在線溶解氫表在壓水堆核電廠的常見問題及解決措施

摘 要：核取樣系統(tǒng)中的在線溶解氫表為核電站運(yùn)行人員提供在線實(shí)時(shí)的反應(yīng)堆一回路冷卻劑或穩(wěn)壓器液相中所含溶解氫濃度以及與之相關(guān)的報(bào)警信息。結(jié)合壓水堆核電廠在線溶解氫表在調(diào)試、運(yùn)行期間出現(xiàn)的常見問題進(jìn)行案例分析，提出以后在線溶解氫表維護(hù)期間應(yīng)注意的重點(diǎn)，為提高電廠在線溶解氫表測(cè)量準(zhǔn)確性和化學(xué)監(jiān)督水平提供了有效的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：壓水堆；在線溶解氫表；常見故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.056

1 在線溶解氫表的重要性

反應(yīng)堆功率運(yùn)行時(shí)，一回路冷卻劑由于經(jīng)受以γ射線為主的混合射線的輻照而引起水的輻照分解。為了抑制水的輻照分解而產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)材料完整性有害的氧，通過容控箱向一回路冷卻劑中加入氫氣[1]。

一回路冷卻劑溶解氫含量是重要的運(yùn)行技術(shù)規(guī)范參數(shù)，其測(cè)量主要是通過在線溶解氫表進(jìn)行。在線溶解氫表的準(zhǔn)確可靠可保證一回路冷卻劑溶解氫含量滿足規(guī)范要求，防止材料腐蝕。

2 在線溶解氫表的介紹

以O(shè)rbisphere 511型溶解氫表為例，其采用的是熱導(dǎo)式傳感器。使用熱導(dǎo)式氣體分析器進(jìn)行分析有兩個(gè)必要條件：1）其余各組分作為背景氣體的導(dǎo)熱系數(shù)必須相同或十分接近；2）待測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)，對(duì)比背景氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，要有顯著差別，差別愈大，則測(cè)量愈靈敏。

（1）工作原理。其基于不同的氣體具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)，混合氣體的熱導(dǎo)率隨其組分含量的變化這一物理特性進(jìn)行工作的。由于氣體成分變化引起導(dǎo)熱系數(shù)變化，導(dǎo)致置于測(cè)量室熱絲的電阻值變化，利用測(cè)量電路測(cè)得與氣體成分比例的電阻值，從而間接測(cè)得氣體成分。

Orbisphere 511型溶解氫表傳感器工作過程為雙周期制（大約20s），一個(gè)是填充周期，一個(gè)是取樣周期。填充周期內(nèi)，沖洗氣體進(jìn)入填充膜下方的熱導(dǎo)芯片夾層，排出上一周期的樣品，為下一個(gè)測(cè)量定義參比點(diǎn)；取樣周期內(nèi)，停止沖洗氣體補(bǔ)給，允許樣品中的溶解氣體通過膜擴(kuò)散，致使取樣期間芯片上的熱導(dǎo)值發(fā)生變化，芯片的電壓發(fā)生變化，用電壓和溫度可以計(jì)算出待測(cè)氣體的濃度，輸出模擬信號(hào)傳送至測(cè)量?jī)x器。

（2）組成。溶解氫表設(shè)備的三個(gè)部分：1）預(yù)處理裝置-對(duì)水的取樣和預(yù)處理：取樣預(yù)處理裝置是分析系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，完成對(duì)分析樣品的取樣、調(diào)制、測(cè)量、排放等功能，為分析儀表準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠測(cè)量建立基礎(chǔ)；2）氫分析顯示儀-信號(hào)處理、變送盒遠(yuǎn)傳、氫濃度顯示等；3）標(biāo)定裝置-當(dāng)氫分析儀表讀數(shù)不準(zhǔn)或讀數(shù)偏差較大時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，用氫氣標(biāo)準(zhǔn)氣瓶標(biāo)定，把氫傳感器放進(jìn)氫標(biāo)定流通池和傳感器里，手套箱外接入氫氣標(biāo)準(zhǔn)氣瓶。

3 在線溶解氫表運(yùn)行期間的常見問題及解決措施

（1）在線溶解氫表讀數(shù)標(biāo)定前后偏差大。某核電廠在運(yùn)行期間，儀表人員對(duì)溶解氫表進(jìn)行定期維護(hù)與標(biāo)定。標(biāo)定前讀數(shù)為30cc/kg，在系統(tǒng)狀態(tài)未改變的情況下，標(biāo)定后讀數(shù)為26cc/kg，標(biāo)定前和標(biāo)定后測(cè)量偏差大。重新標(biāo)定后該儀表讀數(shù)恢復(fù)至30cc/kg。

究其原因?yàn)樵跇?biāo)定溶解氫表的過程中，更換了滲透膜，但更換后沒有等待膜穩(wěn)定就立即標(biāo)定，標(biāo)定前后儀表測(cè)量出現(xiàn)偏差。針對(duì)這種情況，將更換滲透膜后需用除鹽水浸泡，待膜穩(wěn)定后再進(jìn)行標(biāo)定的要求落實(shí)到程序中，避免再次發(fā)生此類現(xiàn)象。

（2）在線溶解氫表氮?dú)夤?yīng)管線進(jìn)水，導(dǎo)致氫表不可用。某核電廠在運(yùn)行期間，在線溶解氫表讀數(shù)異常，同時(shí)發(fā)現(xiàn)氫表上游氮?dú)夤?yīng)管線內(nèi)有水流出。

經(jīng)排查核實(shí)，運(yùn)行人員對(duì)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行鼓氮操作，同時(shí)，由于氮?dú)庀牧枯^大，正在進(jìn)行液氮沖注。鼓氮點(diǎn)位于低點(diǎn)，當(dāng)?shù)獨(dú)夤芫€壓力低于液位對(duì)應(yīng)的壓頭，氮?dú)夤芫€進(jìn)水，導(dǎo)致在線溶解氫表傳感器損壞。

（3）在線溶解氫表失去氮?dú)夤?yīng)。某核電廠在運(yùn)行期間，儀表巡檢人員發(fā)現(xiàn)在線溶解氫表失去氮?dú)夤?yīng)，儀表測(cè)量讀數(shù)由34cc/kg持續(xù)下降至19cc/kg，后立即向主控匯報(bào)該異?，F(xiàn)象，后恢復(fù)，氫表不可用時(shí)間持續(xù)45min。

經(jīng)過核實(shí)，確定在線溶解氫表失去氮?dú)夤?yīng)的原因?yàn)檫\(yùn)行人員執(zhí)行液氮充注工作，低壓氮?dú)鉁p壓站不可用，當(dāng)班值切換到備用低壓氮?dú)鉁p壓站為下游用戶提供低壓氮?dú)?，因下游氮?dú)庥昧枯^大，備用低壓氮?dú)鉁p壓站調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力有限，導(dǎo)致低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力低，導(dǎo)致氫表失去氮?dú)夤?yīng)。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)異常后立即開啟旁路管線，為低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力充壓，保證下游氮?dú)夤?yīng)。巡檢時(shí)需要關(guān)注在線溶解氫表的狀態(tài)，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，則將可能產(chǎn)生運(yùn)行事件。

（4） 在線溶解氫表讀數(shù)波動(dòng)。某核電廠在線溶解氫表在系統(tǒng)稀釋時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。通過分析，因儀表樣水是直接返回容控箱內(nèi)，且儀表傳感器前端具有一層傳感器膜，壓力或流量的變化均會(huì)對(duì)儀表測(cè)量產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)查看容控箱壓力，發(fā)現(xiàn)壓力表的變化與儀表讀數(shù)的波動(dòng)趨勢(shì)完全一致，因此儀表波動(dòng)屬于正?，F(xiàn)象。

（5） 在線溶解氫表無顯示。某電廠在運(yùn)行期間，儀表人員巡檢發(fā)現(xiàn)在線溶解氫表無顯示。

經(jīng)儀表人員排查，在線溶解氫表上游電源開關(guān)斷開，合上開關(guān)后，二次表仍無顯示。拆開二次表，發(fā)現(xiàn)二次表內(nèi)電源模塊故障。二次表內(nèi)電源模塊故障導(dǎo)致在線溶解氫表無顯示。通過調(diào)研溶解氫表二次表內(nèi)電源模塊的壽命，增加電源模塊的備件庫存，當(dāng)儀表出現(xiàn)故障時(shí)再進(jìn)行維修處理。

4 總結(jié)和展望

在線溶解氫表作為化學(xué)在線儀表的關(guān)鍵儀表之一，為了保證溶解氫含量測(cè)量的準(zhǔn)確性，就必須要有更高的靈敏度、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，這也是以后在線溶解氫表的發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 福清核電化學(xué)監(jiān)督崗位必讀REV 0，24[S].

作者簡(jiǎn)介：修璐倩（1987-），女，福建人，本科，工程師，研究方向：核電廠在線化學(xué)儀表。