喬振華 陳光輝

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2018）2-000-01

摘 要 本文提出了壓水堆核電廠要設置監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)測蒸汽發(fā)生器污染物泄漏量，確保二回路系統(tǒng)的水質(zhì)和污染物排放達標。同時，建立了二回路系統(tǒng)模型，計算出放射物源項流出的數(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)的設計。

關鍵詞 壓水堆核電廠 二回路系統(tǒng) 放射性污染控制

當蒸汽發(fā)生器受到腐蝕，會出現(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，需設計過濾裝置控制二回路水質(zhì)；同時，要設置污染物排放的監(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)源項及污染物釋放量的計算模型，根據(jù)模型能夠確定二回路水質(zhì)。

一、二回路系統(tǒng)模型設計

（一）系統(tǒng)源項模型

放射性核素會經(jīng)歷過衰變、泄漏等過程，在計算二回路的源項時，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。惰性氣體會全部進入上部蒸汽，能夠得放射性濃度：

（1）

對于堿金屬，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)的流量設計

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，再計算出泄漏值，根據(jù)URD設計要求，排污量要為總蒸汽流量的1%。

（二）蒸汽發(fā)生器泄漏監(jiān)控報警閥值設計

當泄漏值超出額定范圍后，監(jiān)測器會發(fā)出報警信號并采取相應措施。蒸汽發(fā)生器主要存在兩種泄漏：運行泄漏和傳熱管破裂泄漏。監(jiān)測系統(tǒng)需要設置3種級別的警報來監(jiān)測這兩種泄漏。

初級泄漏需持續(xù)觀察，中級泄漏時機組需停堆并后撤，當產(chǎn)生高級別泄漏時，需要啟動緊急預案。按照GB11217-1989，測試裝置的極限探測值為運行極限為1%，因此，初級監(jiān)測器的探測值設置為最低閥值的10倍；中級監(jiān)測為中級別閥值；高級別閥值需根據(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%。該核電站運行時間已超8000h，每隔18個月更換一回路的冷卻源項，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）計算模型可以得出蒸汽發(fā)生器污染物的放射性濃度達到了410 ，二次泄漏率為2.0 。根據(jù)（3）算法，計算出二回路系統(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)測發(fā)生器的泄漏率，此次測試采用了中級別監(jiān)測方法，將閥值設定為4 。

通過對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算模型能夠應用在壓水堆核電廠放射性污染控制中。在此基礎上，通過確定傳熱管泄漏氣體值，能夠控制污染物排污量；同時，通過設定三級別泄漏監(jiān)控報警閥值，能夠針對不同的報警信號采取相應措施。因此，防止蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)運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：

[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].核動力工程，2017，38（02）：56-59.

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