机组临时停机停堆期间的化学监督与控制

刘 衡

（大亚湾核电运营管理有限公司，广东 深圳 518124）

1 化学监督与控制概要

正常功率运行期间（分为一回路屏障完好，没有燃料组件破损和燃料组件有缺陷，但一回路放射性活度维持在规范值内运行两种情况），因设备故障或人为操作原因使机组跳堆或跳机、机组需后撤到热停、余热排出系统连接、中间两相停堆和冷停堆等任一状态；但一回路不开口，不氧化，也不进行气体吹扫，启机不需要做化学平台等相关工作，一回路屏障完好，没有燃料组件破损。

此阶段，由于机组状态的扰动和变化，一回路腐蚀产物可能发生迁移，因此需要监测一回路的放射性变化和水化学状态维持平衡的pH值，以控制剂量率水平。此外，二回路侧由于真空的变化引起氧浓度的变化，因此必须进行二回路侧化学监督，以防止设备腐蚀。为此，停机停堆阶段，化学与放射化学控制的目标如下。

1）减少放射性腐蚀产物从堆芯迁移到回路中，降低主回路剂量率，保持一回路水质，减少设备腐蚀。停堆后需要从放射性活度和水化学方面进行监督与控制。

2）停机时对二回路设备保养，同时维持二回路水质，减少设备的腐蚀。如果机组后撤，一回路开口、氧化；则按大修化学停机、启机化学监督与操作程序执行。由于大亚湾、岭澳、岭澳二期机组为CP2和CPR1000设计，化学与水化学控制类似，因此本方案除了应用于大亚湾、岭澳、岭澳二期6台机组外，还可作为标准化应急预案适用于与CP2和CPR1000设计类似的其他机组，具有特别重要的指导意义。

2 停机过程应急响应监督与控制

2.1 热停堆主回路化学与放射化学的控制

在停机时，由于机组进行了硼化等相关操作使一回路侧的pH值发生变化，如果不及时调整，则将会使主回路的腐蚀产物发生迁移，使回路剂量率上升。为此，按如下步骤监测。

1）停机停堆期间，适时监测主回路硼浓度，锂和反应堆冷却剂系统的氢。

2）根据化学规范来调节锂浓度，尽可能保持锂浓度的上限值。

3）及时监督并维持合适的氢浓度，以减少万一机组后撤扫氢的困难，或机组上行时氢浓度不合格。

按表1执行反应堆冷却剂系统氢浓度的控制。

4）为保证锂在系统的均匀性，注意尽可能在主泵运行时加锂。

5）及时检查一回路在线氢表，保证在线表的准确性。

6）做好容控箱吹扫的准备。

7）适时监督一回路放射性活度，适当调整γ谱分析频率。

8）及时跟踪放射性变化趋势，特别关注碘峰值的大小，以判断燃料包壳状态。

表1 一回路指标Table 1 Primary loop indicators

2.2 机组后撤降温过程一回路化学与放射化学监督与控制[3]

1）及时监测除盐床的净化效率，必要时调整除盐床的净化流量到最大。

2）余热排出系统连接前，关注安全壳换气通风系统投运放化条件的满足：131I<4400 MBq/m3。

3）确认余热排出系统投运小循环硼浓度的测量。

4）余热排出系统投运后适时(2～10 h)监测主回路的γ谱,根据实际调整分析频率,满足降温对放射性的控制要求（133Xe<8000 MBq/m3；131I<2000 MBq/m3）。

5）及时通报放射性变化趋势。

6）由于机组不氧化，确认保持化学和容积控制系统除盐床运行，不需要进行TEP006DE的投运切换。

7）停主泵前应满足下列放射化学条件[2]。

一回路化学和放射化学指标见表2。

2.3 核取样系统在线,硼表切换及相关操作单的准备

1）余热排出系统投运时相关核取样系统管线的开通。

2）硼表切换相关操作单。

2.4 定期试验

根据对应机组状态及化学规范进行定期分析。

2.5 二回路侧的水质监督与控制[3]

1）尽快通知系统运行人员，停机前后尽可能上调加药量，使二回路凝结水抽取系统/给水流量控制系统的pH值上升，以利于保养。

2）如果二回路真空不破坏，尽可能保持大循环，跟踪水质变化，保持凝结水抽取系统等在线表运行。

表2 一回路化学和放射化学指标Table 2 Primary loop chemical and radiochemical indicators

3）辅助给水系统/给水流量控制系统切换时，及时投运在线表监督水质。

4）给水化学取样系统在线表停运时及时保养。

5）停机前保证常规岛和核岛除盐水分配系统储水量满足要求。

6）保证氢气生产和分配系统可用，氢气储存量满足要求。

7）跟踪机组状态，保证循环水处理系统的加药。

3 启机过程应急响应监督与控制

应急响应监督与控制步骤如下：

1）3台主泵投运。

2）硼表切换。

3）升温前化学指标满足下列条件[1]。

4）升温到热停堆阶段。

5）离开120 ℃，稳压器建立气腔的化学条件满足：［氧反应堆冷却剂系统］<100×10-9、［稳压器液相的氧］<100×10-9。

6）建立气腔过渡到蒸汽发生器模式，每天测量主回路反应堆冷却剂系统和稳压器液相的氧含量，直到当反应堆冷却剂系统溶解氢大于20 cm3/kg时。

7）离开余热排出系统时，投运蒸汽发生器和电厂辐射监测系统在线表，开通取样管线，并通知主控和辐射防护部门。

8）投运给水化学取样系统在线表。

9）适时跟踪主回路溶解氢浓度，关注化学和容积控制系统氢覆盖。

10）稀释临界过程中的硼浓度分析。

11）适时监测一回路的锂和硼，反应堆冷却剂系统的氢，满足规范要求。

12）适时跟踪一回路放射性伽马谱分析。

一回路化学和放射化学指标见表3。

表3 一回路化学和放射化学指标Table 3 Primary loop chemical and radiochemical indicators

4 二回路水质监督与控制

二回路水质监督与控制步骤如下：

1）离开余热排出系统时，辅助给水系统/给水流量控制系统的切换，蒸汽发生器和电厂辐射监测系统在线投运，水质跟踪。

2）如果真空已破坏，二回路大循环水质跟踪，必要时投运凝结水精处理系统，跟踪给水除气器系统除氧，直到并网。

3）通知系统运行做好凝结水精处理投运准备。

4）根据化学监督，负责人指令二回路加药调节。

5 环境响应步骤

5.1 机组无燃料组件破损,主回路放射性活度正常的情况

1）关注机组的状态，了解机组紧急甩负荷或紧急停机的原因，机组是否需要进一步后撤，关注机组的状态。

2）统计废气处理系统罐可接收含氢废气的余量，确保有足够的容量接收机组后撤时产生的废气。

3）关注电厂辐射监测系统在线测量结果及变化趋势。

4）关注安全壳内大气监测系统的压力，准备安全壳内大气监测系统的取样分析。

5）及时进行废液排放收集系统排放前的取样分析。

5.2 主回路因燃料组件破损，放射性活度异常情况

1）关注机组的状态，了解机组紧急甩负荷或紧急停机的原因，机组是否需要进一步后撤，关注机组的状态。

2）统计废气处理系统罐可接收含氢废气的余量，确保有足够的容量接收机组后撤时产生的废气。

3）关注安全壳内大气监测系统的压力，准备ETY取样分析。

4）及时进行废液排放收集系统排放前的取样分析。

5）增加厂区辐射气象监测系统中央站巡视的次数（根据实际情况，每天上午/下午各增加1～2次）。

6）根据机组的状态和放射性异常的情况，关注电厂辐射监测系统在线测量结果及变化趋势；决定是否增加安全壳内大气监测，核辅助厂房通风系统取样频率和分析项目；及时通报分析结果并给出专业建议。

7）根据机组的状态和放射性异常的情况，决定是否增加厂区辐射气象监测系统子站碘盒的取样点；及时通报分析结果并给出专业建议。

8）根据机组的状态和放射性异常的情况，决定是否启动环境应急监测车对厂区周围进行环境剂量率的巡测，便携式伽马谱仪监测厂区周围的放射性水平和主要核素；及时通报巡测结果并给出专业建议。

9）关注厂区辐射气象监测系统每天气溶胶样品的分析结果，必要时，进行气溶胶样品的放射性谱分析。

6 应用实践和效果

自2007年以来，已在大亚湾核电运营管理有限公司4台机组非计划临时停机停堆状况下多次验证和应用，取得了良好的效果。目前世界WANO化学指标大亚湾连续七年达世界先进水平，岭澳一期连续三年达世界先进水平，该项记录仍在延续。

7 结论

1）核电厂机组临时停机停堆期间的化学监督与控制措施，可有效控制机组在异常状态下燃料包壳状态，防止一回路剂量水平超标，值得推广。

2）核电厂机组临时停机停堆期间的化学监督与控制措施，可适用于同类型设计的机组非计划性临时停机停堆的化学与放射化学控制。

3）核电厂机组临时停机停堆期间的化学监督与控制措施，可有效控制机组在临时停机停堆状态下常规汽轮机回路和设备（包括蒸汽发生器）的腐蚀，值得国内外同类核电厂借鉴和引用。

[1]大亚湾/岭澳化学与放射化学技术规范 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]换料大修启停机期间化学监督与操作 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]广东大亚湾核电站.岭澳核电站生产运行年鉴（1994-2010）.（Yearbook of Daya Bay/Ling'ao nuclear power station（1994-2010）.）