重水反應(yīng)堆重水微小泄漏定位方法

宋 力

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

0 引言

重水堆核電廠發(fā)生重水微小泄漏時(shí)，從系統(tǒng)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)都很難被快速直接的發(fā)現(xiàn)。長(zhǎng)期的重水微小泄漏會(huì)對(duì)電廠人員總體劑量和環(huán)境排放產(chǎn)生持續(xù)性的較大影響，成為長(zhǎng)期困擾重水堆核電廠的難點(diǎn)問(wèn)題。為了從根本上解決這一問(wèn)題，需要從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求出發(fā)，開(kāi)發(fā)一種能夠安全、快速、高效的重水微小泄漏定位法，以減少工作人員集體劑量、減少環(huán)境放射性排放。本文將詳細(xì)闡述重水微小泄漏定位方法的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)重水微小泄漏的危害及特點(diǎn)

由于工作和巡檢的需要，重水反應(yīng)堆廠房日常期間人員出入頻繁。當(dāng)廠房?jī)?nèi)出現(xiàn)重水泄漏時(shí)，廠房氚劑量水平會(huì)相應(yīng)升高。這將會(huì)導(dǎo)致人員集體內(nèi)照射劑量和環(huán)境放射性排放劑量的增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響廠房現(xiàn)場(chǎng)工作的順利開(kāi)展，尤其在機(jī)組大修時(shí)這一影響將會(huì)放大數(shù)倍。這就決定了廠房重水查漏是一項(xiàng)重要和迫切的工作。反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)重水設(shè)備分布廣泛，幾乎遍布整個(gè)廠房；重水蒸汽看不見(jiàn)摸不著，也沒(méi)有任何一種試劑和儀器可以快速直接的捕捉到氚的蹤跡，加之廠房?jī)?nèi)的通風(fēng)、冷卻及其他轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的擾動(dòng)，導(dǎo)致無(wú)法直接對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位。

2 重水微小泄漏定位的步驟方法

重水微小泄漏定位法分為四個(gè)步驟：初步認(rèn)定、分析甄別、現(xiàn)場(chǎng)檢查、固化傳承。這四個(gè)步驟將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況來(lái)分階段來(lái)實(shí)施。

2.1 初步認(rèn)定

系統(tǒng)出現(xiàn)重水泄漏時(shí)，往往伴隨有廠房氚水平升高的現(xiàn)象。當(dāng)廠房氚水平升高時(shí)應(yīng)作出以下判斷：廠房氚水平變化是否符合預(yù)期（見(jiàn)圖1）？即在開(kāi)展一些特定的檢修、換料和運(yùn)行工作時(shí)會(huì)引起正常的廠房氚水平上升現(xiàn)象（見(jiàn)圖2），針對(duì)這些工作筆者建立了對(duì)應(yīng)的氚水平變化曲線數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比即可初步認(rèn)定是否有異常的重水泄漏。如果初步認(rèn)定為重水泄漏則進(jìn)入下一步的甄別環(huán)節(jié)。

初步認(rèn)定是開(kāi)端。方向正確結(jié)果才能無(wú)誤。初步認(rèn)定環(huán)節(jié)應(yīng)把握保守決策的原則，對(duì)于暫時(shí)不能確定的情況應(yīng)持續(xù)跟蹤監(jiān)視其發(fā)展變化。

2.2 分析甄別

首先，通過(guò)氚水平升高的區(qū)域范圍，以及已知的廠房空氣流向判斷重水泄漏點(diǎn)的大致區(qū)域。其次，通過(guò)廠房氚水平的變化趨勢(shì)和回收重水的氚比活度，結(jié)合系統(tǒng)工況和參數(shù)，來(lái)判斷產(chǎn)生泄漏的是冷卻劑還是慢化劑系統(tǒng)（系統(tǒng)的溫度、壓力不同，其重水泄漏的產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展變化也不同，另外，慢化劑中氚的含量約為冷卻劑系統(tǒng)氚含量的幾十倍，因此表現(xiàn)出來(lái)的氚水平高低及其變化趨勢(shì)也有明顯差別）。鎖定了泄漏區(qū)域和系統(tǒng)，就可以根據(jù)設(shè)備清單圈定出區(qū)域內(nèi)所有的“嫌疑對(duì)象”。將“嫌疑對(duì)象”與以往曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)重水泄漏的設(shè)備類型“黑名單”，以及近期動(dòng)作過(guò)、切換過(guò)或檢修過(guò)的設(shè)備清單進(jìn)行比對(duì)，重疊的部分即作為“重點(diǎn)嫌疑對(duì)象”（見(jiàn)圖3）。最后，根據(jù)氚水平計(jì)算出冷卻劑或是慢化劑的泄漏速率，并代入系統(tǒng)的壓力、溫度參數(shù)判斷出泄漏點(diǎn)是否目視可見(jiàn)液態(tài)重水。

分析甄別是關(guān)鍵。甄別過(guò)程需要抱著開(kāi)放的心態(tài)，集思廣益、大膽設(shè)想、實(shí)事求是，切不可僵化思維、生搬硬套，否則就容易進(jìn)入死胡同。成功的泄漏甄別可以大大的縮小現(xiàn)場(chǎng)檢查的范圍，指導(dǎo)查漏人員更加快速準(zhǔn)確的接近泄漏點(diǎn)，以有效地控制個(gè)人和集體劑量，實(shí)現(xiàn)ALARA。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查

參考泄漏甄別的結(jié)果，對(duì)“重點(diǎn)嫌疑對(duì)象”進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查。檢查的手段有以下幾種：

2.3.1 目視

在輻射水平可接受的前提下，最經(jīng)濟(jì)和最直接的方法是目視檢查，即查看法蘭、接頭、焊縫等有無(wú)白色結(jié)晶（見(jiàn)圖4）或水跡。

2.3.2 取樣

如果泄漏是以氣態(tài)形式存在的，那么簡(jiǎn)單的目視是無(wú)法檢出的，這就需要在每個(gè)嫌疑對(duì)象的臨近位置做手動(dòng)氚取樣，必要時(shí)也可對(duì)嫌疑區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化氚取樣（見(jiàn)表1），將取樣結(jié)果進(jìn)行分析比對(duì)，找出數(shù)值相對(duì)較高的點(diǎn)，以進(jìn)一步的縮小檢查的范圍。

表1 網(wǎng)格化取樣結(jié)果

2.3.3 包扎

以取樣氚水平最高的點(diǎn)為中心，對(duì)離中心最近的5到10個(gè)“重點(diǎn)嫌疑對(duì)象”分別用包扎袋進(jìn)行包扎。包扎的目的是將潛在泄漏點(diǎn)的重水蒸汽封閉在包扎袋內(nèi)，如果露點(diǎn)溫度高于環(huán)境溫度，重水蒸汽將凝結(jié)于塑料袋內(nèi)。因此包扎應(yīng)力求嚴(yán)密。包扎后等待一段時(shí)間，然后對(duì)每一個(gè)包扎袋內(nèi)進(jìn)行手動(dòng)氚取樣。如果有某一個(gè)包扎袋內(nèi)的氚水平與環(huán)境氚水平有數(shù)量級(jí)上的差別，則可判定為存在泄漏。否則要繼續(xù)擴(kuò)大包扎的范圍，直到“真兇”顯現(xiàn)為止。目前，包扎法被證明是針對(duì)重水微小泄漏適用性最強(qiáng)且最有效的檢查方法。

2.3.4 其他輔助手段

某些重水設(shè)備因結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)布置的原因不便于包扎的，則可以采取搭設(shè)負(fù)壓棚、設(shè)置隔離區(qū)等手段進(jìn)行排除。現(xiàn)場(chǎng)有的房間通風(fēng)環(huán)境復(fù)雜、氣流擾動(dòng)較大，會(huì)在很大程度上影響廠房氚濃度的分布，在這種情況下就需要改變房間空氣的流動(dòng)條件，如采取開(kāi)關(guān)房門、改變通風(fēng)風(fēng)門開(kāi)度、停運(yùn)風(fēng)機(jī)等手段來(lái)甄別（見(jiàn)圖5）。

現(xiàn)場(chǎng)檢查是手段。檢查過(guò)程中除了做到細(xì)致扎實(shí)以外，還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活運(yùn)用各種查漏的手段，以達(dá)到最快捷、最經(jīng)濟(jì)以及最優(yōu)防護(hù)的目標(biāo)。

2.4 固化傳承

每一次重水泄漏的機(jī)理都不盡相同，外部環(huán)境千差萬(wàn)別，表現(xiàn)形式也各異。因此，對(duì)于重水泄漏的每一次成功定位都是難得的經(jīng)驗(yàn)，必須要及時(shí)總結(jié)。每次重水泄漏從產(chǎn)生、發(fā)展到消除的過(guò)程中，受影響區(qū)域內(nèi)的氚水平在空間和時(shí)間上的分布特點(diǎn)是怎樣的？影響其表現(xiàn)形式的變量有哪些（見(jiàn)圖6）？這其中的每條數(shù)據(jù)都有著特別的意義。而要讓這些數(shù)據(jù)變得有生命，就必須要不斷地積累和歸納，對(duì)相似的部分加以強(qiáng)化、差異的部分作為發(fā)展，來(lái)不斷豐富泄漏認(rèn)定和甄別的依據(jù)。

固化傳承是根本。用發(fā)展的眼光看待查漏工作，沒(méi)有總結(jié)和歸納，過(guò)去的一切將變得無(wú)意義。

3 結(jié)語(yǔ)

從實(shí)踐中來(lái)，到實(shí)踐中去。現(xiàn)行重水微小泄漏定位法是一套經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的、完備、高效的操作方法。同時(shí)，其符合保守決策原則和ALARA原則。近年來(lái)，運(yùn)用該方法多次成功定位秦三廠兩臺(tái)機(jī)組的重水微小泄漏。隨著重水堆機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，系統(tǒng)內(nèi)重水的氚比活度在不斷地累積，重水泄漏所帶來(lái)的環(huán)境壓力也在與日俱增。這就要求重水查漏工作標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升。在面對(duì)新問(wèn)題、新困難的時(shí)候需要人們靈活運(yùn)用重水微小泄漏定位法，并不斷在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、開(kāi)拓創(chuàng)新。