田灣核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

陸元志

【摘 要】核能發(fā)電作為一種重要的清潔能源，越來(lái)越引起了人們的重視，而核電站在運(yùn)行期間不可避免會(huì)產(chǎn)生乏燃料，為確保乏燃料冷卻水的水質(zhì)必須對(duì)其進(jìn)行凈化，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式來(lái)保證乏燃料水池凈化系統(tǒng)的良好運(yùn)行、實(shí)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(yùn)行后所實(shí)施的運(yùn)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(yùn)行不可回避的問(wèn)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(duì)提高對(duì)硫酸根凈化能力所進(jìn)行的運(yùn)行方式優(yōu)化。對(duì)于其它核電站乏燃料水池凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式優(yōu)化具有較強(qiáng)的借鑒意義。

1 乏燃料水池凈化系統(tǒng)介紹

原設(shè)計(jì)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(shí)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(tái)機(jī)械床（裝載陽(yáng)樹(shù)脂，一用一備），一臺(tái)陽(yáng)床，一臺(tái)陰床，正常運(yùn)行時(shí)要求投運(yùn)一臺(tái)機(jī)械床，一臺(tái)陽(yáng)床和一臺(tái)陰床，串聯(lián)運(yùn)行。

田灣核電站兩臺(tái)機(jī)組的乏燃料水池硫酸根呈現(xiàn)逐年升高的趨勢(shì)，到第三次年度大修時(shí)，一回路、乏燃料水池硫酸根離子快速增長(zhǎng)，最大值達(dá)到1452微克/升，盡管投運(yùn)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(shì)并不明顯。如果硫酸根濃度高將對(duì)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(yùn)乏燃料水池凈化系統(tǒng)導(dǎo)致每年新增大量放射性廢樹(shù)脂。

2 系統(tǒng)實(shí)施的優(yōu)化

通過(guò)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(yáng)樹(shù)脂中的磺酸基氧化脫落生成硫酸根。因?yàn)榉θ剂纤刂械呐鹚崛芤菏歉谎鯛顟B(tài)，又因儲(chǔ)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(shí)，陽(yáng)樹(shù)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(shù)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(yáng)樹(shù)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(duì)乏燃料水池經(jīng)凈化系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化：

（1）通過(guò)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(yáng)床管線。

（2）增加乏燃料水池可以實(shí)現(xiàn)單陰床運(yùn)行模式。在乏燃料水池中陽(yáng)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(dú)運(yùn)行乏燃料水池凈化系統(tǒng)的陰樹(shù)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(yùn)行方式優(yōu)化實(shí)施后，對(duì)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(diǎn)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(yáng)床和機(jī)械床中樹(shù)脂更換周期由一年延長(zhǎng)到三年，每年減少了放射性廢樹(shù)脂更換量。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)研究資料表明：硫酸根對(duì)核電站一回路設(shè)備的危險(xiǎn)性不亞于氯離子。如果機(jī)組運(yùn)行期間一回路引入過(guò)高的硫酸根會(huì)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(yùn)行。本優(yōu)化項(xiàng)目的實(shí)施不僅實(shí)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(yùn)行，而且極大的減少了電站放射性廢樹(shù)脂的產(chǎn)生量，對(duì)電站的廢物最小化工作起到了積極的推動(dòng)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]