核電廠凝結水精處理系統特殊穩態運行探討

趙文滔

中圖分類號：TM9 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2018）2-000-01

摘要 核電廠凝結水精處理系統可能因系統水壓試驗不當，導致混床出水裝置受損失效，需要設計一種特殊穩態運行模式，滿足機組燃料循環需求。本文首先對核電廠凝結水精處理系統的主要功能進行分析，結合某核電廠實際情況，探討混床受損原因以及應對措施。

關鍵詞 核電凝結水 精處理系統 特殊穩態運行

核電廠凝結水精處理系統主要有前置陽床、高速混床和在生裝置組成。某核電廠的凝結水精處理系統由于水壓試驗不當，導致5臺混床出水裝置嚴重受損，出水孔板脫焊，其中一臺已經無法修復。經過計算分析后，將“四用一備”的正常運行模式轉變為“四用零備”特殊運行模式，從而使凝結水精處理系統能夠保持穩態運行，滿足生產要求。因此，對凝結水精處理系統的特殊穩態運行模式進行研究十分重要，是解決系統運行問題的關鍵。

一、核電廠凝結水精處理系統的主要功能

核電廠的凝結水精處理系統屬于永久性裝置，主要功能是去除凝結水的懸浮狀、離子態雜質，確保蒸汽發生器給水水質符合標準要求。某核電廠凝結水精處理系統包含5臺前置陽床和5臺高速混床，體外采用兩套完整再生裝置，每套裝置包括1臺陽樹脂再生塔、1臺樹脂分離塔、1臺陰樹脂再生塔以及1臺混合貯存塔。機組正常啟動運行后，凝結水精處理系統開始投入運行，采用“四用一備”運行方式，凝結水經過前置陽床、高速混床處理后，經水泵提升至凝結水主系統。如果前置陽床或高速混床的出水水質不達標，則該列裝置解列退出運行，將備用設備投入使用。整套裝置安裝完畢后，要進行水壓試驗。該核電廠由于在水壓試壓中未安裝混床平衡管，平衡管接口處均采用盲板進行臨時封堵，導致壓力平衡腔沒有充水，進而導致出水孔板的單側受力過大，環焊縫出現脫焊，5臺混床均受到損傷，無法正常投入使用。

二、核電廠凝結水精處理系統的特殊穩態運行模式分析

（一）元素守恒計算分析方法

在上述核電廠1號機組的二回路熱力系統中，凝結水從凝汽器中被抽取出來，提升至出口母管的化學儀表出進行分析檢測，若滿足水質要求，直接泵送到二回路熱力系統，若水質檢測不滿足要求，則投入凝結水精處理系統對二回路截止進行凈化處理。由于5臺混床中有一臺受損嚴重，無法進行修復，只能將“四用一備”運行方式轉變為“四用零備”。需要采用元素守恒計算方法對二回路中最難處理的Na+離子進行分析計算。

已知單臺混床的最大處理流量為1050.84t/h，凝結水精處理系統的最大給水流量為3467.82t/h，出口Na+離子控制值小于等于0.1μg/kg，出口母管預期值小于1μg/kg，排污水的Na+離子運行限制為10μg/kg以內，系統允許最大排污量為70t/h。經過計算可以得出，出口母管的Na+離子期望值小于0.20μg/kg時凝結水精處理系統可以退出運行。以此為依據，可以得出出口母管Na+離子期望值的限制條件，從而確定混床投用要求[2]。

（二）特殊穩態運行模式

核電廠機組二回路中的Na+離子來自多種渠道，除凝汽器泄漏帶來的Na+離子，其他渠道來源的鈉離子不會持續增加。當機組功率達到75%FP時，采用最保守計算凝結水給水流量為滿功率時的額定流量，即使用正常運行限制而不是期望值。因此，只有在系統投運初期可以保證Na+離子不超過運行限制，系統連續運行后，其濃度可以快速降低到期望值以下，機組可以保持穩定、連續運行。通過查閱歷史數據可知，該廠凝結水出口母管的鈉離子最高濃度為0.689μg/kg，考慮到機組二回路屬于閉式循環系統，系統水質較為穩定。因此，在4臺混床可用情況下，能夠滿足二回路水質處理要求。

（三）運行風險及應對措施

在核電廠機組正常運行過程中，二回路水質非常穩定，僅在機組啟動初期出現水質惡化趨勢，需要投用凝結水精處理系統，待二回路水質檢測合格后，凝結水精處理系統可以退出使用。凝汽器出現微量泄漏時水質會出現惡化，此時采用“三用一備”方式可以滿足二回路水質檢測要求。如果凝汽器出現鈦管破裂等嚴重異常問題，水質會迅速惡化，Na+離子濃度超過1μg/kg，此時就需要采用“四用零備”模式進行全流量處理，暫時維持水質要求。與此同時，應立即對凝汽器進行檢查修復。因此，“四用零備”特殊運行模式不會增加凝汽器泄漏風險，可以在凝汽器鈦管斷裂之外的情況下，滿足機組正常運行時的水質凈化要求，即使發生鈦管破裂，也可以對事件后果進行有效控制。

三、結語

綜上所述，通過對核電站凝結水精處理系統的組成結構、系統功能和運行模式進行分析，可以找到滿足機組水質凈化要求的關鍵點。通過采用元素守恒計算分析方法對“四用零備”特殊穩態運行模式進行分析，可以證明該運行模式能夠滿足系統運行的水質處理要求。

參考文獻：

[1]張受衛，陳周燕，尹林林.核電廠凝結水精處理后置過濾器設置必要性分析[J].工業安全與環保，2015，41（05）：45-48.

[2]高雁，王博麒.小型核電廠凝結水精處理系統研究[J].中國科技信息，2012（07）：37-38.