陸元志

【摘 要】核能發(fā)電作為一種重要的清潔能源，越來越引起了人們的重視，而核電站在運行期間不可避免會產(chǎn)生乏燃料，為確保乏燃料冷卻水的水質(zhì)必須對其進(jìn)行凈化，通過優(yōu)化系統(tǒng)運行方式來保證乏燃料水池凈化系統(tǒng)的良好運行、實現(xiàn)既定功能。因此，本文詳細(xì)介紹了田灣核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)的工藝處理流程和該系統(tǒng)運行后所實施的運行方式優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】乏燃料；凈化；硫酸根；優(yōu)化

0 引言

核電站運行不可回避的問題是乏燃料的產(chǎn)生，而福島核事故后乏燃料冷卻的可靠性日益得到了更加廣泛的關(guān)注。本文以田灣核電站為例介紹了乏燃料水池凈化系統(tǒng)針對提高對硫酸根凈化能力所進(jìn)行的運行方式優(yōu)化。對于其它核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)的設(shè)計和運行方式優(yōu)化具有較強的借鑒意義。

1 乏燃料水池凈化系統(tǒng)介紹

原設(shè)計田灣核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)的功能是：用于凈化燃料水池、堆內(nèi)構(gòu)件檢查井中的機(jī)械雜質(zhì)和溶解的物質(zhì)，達(dá)到降低水的活度、保證透明度的目的；凈化除去含硼水箱水1JNK10，40BB001中的機(jī)械和溶解雜質(zhì)。為實現(xiàn)上述功能，田灣核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)設(shè)置有兩臺機(jī)械床（裝載陽樹脂，一用一備），一臺陽床，一臺陰床，正常運行時要求投運一臺機(jī)械床，一臺陽床和一臺陰床，串聯(lián)運行。

田灣核電站兩臺機(jī)組的乏燃料水池硫酸根呈現(xiàn)逐年升高的趨勢，到第三次年度大修時，一回路、乏燃料水池硫酸根離子快速增長，最大值達(dá)到1452微克/升，盡管投運了乏燃料水池凈化系統(tǒng)凈化乏燃料水池的水質(zhì)，但硫酸根的下降趨勢并不明顯。如果硫酸根濃度高將對一回路相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備金屬材料產(chǎn)生腐蝕破壞，而且連續(xù)投運乏燃料水池凈化系統(tǒng)導(dǎo)致每年新增大量放射性廢樹脂。

2 系統(tǒng)實施的優(yōu)化

通過分析發(fā)現(xiàn)造成硫酸根升高的主要原因是乏燃料水池中氧化性物質(zhì)把乏燃料水池凈化系統(tǒng)的陽樹脂中的磺酸基氧化脫落生成硫酸根。因為乏燃料水池中的硼酸溶液是富氧狀態(tài)，又因儲存的乏燃料具有放射性，所以在放射性條件下水和氧不斷的生成氧化性物質(zhì)（H2O2）。當(dāng)乏燃料水池中含有氧化性的硼酸溶液被乏燃料水池凈化系統(tǒng)凈化時，陽樹脂中的磺酸基被氧化脫落并進(jìn)入乏燃料水池中，繼續(xù)被氧化分解生成硫酸根。這樣就出現(xiàn)了乏燃料水池凈化系統(tǒng)中的陰樹脂一邊凈化乏燃料水池中的硫酸根，而乏燃料水池凈化系統(tǒng)中的陽樹脂一邊又大量釋放出磺酸基在乏燃料水池中被氧化生成硫酸根。

鑒于以上分析，需要采取措施對乏燃料水池經(jīng)凈化系統(tǒng)的運行方式進(jìn)行優(yōu)化：

（1）通過技術(shù)改造，增加一條旁路乏燃料水池凈化系統(tǒng)機(jī)械床和陽床管線。

（2）增加乏燃料水池可以實現(xiàn)單陰床運行模式。在乏燃料水池中陽離子雜質(zhì)合格的情況下，為有效去除乏燃料水池中的硫酸根，可以單獨運行乏燃料水池凈化系統(tǒng)的陰樹脂凈化系統(tǒng)。

3 優(yōu)化后的效果

自乏燃料水池凈化系統(tǒng)運行方式優(yōu)化實施后，對乏燃料及一回路硫酸跟的控制起到了很好的效果如下：

（1）在第四次年度大修中，控制硫酸根最高點由第三次年度大修的1542微克/升下降到350微克/升。

（2）將乏燃料水池凈化系統(tǒng)陽床和機(jī)械床中樹脂更換周期由一年延長到三年，每年減少了放射性廢樹脂更換量。

4 結(jié)束語

根據(jù)研究資料表明：硫酸根對核電站一回路設(shè)備的危險性不亞于氯離子。如果機(jī)組運行期間一回路引入過高的硫酸根會導(dǎo)致因應(yīng)力腐蝕和輻射疲勞最終造成燃料包殼及一回路管線破損，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運行。本優(yōu)化項目的實施不僅實現(xiàn)了確保乏燃料水池及冷卻劑的水質(zhì)，保障了機(jī)組安全穩(wěn)定運行，而且極大的減少了電站放射性廢樹脂的產(chǎn)生量，對電站的廢物最小化工作起到了積極的推動作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]