和放射化學指標見表3。

表3 一回路化學和放射化學指標Table 3 Primary loop chemical and radiochemical indicators

4 二回路水質監督與控制

二回路水質監督與控制步驟如下：

1）離開余熱排出系統時，輔助給水系統/給水流量控制系統的切換，蒸汽發生器和電廠輻射監測系統在線投運，水質跟蹤。

2）如果真空已破壞，二回路大循環水質跟蹤，必要時投運凝結水精處理系統，跟蹤給水除氣器系統除氧，直到并網。

3）通知系統運行做好凝結水精處理投運準備。

4）根據化學監督，負責人指令二回路加藥調節。

5 環境響應步驟

5.1 機組無燃料組件破損,主回路放射性活度正常的情況

1）關注機組的狀態，了解機組緊急甩負荷或緊急停機的原因，機組是否需要進一步后撤，關注機組的狀態。

2）統計廢氣處理系統罐可接收含氫廢氣的余量，確保有足夠的容量接收機組后撤時產生的廢氣。

3）關注電廠輻射監測系統在線測量結果及變化趨勢。

4）關注安全殼內大氣監測系統的壓力，準備安全殼內大氣監測系統的取樣分析。

5）及時進行廢液排放收集系統排放前的取樣分析。

5.2 主回路因燃料組件破損，放射性活度異常情況

1）關注機組的狀態，了解機組緊急甩負荷或緊急停機的原因，機組是否需要進一步后撤，關注機組的狀態。

2）統計廢氣處理系統罐可接收含氫廢氣的余量，確保有足夠的容量接收機組后撤時產生的廢氣。

3）關注安全殼內大氣監測系統的壓力，準備ETY取樣分析。

4）及時進行廢液排放收集系統排放前的取樣分析。

5）增加廠區輻射氣象監測系統中央站巡視的次數（根據實際情況，每天上午/下午各增加1～2次）。

6）根據機組的狀態和放射性異常的情況，關注電廠輻射監測系統在線測量結果及變化趨勢；決定是否增加安全殼內大氣監測，核輔助廠房通風系統取樣頻率和分析項目；及時通報分析結果并給出專業建議。

7）根據機組的狀態和放射性異常的情況，決定是否增加廠區輻射氣象監測系統子站碘盒的取樣點；及時通報分析結果并給出專業建議。

8）根據機組的狀態和放射性異常的情況，決定是否啟動環境應急監測車對廠區周圍進行環境劑量率的巡測，便攜式伽馬譜儀監測廠區周圍的放射性水平和主要核素；及時通報巡測結果并給出專業建議。

9）關注廠區輻射氣象監測系統每天氣溶膠樣品的分析結果，必要時，進行氣溶膠樣品的放射性譜分析。

6 應用實踐和效果

自2007年以來，已在大亞灣核電運營管理有限公司4臺機組非計劃臨時停機停堆狀況下多次驗證和應用，取得了良好的效果。目前世界WANO化學指標大亞灣連續七年達世界先進水平，嶺澳一期連續三年達世界先進水平，該項記錄仍在延續。

7 結論

1）核電廠機組臨時停機停堆期間的化學監督與控制措施，可有效控制機組在異常狀態下燃料包殼狀態，防止一回路劑量水平超標，值得推廣。

2）核電廠機組臨時停機停堆期間的化學監督與控制措施，可適用于同類型設計的機組非計劃性臨時停機停堆的化學與放射化學控制。

3）核電廠機組臨時停機停堆期間的化學監督與控制措施，可有效控制機組在臨時停機停堆狀態下常規汽輪機回路和設備（包括蒸汽發生器）的腐蝕，值得國內外同類核電廠借鑒和引用。

[1]大亞灣/嶺澳化學與放射化學技術規范 D-TD/GNP/311，L-TD/GNP/311.（Daya Bay/Ling'ao chemistry and radiochemistry specifications D-TD/GNP/311，L-TD/GNP/311.）

[2]換料大修啟停機期間化學監督與操作 D-TS/EMS/550，D-TS/EMS/549.（The chemistry monitor and control during the planed refueling outage D-TS/EMS/550，D-TS/EMS/549.）

[3]廣東大亞灣核電站.嶺澳核電站生產運行年鑒（1994-2010）.（Yearbook of Daya Bay/Ling'ao nuclear power station（1994-2010）.）