喬振華 陳光輝

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2018）2-000-01

摘 要 本文提出了壓水堆核電廠要設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)蒸汽發(fā)生器污染物泄漏量，確保二回路系統(tǒng)的水質(zhì)和污染物排放達(dá)標(biāo)。同時(shí)，建立了二回路系統(tǒng)模型，計(jì)算出放射物源項(xiàng)流出的數(shù)量，來確定蒸汽發(fā)生器傳熱管泄漏率，并舉例分析了蒸汽發(fā)生器的排污系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 壓水堆核電廠 二回路系統(tǒng) 放射性污染控制

當(dāng)蒸汽發(fā)生器受到腐蝕，會(huì)出現(xiàn)一二次回路中的冷卻劑泄漏，向二回路釋放放射性物質(zhì)。因此，需設(shè)計(jì)過濾裝置控制二回路水質(zhì)；同時(shí)，要設(shè)置污染物排放的監(jiān)控系統(tǒng)?；诜派湫院怂剡w移特性，本文建立了二回路系統(tǒng)源項(xiàng)及污染物釋放量的計(jì)算模型，根據(jù)模型能夠確定二回路水質(zhì)。

一、二回路系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)源項(xiàng)模型

放射性核素會(huì)經(jīng)歷過衰變、泄漏等過程，在計(jì)算二回路的源項(xiàng)時(shí)，需全面考慮惰性氣體、堿金屬在蒸汽發(fā)生器中氣液體分配差距問題。惰性氣體會(huì)全部進(jìn)入上部蒸汽，能夠得放射性濃度：

（1）

對(duì)于堿金屬，以放射性核素濃度Cw（t）為依據(jù)，根據(jù)發(fā)生和消亡途徑建立方程：

（2）

其中，Cg（t）為蒸汽發(fā)生器中的放射性核素i的濃度， ； 為一回路冷卻劑放射濃度； 為蒸汽流量； 為水相質(zhì)量，t； 為蒸汽攜帶因子。

（二）二回路流出物源項(xiàng)模型

二回路流出物主要為氣態(tài)、液態(tài)兩種。氣態(tài)不凝結(jié)氣體通過真空系統(tǒng)排放；液態(tài)主要通過排污及給水系統(tǒng)凈化。液態(tài)氣體釋放的放射性核素總活度計(jì)算方法如下：

（3）

其中，A為每年釋放的放射性核素的重量 ； 為二次回路放射物泄漏率 ； 為一年內(nèi)蒸汽發(fā)生器不回收污染物的次數(shù)； ， 為排污系統(tǒng)的去污因子。

二、二回路放射性污染控制方法

（一）蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)的流量設(shè)計(jì)

排污系統(tǒng)流量越大，控制能力越好，成本越高。加大排污量是有效控制二回路放射性污染的重要方法?？梢韵却_定排污量，再計(jì)算出泄漏值，根據(jù)URD設(shè)計(jì)要求，排污量要為總蒸汽流量的1%。

（二）蒸汽發(fā)生器泄漏監(jiān)控報(bào)警閥值設(shè)計(jì)

當(dāng)泄漏值超出額定范圍后，監(jiān)測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并采取相應(yīng)措施。蒸汽發(fā)生器主要存在兩種泄漏：運(yùn)行泄漏和傳熱管破裂泄漏。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要設(shè)置3種級(jí)別的警報(bào)來監(jiān)測(cè)這兩種泄漏。

初級(jí)泄漏需持續(xù)觀察，中級(jí)泄漏時(shí)機(jī)組需停堆并后撤，當(dāng)產(chǎn)生高級(jí)別泄漏時(shí)，需要啟動(dòng)緊急預(yù)案。按照GB11217-1989，測(cè)試裝置的極限探測(cè)值為運(yùn)行極限為1%，因此，初級(jí)監(jiān)測(cè)器的探測(cè)值設(shè)置為最低閥值的10倍；中級(jí)監(jiān)測(cè)為中級(jí)別閥值；高級(jí)別閥值需根據(jù)傳熱管破裂的具體情況確定。

（三）二回路放射性污染控制實(shí)際分析

以某壓水堆核電站為例，總蒸汽流量（ ）、蒸汽發(fā)生器的排污量（ ）、水的質(zhì)量（t）、二回路給水泄漏率（ ）、去污因子（惰性氣體）的數(shù)據(jù)為：5803、50、3X47.6、1、22%。該核電站運(yùn)行時(shí)間已超8000h，每隔18個(gè)月更換一回路的冷卻源項(xiàng)，回路中的惰性氣體質(zhì)量為為1240 ；裂變產(chǎn)物為77.3、腐蝕產(chǎn)物為0.35。根據(jù)（2）計(jì)算模型可以得出蒸汽發(fā)生器污染物的放射性濃度達(dá)到了410 ，二次泄漏率為2.0 。根據(jù)（3）算法，計(jì)算出二回路系統(tǒng)釋放出的液態(tài)放射性素總活度6.7GBq/a，惰性氣體2.6 。為監(jiān)測(cè)發(fā)生器的泄漏率，此次測(cè)試采用了中級(jí)別監(jiān)測(cè)方法，將閥值設(shè)定為4 。

通過對(duì)比不同回路中的水質(zhì)控制要求，得出了泄漏控制值數(shù)據(jù)：400Bq的水質(zhì)量，泄漏控制值為1.9kg，惰性氣體釋放量為20.6TB；600Bq的水質(zhì)量，泄漏控制值為2.8kg，惰性氣體釋放量為30.6TB；800Bq的水質(zhì)量，泄漏控制值為3.8kg，惰性氣體的釋放量為41.1TB。由此可以看出：泄漏率控制值和二回路系統(tǒng)氣液放射物數(shù)量，會(huì)隨著二回路的水質(zhì)量控制值變化。根據(jù)以上研究內(nèi)容，壓水堆核電廠通過監(jiān)測(cè)蒸汽發(fā)生器的放射性污染閥值，能夠滿足核電廠安全生產(chǎn)需求。

三、結(jié)語

本文的分析方法和計(jì)算模型能夠應(yīng)用在壓水堆核電廠放射性污染控制中。在此基礎(chǔ)上，通過確定傳熱管泄漏氣體值，能夠控制污染物排污量；同時(shí)，通過設(shè)定三級(jí)別泄漏監(jiān)控報(bào)警閥值，能夠針對(duì)不同的報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)措施。因此，防止蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)運(yùn)行及傳熱管破裂泄漏，能夠有效控制二回路放射性污染。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉杰，唐邵華，呂煒楓.壓水堆核電廠二回路放射性污染控制要求研究[J].核動(dòng)力工程，2017，38（02）：56-59.

[2] 張弛，柴國旱.核電廠“實(shí)際消除大量放射性釋放的可能性”初探[J].中國公共安全（學(xué)術(shù)版），2016（03）：7-11.