秦山核电二厂核级树脂的选型和使用策略研究

杨 挺

(中核运行管理有限公司 浙江 海盐 314300)

离子交换树脂作为一回路主冷却剂及其辅助系统的主要水处理材料，通过离子交换去除一回路冷却剂及辅助系统中的杂质和放射性物质，维持合适的系统水质，减少系统腐蚀和放射性水平，保证设备材料和燃料包壳完整性，降低电厂辐射剂量。但由于压水堆冷却剂水质要求很高，一回路及其辅助系统的树脂使用后具有放射性，不适用于分离和再生处理。为减少放射性废物的产生量，结合压水堆水化学控制要求，选用的离子交换树脂必须具有交换容量大、出水要求高和稳定性好等特点。而普通商品离子交换树脂含有少量有机或无机杂质，如磺酸、铵、铜、铁、铅等，当树脂与水接触时，这此杂质可能释放出来影响水质，不宜于直接应用，因此，在压水堆核电厂一回路及其辅助系统都选择性能更好的核级树脂。核级树脂结构上与普通工业树脂基本相同，但其杂质含量、特别是可溶解的有机物含量较低，颗粒均匀度与转型率更高。

压水堆核电厂核能级树脂主要用于反应堆冷却剂净化系统、乏燃料池冷却水净化系统、蒸汽发生器排污水处理、硼回收系统、放射性废水排放系统等。根据相关文献研究表明，核级树脂在使用过程中出现过因使用周期太长出现板结、对部分特征核素(如110 mAg)去除效率偏低、运行过程中释放出杂质离子、漏树脂、净化床压差升高等问题。可见，核级树脂性能的优异决定了一回路水质、辐射水平和废树脂的产生量，采用合适的树脂和管理策略，对降低电厂运行成本和减少固体废物量的产生很有意义。

本文结合电厂的实际运行经验、相关调查和实验室研究，从树脂的选型、使用周期、运行优化方面进行了探讨，希望选择出合适的树脂和使用管理策略，达到有效控制水回路及“三废”系统水质净化，提高系统运行的稳定运行，并降低因放射性树脂而产生的固体废物和电厂运营成本的目的，为电厂的树脂使用和管理决策提供依据。

1 秦山核电二厂核级树脂使用现状

中核运行秦山核电二厂有4台650 MW的压水堆机组，根据初始设计，核能级树脂均选用陶氏ROHM&HAAS系列的凝胶型树脂，树脂类型包括了氢型阳树脂、氢氧根型阴树脂、锂型/氢氧根型和氢型/氢氧根型混床树脂。目前4台机组的主要净化床的树脂主要型号有IRN217(7Li+-OH-混床树脂)、IRN160(H+-OH-混床核脂)、IRN97H(H+阳树脂)、INR78(OH-阴树脂)、IRN9766(OH-阴树脂)、IRN9882(H+-OH-混床核脂),除IRN9766和IRN9882为大孔型树脂外，其他四种为凝胶型树脂。从净化系统分类，除TEU废液处理系统外，其他系统均采用凝胶型树脂。

秦山核电二厂一回路及其辅助系统各净化床之间树脂的使用周期差异较大，可能与设计目的和所处理水的类型有关。一般使用寿期在1.5～5年左右，最长的9TEP003/004DE达到10年左右，使用寿期最短的TEU001DE使用不到半年就失效更换。同一净化床使用寿期差异也比较大，如2RCV001DE，最长用了将近4年，而短的时候只有1年左右。由于树脂使用寿期受到的制约因素比较多，如树脂的工作交换容量、水质异常、运行流速、设备缺陷等，虽然不能通过树脂使用周期来简单的反映树脂性能的好坏，但也从侧面说明了系统运行水质的变化和系统的稳定性。

随着核电厂的运行，公司对树脂的使用和管理不断优化，如针对1、2号机组换料大修期间相继出现110 mAg核素污染，将9TEU001DE改用IRN9766(大孔型)+IRN77树脂，9TEU002DE改用IRN9882(大孔型)树脂，有效解决了废液处理110 mAg去除效率低的问题；将APG排污床进行氨化运行，使APG阳床树脂使用寿命由2个月左右延长到5～7个月，大大减少了树脂的使用量；通过调研比对将IRN77型替换为IRN97H(树脂交换容量可提高25%)；同时通过规范树脂验收，优化库存量，加强树脂品质控制等。虽然取得了一定的成效，但实际工作中仍存在一些问题：

1)经过氧化运行后的RCV净化床，在机组启动运行初期，存在部分放射性核素的渗漏或析出的现象，引起RCV净化床下游剂量率升高，局部形成热点；

2)1/2号机组受110 mAg核素污染的影响，RCV001/002DE树脂使用周期偏短，更换频繁。如1号机运行16堆年更换了12床树脂，2号机运行14堆年更换了10床树脂,树脂平均使用周期为1.4年左右；

3)306和405大修氧化运行期间，出现过RCV净化床析出硫酸根，引起主系统硫酸根含量偏高；

4)多次出现树脂床压差高被迫降低运行流量或提前更换树脂；

5)TEU废液处理系统净化床对部分大修期间的含有胶体形态或核素存在形态比较复杂的水净化能力很低，难以满足运行排放要求；

6)TEP001～004DE净化床进水水质比较好(其放射性和杂质离子很低)，难以计算出放射性核素的去污因子和杂质离子的净化效率，很难跟踪和判断树脂是否失效；

7)APG003/004DE使用周期较长时会析出氟离子，引起给水阳电导率升高。

2 树脂的选型研究

2.1 国内核电厂核级树脂选用情况

针对国内运行及部分在建的核电站，调研了核能级树脂的厂家和使用类型。根据初始设计，秦山核电站30万kW机组使用争光树脂厂提供的凝胶型树脂，方家山核电厂、秦山核电三厂、福清核电厂、大亚湾核电厂等使用美国陶氏提供的凝胶型树脂，岭澳一期核电厂、宁德核电厂、三门核电厂和海阳核电厂使用美国GRAVEX凝胶型树脂、田湾核电使用德国朗盛凝胶型树脂。

表1统计了国内部分M310机组使用的核级树脂的厂家和型号，树脂的生产厂家主要集中在陶氏(罗门哈斯)和GRAVEX。大亚湾和岭澳二期对大孔树脂的使用比较普及，除IRN-78阴树脂IRN97H外，其他均采用了大孔型树脂，秦山核电二厂和方家山的TEU系统也采用了IRN9766和IRN9882等大孔型树脂，主要用于去除放射性废水中的颗粒态及胶体态活化腐蚀产物。秦山核电和大亚湾核电采用上述大孔型树脂可能与秦山核电二厂1、2号机组和大亚湾核电1、2号机组出现了含110 mAg胶体核素污染情况有关。由于国内大部分核电厂目前并未出现一回路相关系统净化床对核素去除效率低、树脂频繁更换的问题，所以大多还使用核电厂原设计的凝胶型树脂，国内凝胶型树脂的使用占有率在80%以上。

表1 国内M310机组核级树脂的厂家及型号

2.2 国外核电厂核级树脂的选用情况

国外核电厂使用核级树脂的情况，能够查询及调研的渠道较少。2015年4月在巴黎组织的FROG第三次水化学会议会议上，来自法国、德国、英国等核电站的水化学专家简要介绍各自核电厂一回路净化系统的组成，所使用的树脂类型、树脂更换频率和存在的一些问题。从使用的树脂类型来看，在各系统均有使用凝胶型和大孔型的例子；法国电力集团(EDF)根据离子交换树脂在压水堆净化回路使用经验，推荐了不同系统的认可产品，也涵盖了不同的产家和树脂类型。在韩国和德国的部分压水堆核电厂，在一回路树脂净化床的上部装填了一层大孔型树脂，用于去除110 mAg及胶体态物质。EPRI针对一回路净化床树脂进行了调查，表明78%的美国国内电厂正使用凝胶型树脂，大孔型树脂没有明显的优势。

2.3 树脂的选用原则

根据《热力发电厂水处理用离子交换树指选用导则》，核电厂一回路主辅净化系统用树脂的选择：对于交换容量要求高的系统，宜采用凝胶型核级强酸阳树脂、核级强碱阴树脂和核级混合树脂；对胶体颗粒吸附过滤要求特别高的净化系统，宜采用大孔型树脂。对于新品种树脂，应经过与现场相同或类似条件下的实验室模拟试验或现场运行试验，证明其可行性后才能在生产中采用。

从调研的情况来看，各核电厂在树脂的选择上也不尽相同，有的延用了初始的设计，有的根据实际问题进行了优化，有的根据树脂的发展趋势进行了产品替换。总的原则是每个核电厂均会根据自身的实际运行情况，结合系统的工况，水质指标，树脂床的功能、树脂的性能、经济指标等多方面综合考虑，可见，树脂的选用，只有最合适的，没有最好的。

2.4 秦山核电二厂核级树脂选型分析

本节主要根据秦山核电二厂各净化系统的主要设计目的，结合调研情况和实际运行经验进行讨论分析，所选用的型号树脂均满足核电厂《化学品技术规范》指标要求，也是同类核电厂使用的主流品牌和EDF推荐认可产品。因此对各型号树脂的理化性能指标不再做细化比较说明，而是根据树脂选择原则从结构类型上区分。

2.4.1 RCV系统的树脂选型分析

RCV001/002DE化容系统净化床主要用于连续净化主冷却剂中的化学杂质离子和放射性物质，填装的为7Li+-OH-混床树脂。针对秦山核电二厂1/2号机组出现110 mAg污染的问题，虽然目前使用的IRN217树脂也基本满足电厂运行要求。为了能进一步提高树脂对110 mAg的去除效率，2015—2016年，化学人员开展了相关调研和试验工作。根据秦山核电二厂RCV净化床运行条件和水质要求，在实验室采用小型流体试验装置进行模拟试验，通过对不同型号的树脂IRN 9687(大孔锂型混床树脂)、IRN217(凝胶锂型混床树脂)和IRN9766(大孔阴树脂)+IRN217进行杂质离子和放射性特征核素的去除效率、工作交换容量、110 mAg释放特性及树脂氧化影响等性能指标的对比等试验，验证不同类型的离子交换树脂对杂质离子、放射性特征核素的去除效率。试验结果表明：IRN9687、IRN217和IRN9766+217三种树脂柱对58Co、60Co均有较高的净化效率，基本上都能大于90%；对110 mAg的去除效果，IRN9766+217略优于 IRN217和 IRN9687。

因此，秦山核电二厂RCV净化床(RCV001/002DE)采用大孔型阴树脂IRN9766+IRN217的双层填装方式更合适，有利于提高树脂对110 mAg的净化效率。

RCV003DE是化容系统除锂床，通过间断投运除去主系统10B核反应所形成的过量7Li，主要是用于控制一回路的pH值。采用的是氢型阳树脂，大的交换容量是其首选，原设计采用IRN77凝胶型阳树脂，随着产品的升级，研究表明IRN97H较IRN77交换容量大25%左右，因此推荐采用IRN97H凝胶型阳树脂更为合适。

2.4.2 TEP系统的树脂选型分析

TEP净化床，主要用于去除硼回收系统废液的放射性物质和化学杂质离子，设计上为两列，每列包括一列阳床和一列混床。由于进入TEP头箱的水都已经过RCV净化床净化，大多数时间其去除的都是RCV净化床难以去除的110 mAg、137Cs或以胶体形态存在的核素等，其强调更多的是树脂去除效率和吸附能力，结合调研和运行情况，建议将TEP001/002DE由IRN77改为IRN97H，TEP003/004DE由凝胶型混床树脂IRN160替换成IRN9882大孔型混床树脂。

TEP除硼床由TEP005/006/007DE组成，其唯一的功能就是在寿期末降低一回路流体的硼浓度，从而减少因大量稀释而产生废液量。其主要作用是去除硼酸根离子，要求交换容量越大、树脂利用率越高越高，建议采用凝胶型阴树脂，现选用的IRN78是比较理想的。

2.4.3 PTR系统的树脂选型分析

PTR001DE用于清除乏燃料水池及换料水箱中的腐蚀产品、裂变产品以及悬浮微粒，保证水具有良好的化学和放射化学性能。主要是用SED水配制的含硼水，pH值一般在5.0左右，设计上直接对空接触大气，空气中的各种物质溶于水中形成相应的杂质离子，加上秦山核电二厂多次出现EAS漏钠问题，树脂选择更侧重于大的交换容量，选择凝胶型混床树脂比较合适。

2.4.4 TEU系统的树脂选型分析

TEU001/002DE主要用于对TEU废液系统的放射性去除，以满足废液排放标准。由于该系统设计上较其他M310机组有点差异，没有前置贮槽，因此在大修期间，废液量来源比较多时，运行处理压力比较大，特别是在秦山核电二厂1/2号机组大修期间出现110 mAg污染后更加突显，因此要求该系统净化效率越高越好，缩短处理时间。废液中难已去除的放射性核素大多是以颗粒态及胶体形式存在，因此建议采用大孔型树脂。从2009年改用大孔型树脂后，TEU001DE采用IRN9766+IRN77双床填装或IRN9882,当存在110 mAg污染时，建议采用IRN9766+IRN77双层填装。TEU002DE采用IRN9882，并于2014年开始在3/4号机组推广，运行效果良好。

2.4.5 APG系统的树脂选型分析

APG蒸汽发生器排污系统净化床主要用于去除蒸汽发生器炉水中的化学杂质离子，确保合格的水质进入二回路，减少污染。秦山核电二厂APG蒸汽发生器排污系统净包括APG001/002DE两列阳床和APG003/004DE两列混床，阳床填装的是氢型凝胶型树脂IRN97,混床填装的是氢型/氢氧根型混床凝胶型树脂IRN160。

根据相关研究表明，在用氨作碱化剂的水处理系统中，阳床采用凝胶型树脂优于大孔型树脂，秦山核电二厂目前1/2号机组pH调节剂采用氨/胺的混合处理方式，因此APG001/002DE选用凝胶型阳树脂IRN97是合适的。

从2008年开始，秦山核电二厂开始对APG床树脂实施氨化运行，APG003/004DE随着氨化运行时间的延长，在接近树脂使用寿期时存在硅酸盐去除能力差、氟离子析出等问题。从表1可以看出，APG003/004DE在部分核电厂中采用了凝胶型阴树脂。为选择性能合适的树脂，2017年在实验室组织开展了阴树脂和混床树脂的对比研究试验，试验结果表明，混床树脂使用周期和去除能力优于阴树脂，与陶氏树脂厂家建议选择凝胶型混床树脂更为合适的结论一致。因此建议APG003/004DE保持现状，采用凝胶型混床树脂IRN160。

2.5 小结

树脂的选择只有最合适的，没有最好的。合适的树脂需结合系统的工况，水质指标，树脂床的功能、树脂的性能、经济指标等多方面综合考虑。根据核电厂核级树脂一般不做再生复用处理的运行特点，原则上核电厂都希望选择交换容量大、利用率高的树脂，从而减少放射性废树产生。

根据同行调研、树脂选择原则、实验室研究及分析情况来看，目前秦山核电二厂选用的树脂类型大多还是比较合理的，结合现场实际问题，部分系统已进行了改进更换，建议在此基础上进一步优化：

1)RCV001/002DE树脂由IRN217改成大孔型阴树脂IRN9766+IRN217的双层填装方式；

2)TEP003/004DE由凝胶型混床树脂IRN160替换成IRN9882大孔型混床树脂；

3)TEU001DE可以填装IRN9766+IRN97或IRN9882型号树脂，当存在110 mAg污染的情况时，要求采用IRN9766+IRN97双层树脂填装方式；

4)APG003/004DE树脂类型保持现状，采用凝胶型混床树脂。

3 树脂的使用周期研究

3.1 树脂厂家信息反馈

根据陶氏树脂厂家建议，在正常环境的储存条件下，用于核电厂的树脂存储期限不超过3年。GRAVER树脂厂家对核级树脂的存储期限要求不超2年。在使用中，则受不同的运行环境影响，会各不相同。一般来说，在水处理中，阴树脂的使有寿命在4～8年，阳树脂的使用寿命在10～15年，当然，总的原则，还是以失效程度来判定是否可以继续使用。

3.2 国内核电厂树脂使用周期情况

核电厂核级树脂设计上一般不作再生处理，其使用周期指从树脂装入树脂床开始，到树脂失效从树脂床卸出之间的间隔时间。秦山核电三厂在《电厂化学控制》程序中，对核级树脂在各净化系统的最长使用时间给了明确的要求，如PHT正常净化床不超过2年、除锂床2年、重水净化系统树脂床最长使用5年等；大亚湾核电厂从2016年开始，要求核级树脂从装进系统开始，最长时间不超过5年；宁德核电厂根据树脂的大约使用周期制定了树脂的跟踪计划，明确了树脂的计划更换时间；田湾核电厂VVER机组规定化容净化床、除锂床每燃料循环(1C)更换，硼回收系统的阳床和混床树脂每年更换。采用AP1000技术的三门和海阳核电，由于整个化学和容积控制系统净化回路的树脂床都安装于安全壳内，只有停堆换料时才能进行树脂更换，其树脂使用周期为1C。福清核电厂、方家山核电厂和秦山核电一厂根据树脂的效率监督情况，在树脂失效后进行更换，其中秦山核电一厂化容系统净化床的使用周期为1～2年。下表列出了部分压水堆机组树脂使用周期与秦山核电二厂的比较情况。

3.3 秦山核电二厂树脂使用周期分析

3.3.1 RCV净化床树脂使用周期

从表2可以看出，秦山核电二厂1/2号机组RCV净化床树脂较同类电厂和3/4号机组使用周期偏短，其中1号机组运行16堆年，更换RCV001/002DE树脂12床，2号机组运行14堆年，更换RCV001/002DE树脂10床，平均每床树脂运行时间在1.4年左右。3号机组8堆年使用了4床树脂、4号机7堆年使用了3床树脂，平均每床树脂运行时间在2年左右。究其原因可能与1/2号机在大修氧化运行期间存在110 mAg污染，经过氧化运行的树脂床在机组启动初期有放射性核素析出引起下游管线剂量率升高、核电厂设备可靠性差(EAS安喷试验漏钠、漏树脂)等有关。而存在同样110 mAg污染的大亚湾核电厂和EDF核电厂，通过技改变更，将TEP006DE变更为大修氧化运行期间的专用净化床，所以RCV001/002DE使用周期较我厂要长些，一般能用到4～5年，可比性不是很强。该改进在其他M310技术机组得到了推广，但用于氧化运行后的TEP006DE在后续的使用中也出现了部分问题，相关疏水传输管道剂量率升高，长期放置和床在重新投运时会析出部分可溶性物质和放射性核素，影响主冷却剂水质或增加废液处理难度。对此，大亚湾核电厂正在研究，考虑将该树脂床改为每次大修后更换。宁德核电厂对于该净化床的更换也要求需核电厂“三废”管理小组总体评判。从电厂运行产生的放射性废树脂的量来说该改进并无明显优势，TEP006DE树脂填装量为1.5 m3,RCV净化床树脂填装料为0.93 m3。而且采用TEP006DE作为氧化运行净化床，还需对系统进行改进，如增加疏水泵等设备，受厂房布置的影响，很难实施。

表2 压水堆机组树脂使用周期比对

说明：1.SG排污净化床除秦山核电二厂采用阳床—混床方式外、其他核电厂均采用阳床—阴床处理方式；2.田湾核电排污树脂使用周期约6年，其设计上为可再生利用；3.EDF、大亚湾核电厂、宁德核电厂用TEP006DE作为大修氧化运行期间的净化床

秦山核电二厂的RCV净化床出于连续运行的考虑，两个除盐装置并联安装，两个除盐装置中仅一个持续使用，一个备用。针对启动初期，经过氧化运行的净化床有放射性核素析出引起下游管线剂量率升高问题。2016年，秦山核电二厂辐射源项优化小组提出将RCV净化床树脂改为每燃料循环(1C)更换一床树脂。根据EDF相关研究表明，RVC系统上使用的不同类型的氢氧化锂聚苯乙烯混合床(凝胶或大孔)，只要在良好的运行条件下，使用寿期至少为3年。但使用超过3年以上的树脂，氧化运行期间可能会出现树脂析出硫酸根，引起主冷却剂硫酸根升高的问题，如405和306大修均出现过。为避免树脂使用周期较长降级影响水质处理及辐射源项优化小组建议，结合目前秦山核电二厂4台机组陆续开展长燃料循环，18个月换料大修周期，建议将RCV净化床改为每燃料循环更换一床，即树脂的使用周期为2 C(1 C备运状态，1 C投入运行)， 3年左右的使用寿期也是比较合适的，有利于核电厂水质和源项的控制。

3.3.2 TEP除硼床树脂使用周期

秦山核电二厂设计上TEP005/006/007DE用于寿期末主冷却剂的除硼，其中TEP005DE对应单机组，TEP007DE对应双机组，TEP006DE备用，作为两台机组共用。较其他M310机组TEP006DE作为大修氧化运行专用床略有差异。表3列出了各机组除硼床的投运情况。

表3 除硼床投运情况|

从表3可见，秦山核电二厂并不是每次大修都投运除硼床，而是根据寿期末的实际硼浓度进行选择，因此会出现部分除硼床使用周期很长的问题，如8TEP006/007DE已装入系统7年，实际只使用过1次大修，至今没有更换过。根据秦山核电二厂《TEP除硼床失效原因分析》报告，单台TEP除硼床的总除硼量在16 000 g左右，即对应主系统冷却剂去除的硼浓度约为100×10-6，因此，除硼床的使用周期与核电厂设定的开始投运除硼床时主系统的硼浓度大小有关。假设每次大修均投运，当反应堆运行寿期末主系统硼浓度达到70×10-6后投运除硼床，使用周期在1.5～2 C比较合理，也与其他同类核电厂使用寿期在1～1.5 C处在同一水平。

3.3.3 TEP净化床树脂使用周期

硼回收系统净化床包括两列阳床TEP001/002DE和两列混床TEP003/004DE，主要是用于降低硼回收废液的放射性。由于这部分废液都是经过RCV净化床处理过的，只要RCV净化床去除效率正常，源水大多数时候比较干净，难以计算出放射性核素的去污因子和杂质离子的净化效率，无法通过明确的树脂更换标准判断，树脂使用周期比较长，一般都在7～10年，最终也是因为系统压差高或经过净化后的中间贮槽废液放射性有升高趋势进行更换。

根据EDF经验反馈，TEP系统使用的不同类型的阳离子树脂(凝胶或大孔)，只要在良好的运行条件，其使用寿期至少为4.5年，混床树脂使用寿期至少为5年。由于树脂使用周期太长，存在树脂降级、板结等影响水质和系统稳定运行的风险，鉴于这类净化床根据效率难以判断，调研同行核电厂的做法，厂家对树脂使用寿命的建议，可根据运行周期进行综合判断。结合秦山核电二厂目前4台机组已陆续实施18个月换料大修长循环，建议对TEP001/002/003/004DE净化效率跟踪监测不到的树脂床，更换周期按4 C(6年左右)执行。

3.3.4 其他净化床的树脂使用周期

RCV003DE除锂床：该床在秦山核电二厂的使用周期一般为2年左右，与同类核电厂相比属于比较正常运行水平。调研部分核电厂使用周期在2年以上，EDF达到了5年以上，可能与核电厂运行方式有关，这部分核电厂的除锂工作选择与主系统降氚结合起来，更多的时候是选择稀释的方式来实现。

PTR001DE：乏池净化床使用周期一般在3～4年，于同类核电厂处在同一水平。

TEU001/002DE：废液处理床自从2009年改进采用大孔型树脂后，使用周期在1～2年，与同类核电厂使用时间相当。

APG净化床：APG001/002DE采用氨化运行后，树脂使用周期一般在5～7个月，与同类型核电厂的7个月左右基本相当，APG003/004DE使用周期在13～21个月,较采用阴树脂核电厂12个月左右的使用周期要长一些。可能与秦山核电二厂采用的是混床树脂或排污流量小于其他核电厂有关。

本节讨论的除盐床由于在日常运行和大修时都会定期监测净化效率，而且在日常更换树脂也不影响运行，建议这部分净化床根据效率监督而判断是否需更换。

3.4 小结

核级树脂的使用周期受化学指标、源项控制、辐射剂量、运行工艺等因素的影响，是权衡各项因素的综合选择，根据树脂厂家的树脂要求、外部反馈，并结合秦山核电二厂多年来放射性树脂实际使用情况，建议：

1)制定秦山核电二厂一回路及其辅助系统各净化系统核级树脂的最长使用时间管理规定，建议不超过6年；

2)RCV001/002DE、TEP001/002/003/004DE根据其运行周期进行更换，建议RCV001/002DE使用周期为2C，每C更换一个净化床；TEP001/002/003/004DE使用周期为4 C；

3)APG001/002/003/004DE、RCV003DE、TEP005/006/007DE、TEU001/002DE、PTR001DE等除盐床可以根据日常运行和大修时的定期效率监督而判断是否需更换。

4 核级树脂的优化管理

4.1 加强核级树脂品质控制

由于核级树脂使用的特殊性，及核电厂对水质的严格要求，一般要求核级树脂必须具备优异的性能。核电厂管理部门应根据系统的水处理要求制定适用的技术标准，采购时要尽可能考虑树脂低的溶出物、理化性能稳定、工作交换容量大等特点，减少放射性固体废物产生量。同时，加强与树脂供应商的技术交流，选择性能合适的树脂，从树脂使用的“全寿命”来考虑，包括其替换和后处理在内，做出树脂的技术经济选择。

树脂厂家在提供产品时必须提供相关的树脂合格证明和理化指标分析报告，核电厂建立科学合理的树脂验收制度，明确树脂验收的采样方法、分析指标、分析方法及判断依据，必要时送第三方检验。严格控制核级树脂的品质，避免有缺陷的树脂进入现场，保证核级树脂产品的可靠性。

4.2 优化树脂库存量

核级树脂作为一种水处理耗材类化学品，在核电厂《化学品管理》和陶氏树脂厂家对核级树脂储存的有效期均有明确要求，储存期不超过3年。树脂时间过长可能使树脂破裂或性能下降，由于核电厂核级树脂的更换频率受众多因素的影响，每年树脂更换量上存在较大的差异，除APG净化床外，1/2号机组在2009年更换了10床树脂，而在2010年一床都没有更换。加上树脂储存周期短，采购周期较长，给电厂树脂库存量提出了更高的要求。

核电厂管理部门有必要收集核电厂核级树脂的使用经验，根据树脂的使用周期情况，建立核电厂的树脂使用跟踪计划，计算出核电厂每年所需的最低库存量和安全库存量。同时考虑优化秦山地区的树脂类型，建立统一的调配机制。

4.3 做好树脂投用前检查

核级树脂较普通树脂的品质要求更为严格，其在生产及出厂前必须进行严格的杂质控制。但树脂的转型及储存过程中，存在部分酸碱物质的残留可溶性物质析出，电厂会根据系统水化学控制要求，系统性地对新装树脂或备用床投运时进行冲洗，保证树脂不会释放过量的对系统设备有害的污染物，特别是硫酸盐、钠或氧化硅污染物等。

秦山核电二厂在一回路及其辅助系统除盐床投运前要求用SED除盐水冲洗，并对除盐床出口冲洗水进行电导率监测，冲洗水未合格前排往废液系统。一回路及其辅助系统要求冲洗到除盐床出口电导率小于1.0 μs/cm时可投入运行，对于需硼化的RCV净化床，还要进行硼、锂平衡，以免净化床的投入引起水质或反应性波动。当然，对TEU废液处理系统，由于其设计的主要功能就是降低放射性，而且是收集废液的系统，其投用前冲洗没有意议，只会增加工作量和废液量。APG排污净化床，其对水质的要求特别高，为避免其对二回路水质的污染，要求其冲洗水阳床电导率小于1.0 μs/cm，混床电导率小于0.8 μs/cm方可投运。根据实验室研究表明，在冲洗到电导率小于1.0 μs/cm时，冲洗水用量在8～10倍的树脂填装量。

4.4 优化树脂更换原则

核级树脂由于性能指标要求高，再生费用成本高，一般不做再生处理。因此树脂的更换标准某种意义上就确定了树指的更换频率和使用寿命，核电厂在原设计上部分系统已经给出了树脂失效的判断标准，实际运行当中，核级树脂不仅要去除化学杂质离子，还要对放射性净化，加上每种离子、核素的去除效率差异较大，每次更换都影响固体废物的产生。不能简单通过某种离子或核素净化效率来判断树脂的失效，而是根据系统水质控制要求，综合平衡考虑其更换指标。核电厂有必要结合树脂厂家的使用要求、外部经验反馈，并结合本核电厂放射性树脂实际使用情况，不断优化一回路及其辅助系统的净化床树脂更换原则。

一般利用树脂效率进行判断，根据水质要求，从化学指标、放射化学指标等参数来综合考虑确定。对于水质较好，利用率较低的树脂床，可根据树脂的使用年限和循环周期进行判断；对于与在使用中出现树脂床压差升高，可根据树脂床的压差是否影响系统运行进行判断。

5 结论及建议

核级树脂作为一回路及其辅助系统重要的水处理材料，核电厂对其科学合理的选择和使用，有利于水处理系统的稳定可靠运行，提高树脂利用率和减少放射性废树脂的产生，达到节能减排，降低核电厂运行成本的目的。核电厂管理和技术人员有必要积极研究探索前沿技术、吸收其他核电厂的良好实践，不断总结运行经验，将各种优化措施互相结合，达到核级树脂的最佳的使用效果。

通过以上的研究分析，结合秦山核电二厂实际运行情况，我们认为可以在以下方面进行探索和优化：

1)制定和完善树脂使用和管理的相关程序文件，做好树脂的品质控制，明确树脂使用前的冲洗要求、更换标准、跟踪监测频率、树脂的填装类型和核级树脂使用周期管理规定，规范树脂使用。

2)建立核电厂树脂使用跟踪计划表，结合树脂使用周期和树脂储存有效期，优化核电厂树脂库存量。

3)优化树脂更换标准，根据树脂监测效率、树脂床的运行压差和树脂使用周期综合考虑。建议秦山核电二厂核级树脂最长使用时间为4 C(6年左右)。

4)RCV001/002DE净化床采用IRN9766+IRN217的双层填装方式，在IRN217树脂上方装IRN9766大孔阴树脂10～15 cm厚度(75 L)。提高对110 mAg的去除效率。

5)将TEP003/004DE由凝胶型混床树脂IRN160替换成IRN9882大孔型混床树。

6)TEU001DE可以填装IRN9766+IRN97或IRN9882型号树脂，当存在110 mAg污染的情况时，要求采用IRN9766+IRN97双层树脂填装方式。