在線溶解氫表在壓水堆核電廠的常見問題及解決措施

摘 要：核取樣系統中的在線溶解氫表為核電站運行人員提供在線實時的反應堆一回路冷卻劑或穩壓器液相中所含溶解氫濃度以及與之相關的報警信息。結合壓水堆核電廠在線溶解氫表在調試、運行期間出現的常見問題進行案例分析，提出以后在線溶解氫表維護期間應注意的重點，為提高電廠在線溶解氫表測量準確性和化學監督水平提供了有效的技術手段。

關鍵詞：壓水堆；在線溶解氫表；常見故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.056

1 在線溶解氫表的重要性

反應堆功率運行時，一回路冷卻劑由于經受以γ射線為主的混合射線的輻照而引起水的輻照分解。為了抑制水的輻照分解而產生對結構材料完整性有害的氧，通過容控箱向一回路冷卻劑中加入氫氣[1]。

一回路冷卻劑溶解氫含量是重要的運行技術規范參數，其測量主要是通過在線溶解氫表進行。在線溶解氫表的準確可靠可保證一回路冷卻劑溶解氫含量滿足規范要求，防止材料腐蝕。

2 在線溶解氫表的介紹

以Orbisphere 511型溶解氫表為例，其采用的是熱導式傳感器。使用熱導式氣體分析器進行分析有兩個必要條件：1）其余各組分作為背景氣體的導熱系數必須相同或十分接近；2）待測組分的導熱系數，對比背景氣體的導熱系數，要有顯著差別，差別愈大，則測量愈靈敏。

（1）工作原理。其基于不同的氣體具有不同的熱導系數，混合氣體的熱導率隨其組分含量的變化這一物理特性進行工作的。由于氣體成分變化引起導熱系數變化，導致置于測量室熱絲的電阻值變化，利用測量電路測得與氣體成分比例的電阻值，從而間接測得氣體成分。

Orbisphere 511型溶解氫表傳感器工作過程為雙周期制（大約20s），一個是填充周期，一個是取樣周期。填充周期內，沖洗氣體進入填充膜下方的熱導芯片夾層，排出上一周期的樣品，為下一個測量定義參比點；取樣周期內，停止沖洗氣體補給，允許樣品中的溶解氣體通過膜擴散，致使取樣期間芯片上的熱導值發生變化，芯片的電壓發生變化，用電壓和溫度可以計算出待測氣體的濃度，輸出模擬信號傳送至測量儀器。

（2）組成。溶解氫表設備的三個部分：1）預處理裝置-對水的取樣和預處理：取樣預處理裝置是分析系統的重要設備之一，完成對分析樣品的取樣、調制、測量、排放等功能，為分析儀表準確、穩定和可靠測量建立基礎；2）氫分析顯示儀-信號處理、變送盒遠傳、氫濃度顯示等；3）標定裝置-當氫分析儀表讀數不準或讀數偏差較大時應對其進行標定，用氫氣標準氣瓶標定，把氫傳感器放進氫標定流通池和傳感器里，手套箱外接入氫氣標準氣瓶。

3 在線溶解氫表運行期間的常見問題及解決措施

（1）在線溶解氫表讀數標定前后偏差大。某核電廠在運行期間，儀表人員對溶解氫表進行定期維護與標定。標定前讀數為30cc/kg，在系統狀態未改變的情況下，標定后讀數為26cc/kg，標定前和標定后測量偏差大。重新標定后該儀表讀數恢復至30cc/kg。

究其原因為在標定溶解氫表的過程中，更換了滲透膜，但更換后沒有等待膜穩定就立即標定，標定前后儀表測量出現偏差。針對這種情況，將更換滲透膜后需用除鹽水浸泡，待膜穩定后再進行標定的要求落實到程序中，避免再次發生此類現象。

（2）在線溶解氫表氮氣供應管線進水，導致氫表不可用。某核電廠在運行期間，在線溶解氫表讀數異常，同時發現氫表上游氮氣供應管線內有水流出。

經排查核實，運行人員對蒸汽發生器進行鼓氮操作，同時，由于氮氣消耗量較大，正在進行液氮沖注。鼓氮點位于低點，當氮氣管線壓力低于液位對應的壓頭，氮氣管線進水，導致在線溶解氫表傳感器損壞。

（3）在線溶解氫表失去氮氣供應。某核電廠在運行期間，儀表巡檢人員發現在線溶解氫表失去氮氣供應，儀表測量讀數由34cc/kg持續下降至19cc/kg，后立即向主控匯報該異常現象，后恢復，氫表不可用時間持續45min。

經過核實，確定在線溶解氫表失去氮氣供應的原因為運行人員執行液氮充注工作，低壓氮氣減壓站不可用，當班值切換到備用低壓氮氣減壓站為下游用戶提供低壓氮氣，因下游氮氣用量較大，備用低壓氮氣減壓站調節閥調節能力有限，導致低壓氮氣管網壓力低，導致氫表失去氮氣供應。運行人員發現異常后立即開啟旁路管線，為低壓氮氣管網壓力充壓，保證下游氮氣供應。巡檢時需要關注在線溶解氫表的狀態，若不能及時發現異常，則將可能產生運行事件。

（4） 在線溶解氫表讀數波動。某核電廠在線溶解氫表在系統稀釋時出現波動現象。通過分析，因儀表樣水是直接返回容控箱內，且儀表傳感器前端具有一層傳感器膜，壓力或流量的變化均會對儀表測量產生一定的影響。經查看容控箱壓力，發現壓力表的變化與儀表讀數的波動趨勢完全一致，因此儀表波動屬于正常現象。

（5） 在線溶解氫表無顯示。某電廠在運行期間，儀表人員巡檢發現在線溶解氫表無顯示。

經儀表人員排查，在線溶解氫表上游電源開關斷開，合上開關后，二次表仍無顯示。拆開二次表，發現二次表內電源模塊故障。二次表內電源模塊故障導致在線溶解氫表無顯示。通過調研溶解氫表二次表內電源模塊的壽命，增加電源模塊的備件庫存，當儀表出現故障時再進行維修處理。

4 總結和展望

在線溶解氫表作為化學在線儀表的關鍵儀表之一，為了保證溶解氫含量測量的準確性，就必須要有更高的靈敏度、穩定性和準確度，這也是以后在線溶解氫表的發展目標。

參考文獻：

[1] 福清核電化學監督崗位必讀REV 0，24[S].

作者簡介：修璐倩（1987-），女，福建人，本科，工程師，研究方向：核電廠在線化學儀表。