秦二厂1/2号机组一回路主系统除锂简要分析

任靖宇

【摘 要】秦二厂1/2号机组一回路主系统正常运行时保持偏碱性，随着寿期初到寿期末硼浓度的变化，需要参照化学技术规范对一回路锂浓度进行不断调整，具体方式是通过添加氢氧化锂或者通过除盐床除锂。这样保持整个寿期内一回路主系统偏碱性，可以避免一回路管道及设备的腐蚀及活化腐蚀产物的积累，降低放射性。

【关键词】一回路主系统;氢氧化锂;PH;除盐床

中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）08-0226-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.098

0 前言

核电厂对一回路水质的要求很高，水质好坏直接影响机组的安全运行。一回路水质变差会使管道变薄，增加管道破裂几率，活化腐蚀产物则会使包壳传热效率大大下降，进而使包壳表面过热烧毁导致放射性物质直接进入一回路增加放射性。正常功率运行期间一回路冷却剂一方面通过正常下泄除盐净化，另一方面通过除锂来控制合理的PH值。本篇文章主要讲述PH的控制，即除锂的流量、时间如何确定，通过精确的计算保证一回路水质满足要求也尽量减少不必要的废水产生。

1 一回路主系统除锂的目的

除锂的目的就是保证锂浓度在硼锂协调曲线规定的范围内，保证一回路有合适的PH值。请参见下图运行使用的化学技术规格书中的硼锂协调曲线。

2 一回路添加药剂的选择与控制

一回路添加氢氧化锂的目的是中和硼酸，保持一回路冷却剂为偏碱性，降低系统材料腐蚀。之所以选择氢氧化锂作为添加剂原因如下：

1）是一种强碱，相对而言，其溶解度不太大，所以，限制了局部浓缩现象的发生，引起腐蚀的风险较小。

2）在自然界中，锂的同位素分布6Li占7.42%，7Li占92.58%，6Li与中子的反应产生氚：

在反应堆启动升温到80℃时要向一回路添加氢氧化锂调节PH值，保证一回路水处于偏碱性，因为换料后的堆芯剩余反应性大，为了抵消这部分反应性的硼浓度值也相对较高，所以寿期初锂的浓度相对较高。

寿期初：锂含量保持在3.0ppm，为了防止碱浓缩造成腐蚀，对锂浓度规定了上限，因此在燃料循环初期硼浓度较高时，一回路PH值达不到7.2，一般PH值在6.9。

寿期中：随着硼浓度的逐步降低，锂浓度也随之降低，这时pH值保持在7.2。

寿期末：当硼浓度降到100 ppm以下时，锂浓度保持在0.35ppm的水平，是為了避免在硼化时的pH太低。pH值太低会造成腐蚀的增加和腐蚀产物在堆芯的沉积。这从剂量率方面来看是很有害的。

3 运行除锂操作一些要点

3.1 除锂时间与流量的确定

1）除锂时间

正常功率期间一回路除锂时间计算如下：

当前锂浓度C0，目标锂浓度C，下泄流量F（t/h），RCP体积V（m3），

正常功率期间RCP体积V=165m3，下泄流量F=14.5 t/h，则除锂所需时间T，

T=V/F ln（C0/C）=165/14.5 ln（C0/C）=11.38ln（C0/C）

根据我们机组实际除锂流量6 t/h计算得出，

T= V/F ln（C0/C）=165/6 ln（C0/C）=27.5 ln（C0/C）

其中目标锂浓度C根据硼锂协调曲线中纵坐标的数值来定，当前锂浓度C0则源于化学每日的取样结果，一旦当前锂浓度C0预期超出运行上限则根据以上计算式计算出除锂时间。此外，除锂时间还要考虑RCV003DE的效果，综合这两点得出除锂时间。至于除锂的频率和硼浓度有关，在硼锂协调曲线上可以看出有两个阶段锂浓度随着硼浓度的下降较为明显，因此这两个时间段除锂会相对频繁。

2）除锂流量

计算除锂流量前我们先看看阳床除盐器RCV003DE的简介，该阳床除盐器装有H型阳树脂，它用于间断运行以控制7Li浓度;而反应堆冷却剂中7Li浓度的增长来自于 B10+（n，a） 7Li反应。设计上在1%燃料棒破损情况下，该除盐床有足够的交换能力，维持反应堆冷却剂中铯浓度低于3.7×104Bq/cm3。它的大小适应正常下泄流量（设计流量是13.6T/H）。我们机组上最初除锂时也是按13.6T/H的流量来进行，但是实际使用中发现因为流量和压力过大导致树脂从除盐床顶部溢流出来，现在功率期间都采用半流量（6T/H）除锂，

只有大修时才采用全流量除锂。

3.2 除锂冲洗时间的确定

这个时间的长短其实主要取决于两次除锂之间硼浓度的改变量，可以查看两次除锂时一回路硼浓度的差值，如果硼浓度差不大则可以不用冲洗，这样可以减少排到TEP的废水量，降低三废运行成本。那么两次硼浓度差值多大可以这样考虑：首先整个寿期内硼浓度是逐渐降低的，所以每次除锂时除盐床中保留的其实是上次除锂时的一回路硼浓度，直接投入必定会增加一回路的硼浓度，相当于误硼化，这样便会导致一回路平均温度降低从而引起控制棒自动提升，使△I出现意外波动，这是我们不愿意看到的，所以现在就以控制棒不动作为限制来计算一下，如下：

4 一回路除锂实际操作的注意点

1）以前发生过阀门与阀体脱开事件，即阀门操作已经全开，但阀瓣处于全关状态，比如RCV024、025VP任一个阀出现该情况，那么在开始缓慢关闭RCV023VP时就会导致RCV的下泄流量减少甚至中断，进一步导致稳压器液位和容控箱液位的波动。所以在缓慢关闭RCV023VP的同时，要密切关注现场008LD的读数是否上涨，另外根据RCV007LP憋压上升来判断出故障。

2）投运除盐床应先开启出口阀，后开入口阀，目的是防止除盐床憋压。

3）对RCV009LP的读数要准确并记录在操作单上，以便对比前后数据以及时发现树脂是否泄漏。

4）主控在投运RCV003DE前将下泄流通过RCV030VP导向TEP的目的是避免对一回路的误稀释或硼化。误稀释可能发生在更换过树脂后，硼饱和不足而导致：而误硼化可能发生在两次除锂相隔的时间较长，即因为一回路每天要进行稀释，所以前一次留在阳床里的硼浓度肯定高于第二次除锂时的一回路硼浓度。

5）将RCV030VP切至TEP前一定要检查REA是否在自动补给状态，且硼水流量比例设置是否正确。有两个风险点，一是RCV030VP切至TEP后容控箱液位下降到低定值如果自动补给未能动作有可能会导致上充泵入口切换到换料水箱取水，二是硼水比例不正确，会导致误稀释或误硼化！

5 结论

核电站对一回路冷却剂水质要求很高，通过以上计算我们知道了在功率运行期间对PH值控制时的一些要点，本文阐述内容主要目的是为了在满足合适的除锂频度同时能通过计算得出每次除锂冲洗的时间，以减少废水量的产生，缓解三废系统的处理压力，降低运行成本。

【参考文献】

[1]秦山二期，353培训教材.

[2]秦山二期，化学技术报告.

[3]秦山第二核电厂反应堆物理手册.

[4]运行事件报告.