二回路水质变化的因素和应对措施

齐亚宾

（中核核电运行管理有限公司运行四处，浙江 嘉兴 314000）

0 引言

二回路中的给水是由汽机凝结水、化学补给水和各种疏水组成的。其中，化学补给水来自化学水处理系统经除盐处理的高纯度除盐水，凝结水和各种疏水可经过凝结水精处理系统除去系统中的悬浮物和溶解物。保证补给水除盐处理系统和凝结水精处理系统的正常运行，也就保证了二回路水质的高纯度，但当出现凝汽器钛管破裂等特殊情况时会导致二回路水质恶化，影响蒸汽发生器正常使用及寿命。本文通过分析二回路水质变化的因素和应对措施，来寻求减缓设备的腐蚀，延长设备寿命的方法，增加公司的效益。

1 技术规范中凝结水要求

技术规范中要求对凝结水水质的要求，如表1所示。

表1 功率运行的凝结水

2 pH对二回路设备的影响

2.1 pH影响二回路的原因

由于pH值反映H含量，它影响金属的溶解动力学和电极过程，因此pH值越低则腐蚀过程越容易进行。但过高的PH又会发生苛性应力腐蚀的危险。

2.2 最佳pH值的选择要考虑两方面的折中

（1）材料的情况：碳钢要求高pH，而含有铜合金的系统则禁止太高的pH值。（2）pH和化学试剂的浓度不能太高，以保持蒸发器排污系统（APG）的净化效率和限制排向环境的化学试剂量及废树脂产生量。

本厂的凝汽器是采用钛冷却管（无铜合金），所以，适当提高给水pH可以减少腐蚀和减少回路中FeO/FeO的产生：pH一般控制在9.4～10.0（25℃）。

2.3 控制pH手段

氨水是挥发性碱，它既可得到碱性pH值，减少回路的腐蚀，又避免在蒸汽发生器水中浓缩，故用来处理整个水—汽回路。

3 钠离子对二回路设备的影响

（1）钠的高含量会形成强酸强碱盐和游离苛性钠（碱）形式，会对设备材料产生严重的碱性腐蚀。（2）APG排污水中，钠离子和阳电导率的要求如图1所示。

图1 正常功率运行期间，SG排污水Na+和λ+所决定运行区域图

测量的数值在5个区中的1个区内确定运行点。

如果化学参数恶化，结合3和4区构成最低限值，限定运行的延续时间，要求如下：

（1）降低机组负荷（在4区内）以限制污染，及时查找原因，采取相应措施进行处理。（2）或者机组停运和蒸汽发生器供水由辅助给水系统供给。如果污染继续恶化，在5区要求以最大速率立即降低机组负荷到热停堆或热备用。只有在排污水特性返回2区后，才允许停止降负荷或提升功率。（3）海水中含有大量钠离子，通过监测凝汽器中的钠离子含量，可及时发现凝汽器是否泄漏。

4 溶解氧对二回路设备的影响

（1）氧本身是一种很活泼的腐蚀元素，且它还是其他元素的催化剂。（2）氧含量的控制手段。

联氨是一种还原剂，它一方面使Fe和Cu处在非氧化态（FeO，CuO），另一方面是物理除气（凝汽器的真空除氧和除氧器的热力除氧）的补充，除去回路中少量残余氧气，其化学反应式为：NH+O→N+2HO。

5 阳电导对二回路设备的影响

5.1 阳电导的危害

阳电导反映的是二回路中阴离子含量。二回路给水中的微量杂质和腐蚀产物不易随蒸汽一起进入汽轮机，绝大部分留在蒸汽发生器内，蒸汽发生器就像一个浓缩装置，浓缩倍率达到90倍，若阳电导长期超标，会导致蒸汽发生器严重腐蚀。二回路中的阴离子主要为氯离子/氟离子/硫酸根离子等，氯化物在有氧时，特别是在高温下，能使不锈钢的应力腐蚀加剧。氟化物也会引起不锈钢的应力腐蚀。

5.2 控制手段

二回路中的离子杂质主要通过ATE除盐床，APG除盐床去除。

6 导致二回路水质恶化的事件

6.1 凝汽器钛管破损

6.1.1 事件概述

2015年2月28 日8：20左右，3号机组蒸汽发生器排污水钠离子含量出现上升趋势，从0.80ppb上升到最高2.8ppb，化学取样分析，测得排污水钠离子含量2.6ppb、氯离子含量3.7ppb，确认为真实升高，钠离子含量达到峰值后很快恢复正常运行水平。从二回路在线仪表数据趋势看，二回路系统凝结水、主给水水质没有发现异常情况。为了查找原因，化学人员对3RPE004PS、3APG003/004DE出口等进行取样分析，查找可能引起二回路水质波动的原因，未发现异常，查询此期间的运行操作，也没有发现可能影响水质的相应操作。

3月8日至9日，排污水钠离子含量再次出现短时间升高现象并快速回落。4月5日凌晨1：35，主控触发3SIT103AA热阱阳电导高报警，SG排污水水质进入二区，3CEX泵出口母管钠离子含量升高到3.6ppb。4月8日 凌 晨2：10，凝 汽 器 再 次 触 发3SIT103AA热阱阳电导高报警，排污水水质再次进入二区，3CEX泵出口母管钠离子含量升高到5.5ppb。由于3ATE一直保持全流量运行，避免了排污水水质进一步恶化。4月8日出现泄漏，钠含量峰值为5.5ppb，凝结水流量2400t/h，CRF海水中钠含量约3 072ppm，计算得出峰值时海水泄漏率为4.3L/h。

4月13日，维修用薄膜法发现有1根存在明显泄漏的钛管。对此钛管进行氦检漏，确认此管有破损。随后对此泄露钛管进行堵管处理。

6.1.2 事件的影响

凝汽器钛管的破损会使海水漏入凝汽器，从而使凝结水中进入不挥发性盐，导致凝结水水质短时间内就会急剧恶化。当海水进入SG后，将引起钠离子、氯离子及酸性物质的急剧增加，高浓度的杂质含量会加强对蒸汽发生器传热管腐蚀，增加蒸汽发生器传热管破裂的风险，进而导致凝结水混入放射性物质。

当排污水中Na离子浓度或阳离子电导率进入5区，则要求机组立即停堆，这对机组的连续运行和电厂的经济利益都是极为不利的。

6.1.3 事件的启示

可以通过以下几点来减少凝汽器钛管破损的可能性：（1）缓解海洋生物在凝汽器中的生长：在海洋生物生长旺盛的季节，适当增加泵房入口处的次氯酸钠投放频度。（2）利用机组大修对钛管进行探伤检查，将有缺陷的钛管在未泄漏前用管堵封闭，并在汽侧注凝结水查找是否有漏点遗漏，将缺陷消除在萌芽状态。（3）凝汽器钛管要清洗干净，减少微生物生长的可能性，对有异物卡住而无法清洗干净的钛管及时进行堵管处理，减少钛管破损的可能性。（4）人员进入凝汽器工作时，对带入凝汽器的工器具应完整详细的记录，同时还要做好凝汽器钛管防砸的措施，撤离时，彻底检查凝汽器中是否有遗留物品。（5）因海水中钠含量较高，钠的含量在凝汽器泄漏时变化最快，故可以加强对凝汽器钠含量的在线监测，设置相关报警，及早发现问题。（6）熟练ATE的投用。凝汽器钛管破损时，迅速及时的投运ATE除盐床，能极大的缓解钛管破损的影响。

6.2 CEX泵检修

6.2.1 事件概述

2017年6月13 日，执行凝结水泵切换，4CEX001PO停运后机封水流量增大，现场核实泵机封损坏。维修对4CEX001PO凝结水泵机封进行了更换。14日凝结水泵机封更换工作结束后发现二回路钠含量超标，15日恢复正常。

为防止凝汽器真空及二回路氧含量恶化，需要采取由4CEX025VD向泵内注水的方式来确保泵内水封，现场作业时错误地使用了4SRI025VD注水。6月14日21：08，运行解除隔离，开启凝结水泵入口阀4CEX001VL，含钠的闭式冷却水（SRI）进入了二回路凝结水系统中（CEX），引起两台蒸汽发生器的排污水钠含量上涨，水质进入三区，如图2所示。

图2 CEX系统流程图

6.2.2 事件启示

（1）CEX泵有过开口工作后，可能有杂质进入二回路造成水质恶化。解除隔离时，应对泵进行冲洗至取样合格后再将泵投入回路。（2）更换凝泵轴封工作结束，启泵进行再鉴定时最好保持ATE全流量运行，同时加强关注二回路水质。

7 结语

在核电厂的运行事件中，导致二回路的水质恶化的事件占很大一部分，首先应加强二回路水质的参数的监测，故建议KIT中安装可以全盘监测二回路水质的画面；然后在出现水质恶化情况时按程序规程进行处理，这就要求在平时多做事故预想，多做事故演练，对情况出现后的紧急操作要熟练有数；再者在发生水质恶化的问题后应从源头上找到导致水质变化的原因，从而提出改进措施防止再次出现。