基于故障樹(shù)的某壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化的原因分析

段貽杰 吳建如

摘 要壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)變化，直接關(guān)系到核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電廠的經(jīng)濟(jì)性。文章在二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化原因分析的基礎(chǔ)上，利用故障樹(shù)理論繪制了放化學(xué)參數(shù)異常變化故障樹(shù)，對(duì)其進(jìn)行了定性分析并提出了處理方案。研究有助于電廠技術(shù)人員更快更準(zhǔn)確地定位設(shè)備故障并及時(shí)處理。

關(guān)鍵詞故障樹(shù);放化學(xué);水系統(tǒng)

0 引言

壓水堆核電站二回路水系統(tǒng)，主要用于通過(guò)蒸汽發(fā)生器將一回路反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量輸送至汽輪發(fā)電機(jī)做功，然后再將做完功的乏汽在冷凝器中通過(guò)海水進(jìn)行冷凝，冷凝水再次回到蒸汽發(fā)生器進(jìn)行循環(huán)。此外，二回路水系統(tǒng)還發(fā)揮著反應(yīng)堆一回路和海水之間的屏障作用，防止一回路放射性物質(zhì)因設(shè)備故障泄漏至海水系統(tǒng)。二回路水系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)正常與否，將直接關(guān)系到反應(yīng)堆一回路蒸汽發(fā)生器、二回路冷凝器等重要設(shè)備的安全運(yùn)行。二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)較多，其異常變化的原因也各不相同，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為了確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，有必要對(duì)二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常變化的原因和處理方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析。故障樹(shù)分析法（FTA）是一種將故障形成的原因由整體到部分按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐級(jí)細(xì)化劃分的分析方法，是核動(dòng)力行業(yè)重要的安全分析方法之一。

1 構(gòu)建故障樹(shù)

造成二回路水系統(tǒng)放化學(xué)參數(shù)異常的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）反應(yīng)堆一回路介質(zhì)通過(guò)蒸汽發(fā)生器向二回路泄漏;（2）海水通過(guò)冷凝器傳熱管向二回路水系統(tǒng)泄漏;（3）二回路水系統(tǒng)密封不嚴(yán)導(dǎo)致泄漏;（4）二回路水系統(tǒng)的凈化裝置異常;（5）二回路系統(tǒng)檢修后存在異物;（6）二回路水系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生腐蝕等異常情況后產(chǎn)生雜質(zhì)。

故障樹(shù)所采用的各種圖形說(shuō)明如表1所示，故障樹(shù)選取二回路水放化學(xué)參數(shù)異常作為頂事件，故障樹(shù)圖如圖1所示。

2 故障原因分析

結(jié)合故障樹(shù)，主要從以下六個(gè)方面對(duì)造成二回路水放化學(xué)參數(shù)異常的原因進(jìn)行分析。

2.1 反應(yīng)堆一回路介質(zhì)通過(guò)蒸汽發(fā)生器向二回路泄漏

蒸汽發(fā)生器是連接壓水堆核電站一二回路的橋梁，通過(guò)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱管將一回路熱量傳遞給二回路工質(zhì)（水），產(chǎn)生推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)做功的蒸汽。同時(shí)，蒸汽發(fā)生器也作為一二回路之間的一個(gè)放射性屏障。因此，如果二回路水（蒸汽）放射性出現(xiàn)異常，則說(shuō)明蒸汽發(fā)生器傳熱管存在泄漏。針對(duì)該故障的判斷，還可以通過(guò)負(fù)責(zé)放射性監(jiān)測(cè)的探頭的放射性進(jìn)行佐證，同時(shí)也可以通過(guò)一回路系統(tǒng)冷卻劑的泄漏率來(lái)進(jìn)行輔助判斷。一旦確定蒸汽發(fā)生器傳熱管存在泄漏，則根據(jù)泄漏大小執(zhí)行對(duì)應(yīng)事件處理程序即可，該故障類型為電站設(shè)計(jì)基本事件之一。

2.2 海水通過(guò)冷凝器傳熱管向二回路水系統(tǒng)泄漏

冷凝器作為二回路汽輪機(jī)排汽的最終熱阱，將在汽輪機(jī)中做完功的乏汽進(jìn)行冷卻，將熱量通過(guò)海水帶走。冷凝器傳熱管的泄漏將直接導(dǎo)致海水進(jìn)入二回路水系統(tǒng)，引起二回路水化學(xué)參數(shù)異常變化。對(duì)于此類故障，也會(huì)有明顯的故障特征，即最先會(huì)出現(xiàn)二回路冷凝器的電導(dǎo)和鈉含量異常上漲，而其他二回路的化學(xué)參數(shù)則相比變化會(huì)比較滯后。如果出現(xiàn)此類故障，則需要根據(jù)冷凝器的電導(dǎo)及鈉含量的變化區(qū)分為具體哪個(gè)區(qū)域進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)的循環(huán)海水泵，出現(xiàn)異常則應(yīng)盡早停運(yùn)對(duì)應(yīng)的海水泵以便減少對(duì)二回路水質(zhì)的影響。

2.3 二回路水系統(tǒng)密封不嚴(yán)導(dǎo)致泄漏

冷凝器為二回路最終熱阱，同時(shí)為了提高熱循環(huán)效率，正常情況下冷凝器保持為負(fù)壓狀態(tài)，因此，對(duì)于任何二回路直接和冷凝器相連接的管道密封性就提出了比較高的要求。如果二回路水系統(tǒng)密封不嚴(yán)，若該部分直接與冷凝器相連，則必然會(huì)導(dǎo)致不凝結(jié)氣體（空氣）向冷凝器的泄漏。正常情況下，不凝結(jié)氣體微小的泄漏通過(guò)冷凝器真空泵抽走，然而當(dāng)泄漏量較大時(shí)，將無(wú)法通過(guò)真空泵完全抽走。冷凝器中不凝結(jié)氣體分壓的增加勢(shì)必導(dǎo)致冷凝器真空度降低，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致冷凝器氧含量快速上漲，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)或反應(yīng)堆被迫自動(dòng)停運(yùn)。同時(shí)，如果存在較大吸氣現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)臨近設(shè)備處將會(huì)有明顯的嘯叫聲。對(duì)于此類故障，則必須盡早隔離漏點(diǎn)或者堵漏，否則需要盡快停機(jī)處理。

2.4 二回路水系統(tǒng)的凈化裝置異常

二回路水系統(tǒng)凈化裝置異常，主要原因?yàn)檎５幕瘜W(xué)添加物加入量異常變化，或者水處理凈化系統(tǒng)異常（若在投運(yùn)狀態(tài)）。此類異常較容易判斷，異常參數(shù)主要表征在水處理系統(tǒng)投運(yùn)前后，但冷凝器相關(guān)化學(xué)參數(shù)均正常。

2.5 二回路系統(tǒng)檢修后存在異物

系統(tǒng)檢修后存在的殘留，導(dǎo)致化學(xué)參數(shù)異常，主要體現(xiàn)在設(shè)備檢修后投運(yùn)的初期階段。主要表現(xiàn)為局部的化學(xué)參數(shù)如電導(dǎo)/氧含量等參數(shù)不合格。其主要原因?yàn)樵O(shè)備投運(yùn)前對(duì)殘留物沖洗不徹底或者充水排氣不充分導(dǎo)致。對(duì)于此類情況的處理，如果參數(shù)異常變化可接受，則繼續(xù)運(yùn)行，由二回路水處理系統(tǒng)凈化，否則將異常設(shè)備重新退出運(yùn)行。

2.6 二回路水系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生腐蝕等異常情況后產(chǎn)生雜質(zhì)

二回路水系統(tǒng)中設(shè)備在正常運(yùn)行期間，可能發(fā)生各種類型的腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物則形成二回路水系統(tǒng)的雜質(zhì)。對(duì)于這類現(xiàn)象引起的化學(xué)參數(shù)異常變化，多半是通過(guò)定期取樣化驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，且主要以Fe、Cu、Cl等微量元素為主，其形成的原因由多種多樣，引起的異常變化不會(huì)引起立即的后果，事件處理起來(lái)也不太緊迫，在此就不再詳細(xì)討論。

3 結(jié)論

本文應(yīng)用故障樹(shù)的分析方法，對(duì)某大型商用壓水堆核電站二回路系統(tǒng)的放化學(xué)參數(shù)異常變化原因進(jìn)行了分析，繪制了化學(xué)參數(shù)異常的故障樹(shù)，有助于電廠運(yùn)行期間人員更快、更準(zhǔn)確的定位故障原因并及時(shí)處理，達(dá)到了預(yù)防和排除故障的目的。

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