CN109166636A - 一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统及方法，方法包括如下步骤：在机组一回路大修期间，采用大修专用除盐床进行净化处理；在机组一回路日常运行期间，采用化学容积控制系统混床进行净化处理。由于机组一回路大修和日常运行期间采用两种除盐床单独净化处理，实现了大修和运行期间除盐床的功能分离，专床专用，有效防止了交叉污染；大修专用除盐床内填装的树脂为减容填装一次性使用，下一次大修则按照树脂减容标准更换新的树脂，不改变机组设计的情况下，实现了公用大修除盐床设备为相邻机组独立净化，避免了相邻机组的交叉污染，不增加额外的放射性固体废物，降低了机组辐射水平，减少了维修人员受辐射照射剂量。

Description

一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统及方法

技术领域

本发明涉及核电维护技术领域，具体涉及一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统及方法。

背景技术

核电站(nuclear power plant)又称核电厂，是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。核电站一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)，使用的燃料一般是放射性重金属：铀、钚。

核燃料裂变过程释放出来的能量，经过反应堆内循环的冷却剂，把能量带出并传输到锅炉产生蒸汽用以驱动涡轮机并带动发电机发电。核电站是一种高能量、少耗料的电站。以一座发电量为100万千瓦的电站为例，如果烧煤，每天需耗煤7000～8000吨左右，一年要消耗200多万吨。若改用核电站，每年只消耗1.5吨裂变铀或钚，一次换料可以满功率连续运行一年。可以大大减少电站燃料的运输和储存问题。此外，核燃料在反应堆内燃烧过程中，同时还能产生出新的核燃料。核电站基建投资高，但燃料费用较低，发电成本也较低，并可减少污染。截至1986年底，世界上已有28个国家和地区建成了397座核电站。据国际原子能机构的统计预计到21世纪初将有58个国家和地区建造核电站，电站总数将达到1000座，装机容量将达到8亿千瓦，核发电量将占总发电量的35％。由此可见，在今后相当长一段时期内，核电将成为电力工业的主要能源。

核电站中的压水堆核电机组一回路的净化一般采用两种放射性除盐床实现，大修专用除盐床和化学容积控制系统混床。以M310、CPR1000堆型为例，两种放射性除盐床的代码为TEP006DE和RCV混床，TEP006DE为大修专用除盐床，RCV混床为化学容积控制系统混床。其他堆型设计上除盐床功能相同，代码可能不同，不做赘述(VVER堆型不适用)。

现有技术中，大修专用除盐床用在核电机组大修停机阶段，化学容积控制系统混床用在核电机组大修启机阶段以及核电日常运行期间。日常、大修阶段一回路净化除盐床未实现分离，混用除盐床在大修中积累的非离子态杂质会在日常缓慢脱落，沉积形成辐射热点。

现有技术中，大修专用除盐床装填有1500L阴阳混合离子交换树脂，功能为机组大修停机下行阶段一回路净化专用除盐床，使用时间：机组停机——卸料结束。两相邻机组大修停机阶段公用一个除盐床，除盐床树脂重复使用，两机组大修时间隔长，除盐床树脂吸附的杂质可能发生形态变化，在后续使用时脱落，并造成“交叉污染”。另外，复用的除盐床净化效率要低于新树脂除盐床。都会造成机组辐射指数增加。

现有技术中，大修启机阶段一回路排气和主泵点动期间，将一回路除盐床旁路来防止一回路硫酸根上涨，由此一回路失去除盐床净化。期间如果叠加一回路过滤器更换，一回路将彻底失去净化功能。现有技术不尽完美，未得到有效净化的放射性物质易沉积，造成机组辐射指数升高。且除盐床旁路期间一回路杂质仅靠过滤器净化，一来效率低，二来过滤器频繁堵塞，需频繁更换，增加放射性固体废物，增加维修人员受辐射照射剂量。增加机组辐射指数，增加人员受辐射照射剂量。

发明内容

本申请提供一种除盐床功能分离，并可实现不间断净化的压水堆核电机组一回路净化的系统及方法。

一种实施例中提供一种压水堆核电机组一回路不间断净化的方法，包括如下步骤：

在机组一回路大修期间，采用大修专用除盐床进行净化处理，两个相邻的机组一回路公用一个大修专用除盐床，两机组大修交替使用该除盐床，并且所述大修专用除盐床内填装的树脂在每使用一个大修后就进行更换；

在机组一回路日常运行期间，采用化学容积控制系统混床进行净化处理。

进一步地，大修专用除盐床在机组一回路大修期间的第一阶段和第二阶段进行净化处理，第一阶段为机组停机投入运行直到卸料结束，第二阶段为装料前再次投运直到机组上行阶段热停状态前。

进一步地，大修专用除盐床内填装有450-550L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

进一步地，大修专用除盐床内填装有500L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

进一步地，在大修专用除盐床净化处理过程中，对大修专用除盐床的净化效率进行跟踪监测；若监测到大修专用除盐床失效时，采用备用的化学容积控制系统混床进行净化处理。

进一步地，对大修专用除盐床跟踪监测的手段包括对一回路的水质和放射性变化的跟踪监测。

进一步地，预设有一个放射性阈值，若跟踪监测一回路的放射性值大于放射性阈值，则判定大修专用除盐床失效。

另一种实施例中提供一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统，包括大修专用除盐床和化学容积控制系统混床，两个相邻的机组一回路与一个所述大修专用除盐床连接，大修专用除盐床内填装有450-550L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

进一步地，大修专用除盐床和化学容积控制系统混床均为圆筒罐，圆筒罐的上端设有入口，下端设有出口。

进一步地，系统还包括检测器，检测器与机组一回路连接，用于跟踪监测机组一回路的水质和放射性变化。

进一步地，系统还包括控制器，控制器与大修专用除盐床、化学容积控制系统混床和检测器连接，用于控制大修专用除盐床和化学容积控制系统混床的净化处理。

进一步地，大修专用除盐床内阴阳混合离子交换树脂的层高为0.7m，截面积为0.785m²。

依据上述实施例的压水堆核电机组一回路不间断净化的系统及方法，由于机组一回路的大修期间和日常运行期间分别通过大修专用除盐床和化学容积控制系统混床进行单独净化处理，实现了大修和运行期间除盐床的功能分离，专床专用，有效防止了大修专用除盐床和化学容积控制系统混床的交叉污染。大修专用除盐床内填装的树脂为一次性使用并实施减容填装，避免了相邻机组的交叉污染，不增加额外的放射性固体废物，降低了机组辐射水平，减少了维修人员受辐射照射剂量。

附图说明

图1为一种实施例中压水堆核电机组一回路不间断净化的系统的结构框图；

图2为现有技术中大修专用除盐床的结构示意图；

图3为一种实施例中大修专用除盐床的结构示意图；

图4为另一种实施例中压水堆核电机组一回路不间断净化的方法的流程图；

图5为另一种实施例中机组一回路大修期间净化过程图；

其中，1-大修专用除盐床、2-化学容积控制系统混床、3-机组一回路、4-检测器、5-控制器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供了一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统，本系统用于对压水堆核电机组一回路不间断净化处理，具有不间断处理，无交叉污染，及降低辐射指数的优点。

如图1所示，本实施例的系统主要包括大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2，大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2均为放射性除盐床，例如大修专用除盐床1为TEP006DE除盐床，化学容积控制系统混床2为RCV混床。大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2均为圆筒罐，圆筒罐内部填装有树脂。圆筒罐的上端设有入口，入口用于导入树脂，下端设有出口，出口用于将树脂导入到机组一回路3内。

大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2分别与机组一回路3连接，分别用于对机组一回路3进行净化处理。并且一个机组一回路3连接一个大修专用除盐床1。

本实施例中，两个相邻的机组一回路3共用一个大修专用除盐床1，两个相邻的机组一回路3的大修期间是错开的，故大修专用除盐床1在两个相邻的机组一回路3之间交替使用。

大修专用除盐床1内填装有450-550L的大孔型阴阳混合离子交换树脂能够满足一定使用需求，推荐装填500L树脂。优先的，填装有500L的阴阳混合离子交换树脂，500L的阴阳混合离子交换树脂满足一个机组一回路3一次净化处理，实现阴阳混合离子交换树脂的一次性使用，不增加额外固废，即机组一回路3下一次大修期间更新的阴阳混合离子交换树脂进行净化处理，阴阳混合离子交换树脂足够一次大修净化使用。而现有技术中大修专用除盐床1内填装的1500L树脂将重复使用2-4次，将造成交叉污染，及可能增加额外固废。

本实施例中，大修专用除盐床1内阴阳混合离子交换树脂如图3所示装填，优选的，阴阳混合离子交换树脂，层高为约为0.7m，截面积为0.785m²。如图2所示，现有技术中大修专用除盐床内阴阳混合离子交换树脂的填装量，明显高于本申请的填装量。图2中a线为现有技术中阴阳混合离子交换树脂的层高线，图3中b线为本申请的阴阳混合离子交换树脂的层高线。

表1、现有技术和本申请的树脂填装量对比表

项目	现有技术	本申请
			树脂装填量	1500L	450-550L
层高	1.9m	约0.7m
			截面积	0.785m<sup>2</sup>	0.785m<sup>2</sup>

如表1所示。本实施例中，除了减少了阴阳混合离子交换树脂的填装量，还选用高强度的核级大孔型树脂，具有更强的净化效果。

如图1所示，本系统还包括检测器4和控制器5，检测器4与机组一回路3连接，检测器4用于跟踪监测机组一回路3的水质和放射性的变化。控制器5分别与大修专用除盐床1、化学容积控制系统混床2和检测器4连接，用于获取检测器4的探测信息，根据探测信息控制大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2对机组一回路3的净化处理。

本系统可实现自动化的操作，根据探测机组一回路3的日常大修和日常运行切换大修专用除盐床1和化学容积控制系统混床2分别进行净化处理。

实施例二：

本实施例提供了一种压水堆核电机组一回路不间断净化的方法，本方法基于上述实施例的系统实现。

如图4所示，本实施例的方法主要包括如下步骤：

S100：在机组一回路大修期间，采用大修专用除盐床进行净化处理；

在大修期间，仅采用大修专用除盐床进行净化，相比现有大修专用除盐床和化学容积控制系统混床的交替净化，本实施使用单独大修专用除盐床进行净化，可有效降低两种除盐床的污染。

本步骤中，一个大修专用除盐床仅对一个机组大修一回路净化，并且保持化学容积控制系统混床备用。具体的，两个相邻的机组一回路共用一个大修专用除盐床，两个相邻的机组一回路的大修时间是错开的，从而一个大修专用除盐床在两个相邻的机组一回路之间可交替使用。

大修专用除盐床内填装有450-550L的阴阳混合离子交换树脂，450-550L的阴阳混合离子交换树脂满足一个机组一回路一次净化处理，实现阴阳混合离子交换树脂的一次性使用，不增加额外固废。而现有技术中大修专用除盐床1内填装的1500L树脂将重复使用2-4次，将造成交叉污染，及有可能增加额外固废。

S200：在机组一回路日常运行期间，采用化学容积控制系统混床进行净化处理。

在日常运行期间，单独采用化学容积控制系统混床进行净化处理，与大修专用除盐床分开使用。

如图5的所示，中间为机组大修和运行的具体过程，曲线c为一回路水中放射性变化线。如图5的下方，本实施例的方法，大修专用除盐床在机组一回路在大修期间内的两个阶段进行净化处理。第一阶段为机组停机投入运行直到卸料结束；第二阶段为装料前再次投运直到机组上行阶段热停状态前。

如图5的上方，现有技术的方法，大修专用除盐床和化学容积控制系统混床在大修期间先后交替使用，导致在主泵点动期间，一回路放射性迅速上涨时退出化学容积控制系统混床防止硫酸根，此时牺牲了30-40小时的一回路除盐净化时间，如图5中的d区间。

相比现有技术，本方法的大修专用除盐床在大修期间不间断运行(一回路排水低低水位期间除外)，特别是在上行阶段主泵点动期间，一回路放射性得到有效净化，经过监测，净化效率可达99％以上，相比现有技术仅靠过滤器净化70％左右的净化效率得以大幅提升。并且使大修专用除盐床和化学容积控制系统混床在日常运行和大修期间功能分离。大修专用除盐床专用于机组大修期间一回路净化，化学容积控制系统混床则专用于日常运行期间一回路净化。

本实施例的方法还包括机组一回路监测步骤，在机组一回路大修期间，采用大修专用除盐床进行净化处理，此过程中，采用检测器对机组一回路的水质和放射性变化进行跟踪监测，即对大修专用除盐床的净化效率进行跟踪监测，当监测到大修专用除盐床失效后，启用备用的化学容积控制系统混床，通过化学容积控制系统混床对机组一回路进行净化，保持机组一回路的净化处理，确保机组一回路的水质正常。

具体的，可在控制器内设置一个放射性阈值，跟踪监测一回路的放射性值大于放射性阈值，则判定大修专用除盐床失效。或者，设置一个水质参数阈值，若监测到的水质参数大于预设的水质参数阈值，则判定大修专用除盐床失效。

本实施例的方法，明显降低大修辐射指数，提升机组一回路杂质及腐蚀产物的净化效率。特别是大修机组上行阶段，主泵点动期间，将机组一回路放射性净化效率从70％提升至99％以上；在不增加额外固废的情况下，实现了机组一回路大修期间净化树脂“一次性使用”，减少树脂复用污染；实现了机组一回路污染机组与正常机组的净化除盐床分离，减少机组间的“交叉污染”；实现了大修期间和日常运行期间净化除盐床功能分离，专床专用。

具体的有益效果如下：

1、不增加大修工期的前提下，增加了机组启动期间1-2天一回路除盐净化时间，经过计算，仅此一项预计可降低机组辐射指数5-10％。

2、大修辐射指数下降明显，以岭澳核电厂二号机第十四次大修应用为例，辐射指数下降18％，并且对下一次大修过程中的辐射指数下降有预期贡献。

3、机组一回路大修过程中过滤器更换次数明显降低，降低幅度超过50％，更换过滤器节省工作人员剂量可达5mSv以上，而且降低了放射性固体废物的产生。

4、树脂专床专用，节省树脂使用成本。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (12)

1.一种压水堆核电机组一回路不间断净化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在机组一回路大修期间，采用大修专用除盐床进行净化处理，两个相邻的机组一回路公用一个大修专用除盐床，两机组大修交替使用该除盐床，并且所述大修专用除盐床内填装的树脂在每使用一个大修后就进行更换；

在机组一回路日常运行期间，采用化学容积控制系统混床进行净化处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大修专用除盐床在机组一回路大修期间的第一阶段和第二阶段进行净化处理，所述第一阶段为机组停机投入运行直到卸料结束，所述第二阶段为装料前再次投运直到机组上行阶段热停状态前。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大修专用除盐床内填装有450-550L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述大修专用除盐床内填装有500L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述大修专用除盐床净化处理过程中，对所述大修专用除盐床的净化效率进行跟踪监测；若监测到所述大修专用除盐床失效时，采用备用的化学容积控制系统混床进行净化处理。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述大修专用除盐床跟踪监测的手段包括对一回路的水质和放射性变化的跟踪监测。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，预设有一个放射性阈值，若跟踪监测一回路的放射性值大于所述放射性阈值，则判定所述大修专用除盐床失效。

8.一种压水堆核电机组一回路不间断净化的系统，其特征在于，包括大修专用除盐床和化学容积控制系统混床，两个相邻的机组一回路与一个所述大修专用除盐床连接，所述大修专用除盐床内填装有450-550L的大孔型阴阳混合离子交换树脂。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述大修专用除盐床和化学容积控制系统混床均为圆筒罐，所述圆筒罐的上端设有进口，下端设有出口。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括检测器，所述检测器与机组一回路连接，用于跟踪监测机组一回路的水质和放射性变化。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述大修专用除盐床、化学容积控制系统混床和检测器连接，用于控制大修专用除盐床和化学容积控制系统混床的净化处理。

12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述大修专用除盐床内阴阳混合离子交换树脂的层高为0.7m，截面积为0.785m²。