章書維+馬建波

摘 要 本文論述了監(jiān)測(cè)TOC指標(biāo)在核電站水化學(xué)監(jiān)督中的意義，分析了有機(jī)物在核電站水化學(xué)控制中的危害及其機(jī)理，利用TOC指標(biāo)監(jiān)督各系統(tǒng)中有機(jī)物含量，改變凈化床運(yùn)行方式和跟蹤離子交換樹脂狀態(tài)，從而有效控制核電站一回路硫酸根含量和二回路的補(bǔ)給水系統(tǒng)中的有機(jī)物含量。

關(guān)鍵詞 總有機(jī)碳;有機(jī)物;一回路冷卻劑;硫酸根

中圖分類號(hào)：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0242-02

隨著國(guó)內(nèi)核電廠運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的豐富，水化學(xué)監(jiān)督中對(duì)有機(jī)物含量的監(jiān)測(cè)和跟蹤越來越重視。電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)和水汽系統(tǒng)中的有機(jī)雜質(zhì)對(duì)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響，隨著水體污染程度的加重，導(dǎo)致補(bǔ)給水中有機(jī)物增多，危害增加[1]。同時(shí)核電站冷卻劑中也存在著有機(jī)物的危害，主要來源為凈化系統(tǒng)中離子交換樹脂的老化和降解產(chǎn)生的有機(jī)物，在高溫高壓和放射性條件下最終分解為無機(jī)鹽和低分子有機(jī)酸，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC是水中有機(jī)物所含碳的總量，對(duì)有機(jī)物的氧化率較高，與CODCr，CODMn和BOD5相比，TOC更能準(zhǔn)確、直接、全面地反映水體中有機(jī)物的含量[2]，因此TOC指標(biāo)的分析已成為核電站中有機(jī)物含量質(zhì)量控制的主要手段。

1 TOC指標(biāo)在一回路水化學(xué)控制中的作用

一回路系統(tǒng)有機(jī)物的主要來源主要有3個(gè)來源：第一個(gè)來源為一回路系統(tǒng)補(bǔ)水而引進(jìn)的有機(jī)物;第二個(gè)來源為大修過程中采用的化學(xué)試劑（除銹劑等）、焊接輔助材料、軸承潤(rùn)滑油類等引入的有機(jī)物;第三個(gè)來源為凈化系統(tǒng)中樹脂降解產(chǎn)生的有機(jī)物。前兩個(gè)來源的有機(jī)物主要危害會(huì)在一回路高溫高壓條件下分解，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，腐蝕一回路系統(tǒng)，第三個(gè)來源的危害見以下案例。

田灣核電站2臺(tái)機(jī)組的乏燃料水池在歷次大修期間硫酸根都會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)，每次也都控制在300微克/升以下。但在T103大修時(shí)，特別是當(dāng)構(gòu)件檢查井、一回路、乏燃料水池連通后硫酸根離子快速增長(zhǎng)，最大值達(dá)到1452微克/升。

反應(yīng)堆使用的強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂是通過用濃硫酸磺化處理獲得交換基團(tuán)磺酸基（-SO3H）的。在反應(yīng)堆停堆或啟動(dòng)過程中由于樹脂的老化或氧化降級(jí)溶出有機(jī)物聚苯乙烯磺酸（PSS），PSS分解產(chǎn)生硫酸根。硫酸根離子濃度取決于有機(jī)溶出物的濃度，有機(jī)物溶出量又取決于是凈化系統(tǒng)溫度、過氧化氫濃度和樹脂床中鐵濃度，通常在過氧化氫濃度達(dá)到ppm級(jí)，樹脂床鐵含量達(dá)到克/升樹脂級(jí)別時(shí)，陽離子交換樹脂將迅速降級(jí)并溶出大量PSS，而溶出的有機(jī)物PSS會(huì)在一回路高放射性富氧條件下，礦化成為無機(jī)鹽如硫酸鹽等最終產(chǎn)物。從文獻(xiàn)中得知，硫酸根引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的危險(xiǎn)性不亞于氯離子[3]，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC指標(biāo)能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)有機(jī)物的含量，作為跟蹤PSS的含量，為解決一回路水化學(xué)控制提供了必要手段。

通過測(cè)量?jī)艋到y(tǒng)出口的TOC含量，可以評(píng)估凈化系統(tǒng)的離子交換樹脂狀態(tài)。圖1為正常運(yùn)行中的乏燃料水池凈化系統(tǒng)FAL各床出口的TOC含量。陰離子交換樹脂床的出口TOC要遠(yuǎn)小于陽離子交換樹脂床的出口，說明陰離子交換床對(duì)陽離子交換床出口的TOC存在去除作用，而硫酸根的來源主要是陽離子交換樹脂的降解產(chǎn)物。

圖1

大修過程中發(fā)現(xiàn)TOC升高或者硫酸根異常升高的時(shí)候，可以采用單陰床凈化運(yùn)行，不但可以去除有機(jī)物，還可以直接降低硫酸根含量。

同樣監(jiān)測(cè)JNK、JNB、FAK等系統(tǒng)含硼水箱的TOC含量，通過循環(huán)凈化等方式，并跟蹤TOC指標(biāo)和硫酸根含量，從而控制一回路相關(guān)系統(tǒng)硫酸根異常的問題。

2 TOC儀在二回路水化學(xué)控制中的作用

二回路有機(jī)物的主要來源為除鹽水中的有機(jī)物不能完全去除和大修過程中產(chǎn)生的水中油，從而進(jìn)入系統(tǒng)[4]。水中油和有機(jī)物在二回路系統(tǒng)中的主要有以下4個(gè)危害：

1）油質(zhì)附在傳熱管上，經(jīng)高溫分解生成導(dǎo)熱率很小的附著物，嚴(yán)重影響傳熱管的傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響功率。

2）惡化蒸汽品質(zhì)，生成的可揮發(fā)的有機(jī)酸還會(huì)對(duì)蒸汽流通部分和汽輪機(jī)產(chǎn)生腐蝕作用。

3）熱分解產(chǎn)生的酸性有機(jī)物會(huì)對(duì)傳熱管造成腐蝕，使pH降低。

4）惡化凈化系統(tǒng)LD和LCQ過濾器的運(yùn)行，導(dǎo)致給水和排污水的陰離子和陽電導(dǎo)超標(biāo)。

田灣核電站二回路有機(jī)物超標(biāo)的主要原因是源水的有機(jī)物含量增高，而且隨季節(jié)變化，每年2月份到5月份為全年的高點(diǎn)，TOC最高能達(dá)到約5-6mg/L。凈化系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除能力是有限的，導(dǎo)致除鹽水中的有機(jī)物超標(biāo)。

田灣核電站中水處理系統(tǒng)中起去除有機(jī)物作用的主要是機(jī)械攪拌澄清池、活性炭、陰離子交換樹脂。澄清池對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)36%-50%，陰離子交換樹脂去除有機(jī)物的作用較明顯，去除率可達(dá)74%-85%，但活性炭過濾器經(jīng)過近2年的運(yùn)行后，去除有機(jī)物的效能在大量制水后已大幅度下降，僅為13%-35%。混床有少量去除有機(jī)物的作用，去除率可達(dá)23%-40%，而陽離子交換樹脂對(duì)有機(jī)物的去除效果則不明顯，去除率僅為9%-28%之間。隨著樹脂運(yùn)行的老化，凈化有機(jī)物的能力還會(huì)繼續(xù)降低。如圖2為由于季節(jié)原因，源水TOC較高時(shí)，各床出口的TOC值。從圖中可以看出在一級(jí)除鹽+混床系統(tǒng)中，陰床承擔(dān)著主要去除有機(jī)物的負(fù)擔(dān)。每天對(duì)各運(yùn)行床的出口TOC指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)陰床出口和混床出口的TOC突然升高時(shí)，或者對(duì)有機(jī)物凈化能力下降，即使樹脂床未失效，也應(yīng)該立即停止運(yùn)行進(jìn)行再生處理，有機(jī)物污染嚴(yán)重的還要求進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

TOC監(jiān)測(cè)同樣用在大修中給水沖洗樣品的控制上，保證沖洗水的TOC不超過500μg/L，水中油不超過200μg/L。防止打壓和啟機(jī)過程中出現(xiàn)給水和排污水的陽電導(dǎo)超標(biāo)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 源水有機(jī)物含量較高時(shí)各床出口的TOC含量

3 結(jié)論

1）在機(jī)組大修過程中，用TOC儀測(cè)量一回路相關(guān)系統(tǒng)的TOC，并通過光催化氧化技術(shù)降解有機(jī)物，找出TOC與硫酸根的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過監(jiān)測(cè)凈化系統(tǒng)出口的TOC含量來評(píng)估樹脂狀態(tài)，并改變凈化方式，優(yōu)化控制一回路系統(tǒng)硫酸根。

2）在田灣核電站的源水有機(jī)物高的季節(jié)，通過測(cè)量除鹽水制備系統(tǒng)中陽床入口、陰床出口和混床出口的TOC含量，來監(jiān)督控制除鹽水品質(zhì)和樹脂床的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凈化有機(jī)物能力下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)停床再生。如果樹脂老化嚴(yán)重，再生效果不好時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

參考文獻(xiàn)

[1]孫琦.水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因的研究[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23（1）：8-11.

[2]齊文啟，孫宗光，陳偉軍，等.總有機(jī)碳及其自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀的研制[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2005（6）：27-36.

[3]張平柱. 奧氏體不銹鋼在酸性硫酸根離子介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕行為的研究[D].北京：碩士論文，2001.

[4]郭可勇.總有機(jī)碳（TOC）分析儀在電廠化學(xué)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2009（4）：67-69.endprint

摘 要 本文論述了監(jiān)測(cè)TOC指標(biāo)在核電站水化學(xué)監(jiān)督中的意義，分析了有機(jī)物在核電站水化學(xué)控制中的危害及其機(jī)理，利用TOC指標(biāo)監(jiān)督各系統(tǒng)中有機(jī)物含量，改變凈化床運(yùn)行方式和跟蹤離子交換樹脂狀態(tài)，從而有效控制核電站一回路硫酸根含量和二回路的補(bǔ)給水系統(tǒng)中的有機(jī)物含量。

關(guān)鍵詞 總有機(jī)碳;有機(jī)物;一回路冷卻劑;硫酸根

中圖分類號(hào)：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0242-02

隨著國(guó)內(nèi)核電廠運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的豐富，水化學(xué)監(jiān)督中對(duì)有機(jī)物含量的監(jiān)測(cè)和跟蹤越來越重視。電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)和水汽系統(tǒng)中的有機(jī)雜質(zhì)對(duì)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響，隨著水體污染程度的加重，導(dǎo)致補(bǔ)給水中有機(jī)物增多，危害增加[1]。同時(shí)核電站冷卻劑中也存在著有機(jī)物的危害，主要來源為凈化系統(tǒng)中離子交換樹脂的老化和降解產(chǎn)生的有機(jī)物，在高溫高壓和放射性條件下最終分解為無機(jī)鹽和低分子有機(jī)酸，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC是水中有機(jī)物所含碳的總量，對(duì)有機(jī)物的氧化率較高，與CODCr，CODMn和BOD5相比，TOC更能準(zhǔn)確、直接、全面地反映水體中有機(jī)物的含量[2]，因此TOC指標(biāo)的分析已成為核電站中有機(jī)物含量質(zhì)量控制的主要手段。

1 TOC指標(biāo)在一回路水化學(xué)控制中的作用

一回路系統(tǒng)有機(jī)物的主要來源主要有3個(gè)來源：第一個(gè)來源為一回路系統(tǒng)補(bǔ)水而引進(jìn)的有機(jī)物;第二個(gè)來源為大修過程中采用的化學(xué)試劑（除銹劑等）、焊接輔助材料、軸承潤(rùn)滑油類等引入的有機(jī)物;第三個(gè)來源為凈化系統(tǒng)中樹脂降解產(chǎn)生的有機(jī)物。前兩個(gè)來源的有機(jī)物主要危害會(huì)在一回路高溫高壓條件下分解，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，腐蝕一回路系統(tǒng)，第三個(gè)來源的危害見以下案例。

田灣核電站2臺(tái)機(jī)組的乏燃料水池在歷次大修期間硫酸根都會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)，每次也都控制在300微克/升以下。但在T103大修時(shí)，特別是當(dāng)構(gòu)件檢查井、一回路、乏燃料水池連通后硫酸根離子快速增長(zhǎng)，最大值達(dá)到1452微克/升。

反應(yīng)堆使用的強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂是通過用濃硫酸磺化處理獲得交換基團(tuán)磺酸基（-SO3H）的。在反應(yīng)堆停堆或啟動(dòng)過程中由于樹脂的老化或氧化降級(jí)溶出有機(jī)物聚苯乙烯磺酸（PSS），PSS分解產(chǎn)生硫酸根。硫酸根離子濃度取決于有機(jī)溶出物的濃度，有機(jī)物溶出量又取決于是凈化系統(tǒng)溫度、過氧化氫濃度和樹脂床中鐵濃度，通常在過氧化氫濃度達(dá)到ppm級(jí)，樹脂床鐵含量達(dá)到克/升樹脂級(jí)別時(shí)，陽離子交換樹脂將迅速降級(jí)并溶出大量PSS，而溶出的有機(jī)物PSS會(huì)在一回路高放射性富氧條件下，礦化成為無機(jī)鹽如硫酸鹽等最終產(chǎn)物。從文獻(xiàn)中得知，硫酸根引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的危險(xiǎn)性不亞于氯離子[3]，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC指標(biāo)能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)有機(jī)物的含量，作為跟蹤PSS的含量，為解決一回路水化學(xué)控制提供了必要手段。

通過測(cè)量?jī)艋到y(tǒng)出口的TOC含量，可以評(píng)估凈化系統(tǒng)的離子交換樹脂狀態(tài)。圖1為正常運(yùn)行中的乏燃料水池凈化系統(tǒng)FAL各床出口的TOC含量。陰離子交換樹脂床的出口TOC要遠(yuǎn)小于陽離子交換樹脂床的出口，說明陰離子交換床對(duì)陽離子交換床出口的TOC存在去除作用，而硫酸根的來源主要是陽離子交換樹脂的降解產(chǎn)物。

圖1

大修過程中發(fā)現(xiàn)TOC升高或者硫酸根異常升高的時(shí)候，可以采用單陰床凈化運(yùn)行，不但可以去除有機(jī)物，還可以直接降低硫酸根含量。

同樣監(jiān)測(cè)JNK、JNB、FAK等系統(tǒng)含硼水箱的TOC含量，通過循環(huán)凈化等方式，并跟蹤TOC指標(biāo)和硫酸根含量，從而控制一回路相關(guān)系統(tǒng)硫酸根異常的問題。

2 TOC儀在二回路水化學(xué)控制中的作用

二回路有機(jī)物的主要來源為除鹽水中的有機(jī)物不能完全去除和大修過程中產(chǎn)生的水中油，從而進(jìn)入系統(tǒng)[4]。水中油和有機(jī)物在二回路系統(tǒng)中的主要有以下4個(gè)危害：

1）油質(zhì)附在傳熱管上，經(jīng)高溫分解生成導(dǎo)熱率很小的附著物，嚴(yán)重影響傳熱管的傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響功率。

2）惡化蒸汽品質(zhì)，生成的可揮發(fā)的有機(jī)酸還會(huì)對(duì)蒸汽流通部分和汽輪機(jī)產(chǎn)生腐蝕作用。

3）熱分解產(chǎn)生的酸性有機(jī)物會(huì)對(duì)傳熱管造成腐蝕，使pH降低。

4）惡化凈化系統(tǒng)LD和LCQ過濾器的運(yùn)行，導(dǎo)致給水和排污水的陰離子和陽電導(dǎo)超標(biāo)。

田灣核電站二回路有機(jī)物超標(biāo)的主要原因是源水的有機(jī)物含量增高，而且隨季節(jié)變化，每年2月份到5月份為全年的高點(diǎn)，TOC最高能達(dá)到約5-6mg/L。凈化系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除能力是有限的，導(dǎo)致除鹽水中的有機(jī)物超標(biāo)。

田灣核電站中水處理系統(tǒng)中起去除有機(jī)物作用的主要是機(jī)械攪拌澄清池、活性炭、陰離子交換樹脂。澄清池對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)36%-50%，陰離子交換樹脂去除有機(jī)物的作用較明顯，去除率可達(dá)74%-85%，但活性炭過濾器經(jīng)過近2年的運(yùn)行后，去除有機(jī)物的效能在大量制水后已大幅度下降，僅為13%-35%。混床有少量去除有機(jī)物的作用，去除率可達(dá)23%-40%，而陽離子交換樹脂對(duì)有機(jī)物的去除效果則不明顯，去除率僅為9%-28%之間。隨著樹脂運(yùn)行的老化，凈化有機(jī)物的能力還會(huì)繼續(xù)降低。如圖2為由于季節(jié)原因，源水TOC較高時(shí)，各床出口的TOC值。從圖中可以看出在一級(jí)除鹽+混床系統(tǒng)中，陰床承擔(dān)著主要去除有機(jī)物的負(fù)擔(dān)。每天對(duì)各運(yùn)行床的出口TOC指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)陰床出口和混床出口的TOC突然升高時(shí)，或者對(duì)有機(jī)物凈化能力下降，即使樹脂床未失效，也應(yīng)該立即停止運(yùn)行進(jìn)行再生處理，有機(jī)物污染嚴(yán)重的還要求進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

TOC監(jiān)測(cè)同樣用在大修中給水沖洗樣品的控制上，保證沖洗水的TOC不超過500μg/L，水中油不超過200μg/L。防止打壓和啟機(jī)過程中出現(xiàn)給水和排污水的陽電導(dǎo)超標(biāo)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 源水有機(jī)物含量較高時(shí)各床出口的TOC含量

3 結(jié)論

1）在機(jī)組大修過程中，用TOC儀測(cè)量一回路相關(guān)系統(tǒng)的TOC，并通過光催化氧化技術(shù)降解有機(jī)物，找出TOC與硫酸根的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過監(jiān)測(cè)凈化系統(tǒng)出口的TOC含量來評(píng)估樹脂狀態(tài)，并改變凈化方式，優(yōu)化控制一回路系統(tǒng)硫酸根。

2）在田灣核電站的源水有機(jī)物高的季節(jié)，通過測(cè)量除鹽水制備系統(tǒng)中陽床入口、陰床出口和混床出口的TOC含量，來監(jiān)督控制除鹽水品質(zhì)和樹脂床的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凈化有機(jī)物能力下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)停床再生。如果樹脂老化嚴(yán)重，再生效果不好時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

參考文獻(xiàn)

[1]孫琦.水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因的研究[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23（1）：8-11.

[2]齊文啟，孫宗光，陳偉軍，等.總有機(jī)碳及其自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀的研制[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2005（6）：27-36.

[3]張平柱. 奧氏體不銹鋼在酸性硫酸根離子介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕行為的研究[D].北京：碩士論文，2001.

[4]郭可勇.總有機(jī)碳（TOC）分析儀在電廠化學(xué)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2009（4）：67-69.endprint

摘 要 本文論述了監(jiān)測(cè)TOC指標(biāo)在核電站水化學(xué)監(jiān)督中的意義，分析了有機(jī)物在核電站水化學(xué)控制中的危害及其機(jī)理，利用TOC指標(biāo)監(jiān)督各系統(tǒng)中有機(jī)物含量，改變凈化床運(yùn)行方式和跟蹤離子交換樹脂狀態(tài)，從而有效控制核電站一回路硫酸根含量和二回路的補(bǔ)給水系統(tǒng)中的有機(jī)物含量。

關(guān)鍵詞 總有機(jī)碳;有機(jī)物;一回路冷卻劑;硫酸根

中圖分類號(hào)：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0242-02

隨著國(guó)內(nèi)核電廠運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的豐富，水化學(xué)監(jiān)督中對(duì)有機(jī)物含量的監(jiān)測(cè)和跟蹤越來越重視。電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)和水汽系統(tǒng)中的有機(jī)雜質(zhì)對(duì)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響，隨著水體污染程度的加重，導(dǎo)致補(bǔ)給水中有機(jī)物增多，危害增加[1]。同時(shí)核電站冷卻劑中也存在著有機(jī)物的危害，主要來源為凈化系統(tǒng)中離子交換樹脂的老化和降解產(chǎn)生的有機(jī)物，在高溫高壓和放射性條件下最終分解為無機(jī)鹽和低分子有機(jī)酸，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC是水中有機(jī)物所含碳的總量，對(duì)有機(jī)物的氧化率較高，與CODCr，CODMn和BOD5相比，TOC更能準(zhǔn)確、直接、全面地反映水體中有機(jī)物的含量[2]，因此TOC指標(biāo)的分析已成為核電站中有機(jī)物含量質(zhì)量控制的主要手段。

1 TOC指標(biāo)在一回路水化學(xué)控制中的作用

一回路系統(tǒng)有機(jī)物的主要來源主要有3個(gè)來源：第一個(gè)來源為一回路系統(tǒng)補(bǔ)水而引進(jìn)的有機(jī)物;第二個(gè)來源為大修過程中采用的化學(xué)試劑（除銹劑等）、焊接輔助材料、軸承潤(rùn)滑油類等引入的有機(jī)物;第三個(gè)來源為凈化系統(tǒng)中樹脂降解產(chǎn)生的有機(jī)物。前兩個(gè)來源的有機(jī)物主要危害會(huì)在一回路高溫高壓條件下分解，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，腐蝕一回路系統(tǒng)，第三個(gè)來源的危害見以下案例。

田灣核電站2臺(tái)機(jī)組的乏燃料水池在歷次大修期間硫酸根都會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)，每次也都控制在300微克/升以下。但在T103大修時(shí)，特別是當(dāng)構(gòu)件檢查井、一回路、乏燃料水池連通后硫酸根離子快速增長(zhǎng)，最大值達(dá)到1452微克/升。

反應(yīng)堆使用的強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂是通過用濃硫酸磺化處理獲得交換基團(tuán)磺酸基（-SO3H）的。在反應(yīng)堆停堆或啟動(dòng)過程中由于樹脂的老化或氧化降級(jí)溶出有機(jī)物聚苯乙烯磺酸（PSS），PSS分解產(chǎn)生硫酸根。硫酸根離子濃度取決于有機(jī)溶出物的濃度，有機(jī)物溶出量又取決于是凈化系統(tǒng)溫度、過氧化氫濃度和樹脂床中鐵濃度，通常在過氧化氫濃度達(dá)到ppm級(jí)，樹脂床鐵含量達(dá)到克/升樹脂級(jí)別時(shí)，陽離子交換樹脂將迅速降級(jí)并溶出大量PSS，而溶出的有機(jī)物PSS會(huì)在一回路高放射性富氧條件下，礦化成為無機(jī)鹽如硫酸鹽等最終產(chǎn)物。從文獻(xiàn)中得知，硫酸根引起不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的危險(xiǎn)性不亞于氯離子[3]，從而影響一回路水化學(xué)的控制。TOC指標(biāo)能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)有機(jī)物的含量，作為跟蹤PSS的含量，為解決一回路水化學(xué)控制提供了必要手段。

通過測(cè)量?jī)艋到y(tǒng)出口的TOC含量，可以評(píng)估凈化系統(tǒng)的離子交換樹脂狀態(tài)。圖1為正常運(yùn)行中的乏燃料水池凈化系統(tǒng)FAL各床出口的TOC含量。陰離子交換樹脂床的出口TOC要遠(yuǎn)小于陽離子交換樹脂床的出口，說明陰離子交換床對(duì)陽離子交換床出口的TOC存在去除作用，而硫酸根的來源主要是陽離子交換樹脂的降解產(chǎn)物。

圖1

大修過程中發(fā)現(xiàn)TOC升高或者硫酸根異常升高的時(shí)候，可以采用單陰床凈化運(yùn)行，不但可以去除有機(jī)物，還可以直接降低硫酸根含量。

同樣監(jiān)測(cè)JNK、JNB、FAK等系統(tǒng)含硼水箱的TOC含量，通過循環(huán)凈化等方式，并跟蹤TOC指標(biāo)和硫酸根含量，從而控制一回路相關(guān)系統(tǒng)硫酸根異常的問題。

2 TOC儀在二回路水化學(xué)控制中的作用

二回路有機(jī)物的主要來源為除鹽水中的有機(jī)物不能完全去除和大修過程中產(chǎn)生的水中油，從而進(jìn)入系統(tǒng)[4]。水中油和有機(jī)物在二回路系統(tǒng)中的主要有以下4個(gè)危害：

1）油質(zhì)附在傳熱管上，經(jīng)高溫分解生成導(dǎo)熱率很小的附著物，嚴(yán)重影響傳熱管的傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響功率。

2）惡化蒸汽品質(zhì)，生成的可揮發(fā)的有機(jī)酸還會(huì)對(duì)蒸汽流通部分和汽輪機(jī)產(chǎn)生腐蝕作用。

3）熱分解產(chǎn)生的酸性有機(jī)物會(huì)對(duì)傳熱管造成腐蝕，使pH降低。

4）惡化凈化系統(tǒng)LD和LCQ過濾器的運(yùn)行，導(dǎo)致給水和排污水的陰離子和陽電導(dǎo)超標(biāo)。

田灣核電站二回路有機(jī)物超標(biāo)的主要原因是源水的有機(jī)物含量增高，而且隨季節(jié)變化，每年2月份到5月份為全年的高點(diǎn)，TOC最高能達(dá)到約5-6mg/L。凈化系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除能力是有限的，導(dǎo)致除鹽水中的有機(jī)物超標(biāo)。

田灣核電站中水處理系統(tǒng)中起去除有機(jī)物作用的主要是機(jī)械攪拌澄清池、活性炭、陰離子交換樹脂。澄清池對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)36%-50%，陰離子交換樹脂去除有機(jī)物的作用較明顯，去除率可達(dá)74%-85%，但活性炭過濾器經(jīng)過近2年的運(yùn)行后，去除有機(jī)物的效能在大量制水后已大幅度下降，僅為13%-35%?；齑灿猩倭咳コ袡C(jī)物的作用，去除率可達(dá)23%-40%，而陽離子交換樹脂對(duì)有機(jī)物的去除效果則不明顯，去除率僅為9%-28%之間。隨著樹脂運(yùn)行的老化，凈化有機(jī)物的能力還會(huì)繼續(xù)降低。如圖2為由于季節(jié)原因，源水TOC較高時(shí)，各床出口的TOC值。從圖中可以看出在一級(jí)除鹽+混床系統(tǒng)中，陰床承擔(dān)著主要去除有機(jī)物的負(fù)擔(dān)。每天對(duì)各運(yùn)行床的出口TOC指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)陰床出口和混床出口的TOC突然升高時(shí)，或者對(duì)有機(jī)物凈化能力下降，即使樹脂床未失效，也應(yīng)該立即停止運(yùn)行進(jìn)行再生處理，有機(jī)物污染嚴(yán)重的還要求進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

TOC監(jiān)測(cè)同樣用在大修中給水沖洗樣品的控制上，保證沖洗水的TOC不超過500μg/L，水中油不超過200μg/L。防止打壓和啟機(jī)過程中出現(xiàn)給水和排污水的陽電導(dǎo)超標(biāo)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 源水有機(jī)物含量較高時(shí)各床出口的TOC含量

3 結(jié)論

1）在機(jī)組大修過程中，用TOC儀測(cè)量一回路相關(guān)系統(tǒng)的TOC，并通過光催化氧化技術(shù)降解有機(jī)物，找出TOC與硫酸根的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過監(jiān)測(cè)凈化系統(tǒng)出口的TOC含量來評(píng)估樹脂狀態(tài)，并改變凈化方式，優(yōu)化控制一回路系統(tǒng)硫酸根。

2）在田灣核電站的源水有機(jī)物高的季節(jié)，通過測(cè)量除鹽水制備系統(tǒng)中陽床入口、陰床出口和混床出口的TOC含量，來監(jiān)督控制除鹽水品質(zhì)和樹脂床的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凈化有機(jī)物能力下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)停床再生。如果樹脂老化嚴(yán)重，再生效果不好時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)行樹脂復(fù)蘇。

參考文獻(xiàn)

[1]孫琦.水汽系統(tǒng)氫電導(dǎo)率超標(biāo)原因的研究[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23（1）：8-11.

[2]齊文啟，孫宗光，陳偉軍，等.總有機(jī)碳及其自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀的研制[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2005（6）：27-36.

[3]張平柱. 奧氏體不銹鋼在酸性硫酸根離子介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕行為的研究[D].北京：碩士論文，2001.

[4]郭可勇.總有機(jī)碳（TOC）分析儀在電廠化學(xué)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2009（4）：67-69.endprint