核島設備冷卻水系統水質控制措施優化

蔣大東

（中核集團江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042）

核島設備冷卻水系統（下文稱KAA系統）在正常運行工況、預期運行事件、設計基準事故工況下向安全系統、對安全重要系統以及正常運行的系統用戶提供冷卻水并導出熱量,排放到最終熱阱，為防止放射性物質向重要廠用水擴散，而建立一道防護屏障。KAA系統是閉式循環系統，用除鹽水充注，因除鹽水中含有氧，部分含銅材料用戶產生腐蝕現象。KAA系統水質中銅離子含量高。其水質異常將會威脅機組的穩定運行。認識到這個問題后，經過分析、排查、與同行電站進行對比，提出了合理的技術改造和水質控制方案，在技改實施后取得了良好的效果。

1 問題簡述

2010年6月3日化學人員對1KAA、2KAA系統進行取樣，發現銅離子高，銅離子含量在0.2-1mg/L。按照KAA系統的設計要求，介質中不應該含銅，且KAA系統也沒有對銅離子的監測要求。

2 分析、排查處理

2010年6月4日召開了“一、二號機KAA系統銅離子相關問題討論會”，對KAA10、KAA40用戶清單進行整理，按照清單相關處室核實用戶材料是否含銅，結果發現大部分通風系統換熱器及儀表的接頭使用銅材。由于KAA系統由除鹽水充注，除氧水中含有氧，銅離子的標準電位高，在有氧環境下換熱器金屬材料表面產生點腐蝕，進而導致應力腐蝕開裂，發生內漏。

3 KAA系統介質具有放射性的潛在風險

a）KAA系統冷卻的設備受到污染，使污染范圍擴大；

b）如果是主泵獨立回路或軸封系統冷卻器發生內漏，檢修需要將機組后撤至冷態。

4 解決方案

在發現KAA系統銅離子超標之后，編制了詳盡的查漏方案，采用逐個隔離，逐步縮小范圍的方式進行排查，最終確定為KBA40AC001換熱器內漏。為了抑制換熱器的腐蝕，降低腐蝕速度，進行如下處理：

a）T105，T205大修期間對KBA40AC001進行了堵管、但是堵設備運行手冊要求，此換熱器的堵管數量為3-5根，因此將KBA40AC001進行了整體更換。

b）KAA 系統加藥

由于KAA系統使用了大量含銅材料，導致銅離子濃度高，銅離子的電位高，對不銹鋼產生腐蝕，并且腐蝕產物會吸附在金屬表面，加快腐蝕。導出出現應力腐蝕裂紋。所以想KAA系統中加入磷酸三鈉和TTA銅緩釋劑混合溶液，以抑制銅離子的釋放。磷酸三鈉能夠提高并維持溶液的PH值，對銅和不銹鋼有緩釋作用，同時磷酸三鈉是成膜劑，對金屬有防腐作用。

c）KAA20,30系統增加過濾器和樹脂捕集器

KAA20,30各增加的一個過濾器KAA26，36AT001，過濾器內裝載有0.3m3的陽樹脂和0.3m3的陰樹脂，作為加藥除銅離子的備用。

技改之后流程圖（圖1）。

圖1

5 技改實施及加藥后的效果

KAA系統加緩釋劑之后，有效地抑制了銅離子的釋放，銅離子濃度一直控制在較低的水平。減緩了設備的腐蝕。

6 技改之后的其它問題

a）由于KAA系統加入緩釋劑，在KAA系統進行檢修排水之前，先通過過濾器凈化或者動態換水將磷酸三鈉和TTA的濃度都降低到0.5mg/L以下，之后才能按照正常的排水流程進行排水。

b）由于 KBA53AP001 設備本身的問題，為排除其對KAA系統放射性的影響，之前將用來冷卻柱塞的KAA40水直接排往泵房間地坑，流量大約100L/h。在加入緩釋劑之后，KAA系統的開式運行導致緩釋劑的濃度逐漸下降。因此經過論證之后將柱塞冷卻水水源改為化學除鹽水供應系統KBC2。