CN110534216A - 一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法 - Google Patents

一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法 Download PDF

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柳文斌
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Abstract

本发明公开了一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法。所述测量方法包括：对所述堆芯补水箱进行一次或多次取样；在每次取样时记录所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度；依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。通过上述方法得到的硼浓度数值，比实际取样的测量数据更能准确的反应当前堆芯补水箱中水的硼浓度。从而，可在不降低安全裕度的前提下，能够有效减少不必要的调硼次数，进而减少放射性废水的产量，从经济性和环境保护方面均具有较大意义。

Description

一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法
技术领域
本发明涉及核电厂检测技术领域，具体涉及一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法。
背景技术
在AP1000核电厂中，设计上有两个完全相同的堆芯补水箱(CMT)，每个水箱总容积70.8m3，额定硼浓度为3500ppm。当发生当量直径小于250mm的LOCA事故，一个堆芯补水箱的注射量在短期阶段足以防止堆芯熔化。另外，堆芯补水箱中贮存的高浓度硼酸溶液能够提供足够的负反应性以将反应堆带到次临界工况。正常运行工况下，堆芯补水箱出口管线和一回路冷却剂(正常运行时一回路冷却剂硼浓度约为1100ppm)隔离，冷段压力平衡管线隔离阀PXS-V002A常开，从而维持水箱压力为15.4MPa。
为了保证并监测堆芯补水箱的硼浓度始终保持在要求的范围内，要求每7天确认每个堆芯补水箱的硼浓度在3400-3700ppm之间。因此，至少每7天就要对堆芯补水箱的硼浓度进行取样化验，取样点见图1所示。
如此取样的缺点在于，在当前取样方法下，对堆芯补水箱取样后，将造成一回路冷却剂系统的低硼浓度的水流向堆芯补水箱，进而使得堆芯补水箱硼浓度下降。随着反应堆燃耗的增加，一回路的硼浓度将逐渐下降，导致这种对堆芯补水箱的稀释会在寿期末更加明显。此外，由于AP1000的核岛取样系统共用取样管线，每次对堆芯补水箱取样需进行长时间冲洗后才能取样。这也增加了一回路低硼浓度的水进入堆芯补水箱的量，造成上部稀释情况更明显。因此，随着取样次数的增加，一回路低硼浓度的冷却剂将进入堆芯补水箱上部的水将越来越多，造成取样测量的硼浓度值逐渐趋近于一回路硼浓度而不能很好的反应堆芯补水箱中的平均硼浓度。
而且，如此取样所测得的硼浓度往往不能满足技术规格书要求，而堆芯补水箱的取样的硼浓度不合格后，根据系统说明书要求，需要通过排出部分当前低硼浓度的水，再通过化学和容积系统向堆芯补水箱补入4375ppm的浓硼水进行调硼操作，以使取样硼浓度能满足要求。在调硼操作中，低浓度的硼水排出和高浓度硼水的补入，将造成放射性废水的增加，增大了放射性废水处理的量，将减少废水处理环节树脂床的寿命，增加了经济损失和放射性固定废物数量；另一方面，处理后的废水最终排向环境，增加了周边环境的负荷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术中的上述的问题，提供一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其可以准确反应堆芯补水箱硼浓度，以减少不必要的调硼操作，进而减低放射性废水的处理量，延长环节树脂床的寿命，减少经济损失和放射性固定废物数量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法，所述测量方法包括如下步骤：
对所述堆芯补水箱进行一次或多次取样；
在每次取样时记录所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度；
依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。
通过采用上述技术方案中的方法，可以得到能够准确反应堆芯补水箱内的水的硼浓度的值，比传统的实际取样的测量数据更能准确的反应当前堆芯补水箱中水的硼浓度。从而，可在不降低安全裕度的前提下，能够有效减少不必要的调硼次数，进而减少放射性废水的产量，从经济性和环境保护方面均具有较大意义。
在本发明的堆芯补水箱硼浓度的测量方法中，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤包括：
依据前一次取样时所得到的所述堆芯补水箱内的水的硼浓度和所述堆芯补水箱内的容积得出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量。
在本发明的堆芯补水箱硼浓度的测量方法中，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据当前次取样时记录的所取样本的硼浓度测量值和一回路冷却剂硼浓度得出当前次取样时造成的硼损失。
在本发明的堆芯补水箱硼浓度的测量方法中，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据所述的出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述的当前次取样时造成的硼损失得出当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量。
在本发明的堆芯补水箱硼浓度的测量方法中，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据所述的当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述堆芯补水箱的容积得出当前次取样后所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。
实施本发明提供的堆芯补水箱硼浓度的测量方法，可以达到以下有益效果：所述测量方法包括如下步骤：对所述堆芯补水箱进行一次或多次取样；在每次取样时记录所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度；依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。通过上述方法得到的硼浓度数值，比实际取样的测量数据更能准确的反应当前堆芯补水箱中水的硼浓度。从而，可在不降低安全裕度的前提下，能够有效减少不必要的调硼次数，进而减少放射性废水的产量，从经济性和环境保护方面均具有较大意义。
附图说明
图1为本发明中对堆芯补水箱进行取样的示意图；
图2为本发明提供的堆芯补水箱硼浓度的测量方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法，参见图2，所述测量方法包括如下步骤：对所述堆芯补水箱进行一次或多次取样；在每次取样时记录所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度；依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤包括：依据前一次取样时所得到的所述堆芯补水箱内的水的硼浓度和所述堆芯补水箱内的容积得出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量；依据当前次取样时记录的所取样本的硼浓度测量值和一回路冷却剂硼浓度得出当前次取样时造成的硼损失；依据所述的出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述的当前次取样时造成的硼损失得出当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量；依据所述的当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述堆芯补水箱的容积得出当前次取样后所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。
具体解释如下：
首次取样：
采用背景技术中的方法进行首次取样，测得首次所取样本的硼浓度值为C1，取样体积为V1，取样时一回路冷却剂硼浓度为B1，堆芯补水箱的体积为V。由于，首次取样时，堆芯补水箱内的水没有受到一回路冷却剂的污染，因此，所取样本的硼浓度值即为当前堆芯补水箱内的水的硼浓度实际值。因此，首次取样时，堆芯补水箱内的水硼浓度为C1。
由此，可计算出：
首次取样前，堆芯补水箱中初始硼量M0＝C1×V；
首次取样造成的硼损失S1＝(C1-B1)×V1；
那么，首次取样后堆芯补水箱中的硼量M1＝M0-S1＝C1×V-(C1-B1)×V1；
由此，首次取样后堆芯补水箱中硼浓度理论值X1＝[C1×V-(C1-B1)×V1]/V＝C1-(C1-B1)×V1/V；
以上计算式中，
C1为测量值，取样测量后可以得到；
B1为取样时一回路硼浓度值，由电厂测量系统实时测量获得；
V1在取样时是需要记录的量；
V是固定值，可由系统设计手册查询获得。
第二次取样：
采用背景技术中的方法进行第二次取样，测得第二次所取样本的硼浓度值为C2，取样体积为V2，取样时一回路冷却剂硼浓度为B2，堆芯补水箱的体积为V。由此，可计算出：
第二次取样前，堆芯补水箱中初始硼量M1＝X1×V＝C1×V-(C1-B1)×V1；
第二次取样造成的硼损失S2＝(C2-B2)×V2；
那么，第二次取样后堆芯补水箱中的硼量M2＝M1-S2＝C1×V-(C1-B1)×V1-(C2-B2)×V2；
由此，第二次取样后堆芯补水箱中硼浓度理论值X2＝M2/V＝[C1×V-(C1-B1)×V1-(C2-B2)×V2]/V＝[C1-(C1-B1)×V1/V]-(C2-B2)×V2/V＝X1-(C2-B2)×V2/V；
以上计算式中，
C2为测量值，取样测量后可以得到；
B2为取样时一回路硼浓度值，由电厂测量系统实时测量获得；
V2在取样时是需要记录的量；
V是固定值，可由系统设计手册查询获得。
由于第二次取样时，第一次取样后造成取样点硼浓度较低，因此，所取样本的硼浓度值不能代表当前的堆芯补水箱内水的实际硼浓度，在第二次取样时只堆芯补水箱内水的实际硼浓度应该是X2＝X1-(C2-B2)×V2/V。
第三次取样：
采用背景技术中的方法进行第三次取样，测得第三次所取样本的硼浓度值为C3，取样体积为V3，取样时一回路冷却剂硼浓度为B3，堆芯补水箱的体积为V。由此，可计算出：
第三次取样前，堆芯补水箱中初始硼量M2＝X2×V＝C1×V-(C1-B1)×V1-(C2-B2)×V2；
第三次取样造成的硼损失S3＝(C3-B3)×V3；
那么，第三次取样后堆芯补水箱中的硼量M3＝M2-S3＝C1×V-(C1-B1)×V1-(C2-B2)×V2-(C3-B3)×V3；
由此，第三次取样后堆芯补水箱中硼浓度理论值X3＝M3/V＝[C1×V-(C1-B1)×V1-(C2-B2)×V2-(C3-B3)×V3]/V＝[C1-(C1-B1)×V1/V-(C2-B2)×V2/V]-(C3-B3)×V3/V＝[X1-(C2-B2)×V2/V]-(C3-B3)×V3/V＝X2-(C3-B3)×V3/V；
以上计算式中，
C3为测量值，取样测量后可以得到；
B3为取样时一回路硼浓度值，由电厂测量系统实时测量获得；
V3在取样时是需要记录的量；
V是固定值，可由系统设计手册查询获得。
同样的，由于第三次取样时，第二次取样后造成取样点硼浓度较低，因此，所取样本的硼浓度值不能代表当前的堆芯补水箱内水的实际硼浓度，在第三次取样时只堆芯补水箱内水的实际硼浓度应该是X3＝X2-(C3-B3)×V3/V。
第n次取样：
采用背景技术中的方法进行第n次取样，测得第n次所取样本的硼浓度值为Cn，取样体积为Vn，取样时一回路冷却剂硼浓度为Bn，堆芯补水箱的体积为V。由此，可计算出：
第n次取样前，堆芯补水箱中初始硼量Mn-1＝Xn-1×V；
第三次取样造成的硼损失Sn＝(Cn-Bn)×Vn；
那么，第三次取样后堆芯补水箱中的硼量Mn＝Mn-1-Sn＝Xn-1×V-(Cn-Bn)×Vn；
由此，第三次取样后堆芯补水箱中硼浓度理论值Xn＝Mn/V＝Xn-1-(Cn-Bn)×Vn/V；
以上计算式中，
Cn为测量值，取样测量后可以得到；
Bn为取样时一回路硼浓度值，由电厂测量系统实时测量获得；
Vn在取样时是需要记录的量；
V是固定值，可由系统设计手册查询获得。
同样的，由于第n次取样时，第n-1次取样后造成取样点硼浓度较低，因此，所取样本的硼浓度值不能代表当前的堆芯补水箱内水的实际硼浓度，在第n次取样时只堆芯补水箱内水的实际硼浓度应该是Xn＝Xn-1-(Cn-Bn)×Vn/V。
如此，只要在每次取样后准确记录每次取样时所取样本的硼浓度测量值、一回路硼浓度值、以及所取样本的体积，即可通过以上方法得到堆芯补水箱内的水的硼浓度实际值。通过上述方法得到的硼浓度数值，比实际取样的测量数据更能准确的反应当前堆芯补水箱中水的硼浓度。从而，可在不降低安全裕度的前提下，能够有效减少不必要的调硼次数，进而减少放射性废水的产量，从经济性和环境保护方面均具有较大意义。
优选的，在每次取样时，每次所取的样本的体积均相同，也即，V1＝V2＝V3＝Vn-1＝Vn。因为每次取样前都需要对管道进行冲洗，为了保证最终结果的可靠性，对管道冲洗所消耗的堆芯补水箱中的水的用量也是必须记录的，这使得所述测量方法的结果更具可靠性。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：
对所述堆芯补水箱进行一次或多次取样；
在每次取样时记录所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度；
依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。
2.根据权利要求1所述的堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其特征在于，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤包括：
依据前一次取样时所得到的所述堆芯补水箱内的水的硼浓度和所述堆芯补水箱内的容积得出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量。
3.根据权利要求2所述的堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其特征在于，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据当前次取样时记录的所取样本的硼浓度测量值和一回路冷却剂硼浓度得出当前次取样时造成的硼损失。
4.根据权利要求3所述的堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其特征在于，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据所述的出当前次取样前所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述的当前次取样时造成的硼损失得出当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量。
5.根据权利要求4所述的堆芯补水箱硼浓度的测量方法，其特征在于，所述的“依据所述堆芯补水箱的容积和每次取样时所记录的所取样本的体积、所取样本的硼浓度测量值以及一回路冷却剂硼浓度得出当次取样时所述堆芯补水箱内的水的硼浓度”的步骤还包括：
依据所述的当前次取样时所述堆芯补水箱内的硼的总量和所述堆芯补水箱的容积得出当前次取样后所述堆芯补水箱内的水的硼浓度。
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李德昌等: "一种AP1000核电厂堆芯补水箱硼浓度取样不合格的应对策略", 《科技经济导刊》 *

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