CN111180097A - 一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷却剂除氧技术领域，具体为一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，包括L1启动主泵，将一回路升温至60‑80℃；L2计算联氨的添加量；L3通过稳压器喷淋的方式添加联氨；L4联氨快速检测；L5确认联氨是否已经加入并混匀，是，则关闭稳压器喷淋并进入L6；否，则返回L3；L6稳压器使用电加热器最大速度升温至105‑120℃，当稳压器溶解氧小于100ppb时，稳压器开始建立汽腔；同时一回路使用主泵升温至105‑120℃，当一回路溶解氧小于100ppb时，稳压器汽腔建立完成，否则，返回L3；L7除氧完成。本申请的一回路化学除氧方法通过确定联氨添加量、加药温度、反应温度、化学药品添加方式和快速检测方法，有效提高了一回路冷却剂的化学除氧效果，缩短了一回路的除氧时间。
Description
技术领域
本发明涉及冷却剂除氧技术领域，具体为一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法。
背景技术
压水堆电站一回路冷却剂中存在溶解氧，溶解氧在高温条件下会导致系统设备均匀腐蚀，增加金属材料SCC(应力腐蚀开裂)的敏感性，缩短设备的使用寿命。且腐蚀产物在一回路辐照条件下会生成活化产物，增加大修期间人员的辐照剂量。因此,一回路升温至121℃之前，要求溶解氧的含量小于100ppb。
现有的压水堆电站一回路的除氧方式有物理预除氧法、物理除氧法和化学除氧法。化学除氧方法指通过加入化学药品与水中的氧气反应去除一回路中的溶解氧。根据除氧剂的主要类型化学除氧方式包含亚硫酸钠法、联氨（肼）除氧法、铁屑除氧法、稳定亚硫酸钠除氧技术等。联氨因其安全性能好、残留少、反应产物为氮气和水、对系统无影响等优点，被使用在压水堆核电厂一、二回路除氧中。
但是，现有的基于联氨的化学除氧方法效果不是很好，如何通过确定最优的联氨添加量、加药温度、反应温度等方式来提高除氧效果、缩短一回路的除氧时间，从而减少除氧关键路径是亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种能够有效提高除氧效果、缩短一回路除氧时间、减少除氧关键路径的一回路化学除氧方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，包括
L1启动主泵，将一回路升温至60-80℃；
L2计算联氨的添加量；
L3通过稳压器喷淋的方式添加联氨；
L4联氨快速检测；
L5确认联氨是否已经加入并混匀，是，则关闭稳压器喷淋并进入L6；否，则返回L3；
L6稳压器使用电加热器最大速度升温至105-120℃，当稳压器溶解氧小于100ppb时，稳压器开始建立汽腔；同时一回路使用主泵升温至105-120℃，当一回路溶解氧小于100ppb时，稳压器汽腔建立完成，否则，返回L3；
L7除氧完成。
作为优选，L2具体包括
当5ppm<一回路溶解氧浓度≤8ppm时，添加联氨的目标浓度=2*[O2]+（2-4）ppm；
当2ppm<一回路溶解氧浓度≤5ppm时，添加联氨的目标浓度=3*[O2]；
当0.1ppm<一回路溶解氧浓度≤2ppm时，添加联氨的目标浓度=[O2]+（2-4）ppm；
其中[O2]为一回路溶解氧含量。
作为优选，L3中稳压器采用主喷淋添加的方式进行联氨添加。
作为优选，主喷淋添加具体为通过上充管线将联氨加入到一回路中，在一回路主泵快速混匀后，通过主喷淋进入稳压器中。
作为优选，L4通过快速显色剂对联氨进行快速检测。
作为优选，在联氨加入到一回路20分钟后使用快速显色剂进行显色判断。
作为优选，L6中稳压器使用电加热器最大速度升温至110℃。
作为优选，L6中一回路使用主泵升温至110℃。
有益效果
本申请的一回路化学除氧方法通过确定联氨添加量、加药温度、反应温度、化学药品添加方式和快速检测方法，有效提高了一回路冷却剂的化学除氧效果，缩短了一回路的除氧时间，实现了减少除氧关键路径的目的。
附图说明
图1为本申请一回路化学除氧方法的流程图；
图2为本申请联氨加药过程示意图；
图3为本申请联氨消耗量与初始溶解氧浓度的关系示意图；
图4为本申请除氧速度和联氨浓度的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1和2所示，本申请的压水堆核电厂一回路化学除氧方法，包括
L1启动主泵，将一回路升温至60-80℃。
L2计算联氨的添加量。当5ppm<一回路溶解氧浓度≤8ppm时，添加联氨的目标浓度=2*[O2]+（2-4）ppm；当2ppm<一回路溶解氧浓度≤5ppm时，添加联氨的目标浓度=3*[O2]；当0.1ppm<一回路溶解氧浓度≤2ppm时，添加联氨的目标浓度=[O2]+（2-4）ppm；其中[O2]为一回路溶解氧含量。
L3通过稳压器喷淋的方式添加联氨。稳压器采用主喷淋添加的方式进行联氨添加。
现有技术大都采用辅助喷淋添加方式：通过CVS （化学容积控制系统）辅助喷淋管线，将联氨溶液加入到稳压器中。该方式的优点是可以调节稳压器中的联氨浓度，保持较高的联氨浓度加快稳压器的除氧速度，以尽早建立汽腔。但是该方式具有明显的缺点：辅助喷淋流量低添加药品速度慢，联氨全部加入到稳压器需要约2小时；通过辅助喷淋加药时，需调节主泵转速至50%，系统操作风险大，工作流程复杂，升温速度明显偏慢。因此，本申请采用主喷淋添加的方式进行联氨添加，具体为通过上充管线将联氨加入到一回路中，在一回路主泵快速混匀后，通过主喷淋进入稳压器中。该方式的优点为主喷淋流量大，联氨在稳压器中混合速度快，仅需约半小时；主泵转速不需要调低，升温速度快。但这种方式无法调节稳压器的联氨浓度，无法保持较高的联氨浓度加快稳压器的除氧速度以尽早建立汽腔。本申请在采用主喷淋添加方式的基础上结合本申请其他步骤的改进来克服主喷淋添加方式的不足，从而使本申请一回路化学除氧方法的除氧效果得到整体提高。
L4联氨快速检测。在联氨加入到一回路20分钟后使用快速显色剂对联氨进行快速检测。联氨添加过程中，因净化回流管线止回阀和流出液至CVS补水泵入口止回阀有可能发生泄漏，导致联氨没有加入到系统中，严重影响关键路径。因此在添加联氨后，应快速判断药品是否已正常加入。传统的核岛取样、热区外送、实验室分析测量等，最快需约2小时出结果，才能判断止回阀是否故障、药品是否已加入到系统。本申请采用联氨的快速检测方法，在联氨加入后约20分钟，使用快速显色剂进行显色判断，可以缩短关键路径。当一回路和稳压器的联氨浓度被快速检测表明药剂已经加入系统中，且浓度基本一致（显色后颜色基本一致）后，通知主控停止加药，关闭稳压器喷淋，最大化稳压器升温速度，直至升温至110℃。
L5确认联氨是否已经加入并混匀，是，则关闭稳压器喷淋并进入L6；否，则返回L3。
L6稳压器使用电加热器最大速度升温至110℃，当稳压器溶解氧小于100ppb时，稳压器开始建立汽腔；同时一回路使用主泵升温至110℃，当一回路溶解氧小于100ppb时，稳压器汽腔建立完成，否则，返回L3。
确认联氨加入到一回路和稳压器中后，关闭稳压器喷淋阀，最大化稳压器升温速度至目标反应温度110℃平台，同时一回路也尽可能快的升温至110℃。目的是最大化稳压器除氧速度，以利于尽早建立汽腔（关键路径）。在稳压器除氧和建立汽腔的同时，最大化一回路除氧速度，降低其成为关键路径的风险。
L7除氧完成。除氧合格后，持续监督一回路的溶解氧浓度，直至氢气浓度建立。投运除盐床前，应使用除氧水冲洗树脂，避免向一回路引入含氧水。热试期间，应维持补给水催化除氧单元可用，随时具备向一回路中补充除盐水的能力。首次启动期间，应维持流出液暂存箱的氮气覆盖，直至氢气浓度满足要求。
本申请在经过大量试验后获得了实际反应的联氨消耗量与初始溶解氧浓度的关系如图3所示，联氨反应量大致为初始溶解氧浓度2.1倍。
随着反应的进行，溶解氧降低至较低水平时，除氧速度变慢，联氨和溶解氧的比值却不断增大，如图4所示，a)在溶解氧浓度在2-6ppm时，按照3倍溶解氧浓度添加联氨，可以维持整个除氧过程较高的反应速度；b)当溶解氧浓度接近600ppb时，残余联氨浓度为4ppm左右。联氨浓度是溶解氧的 7倍。但是此时，反应速度也仅有200ppb/小时。因此当溶解氧含量较低时，联氨的添加量不限于联氨和溶解氧的倍数，而应以残余3-4ppm联氨，计算加药量。
结合大量实验数据，确定联氨添加量为，当5ppm<溶解氧浓度≤8ppm时，添加联氨的目标浓度=2[O2]+（2-4）ppm；当2ppm<溶解氧浓度≤5ppm时，添加联氨的目标浓度=3[O2]；当0.1ppm<溶解氧浓度≤2ppm，添加联氨的目标浓度= [O2]+（2-4）ppm残余；其中，[O2]为一回路溶解氧含量。
对于联氨快速检测，当联氨加入以后，需要在半小时内确定联氨是否加入一回路和稳压器，可以尽早发现联氨泄漏的情况，以此作为关闭稳压器喷淋开始最大化稳压器升温的依据。如果采用实验室滴定法或者分光光度法测量都需要长达一个小时的取样分析时间，无法满足现场的使用要求。本申请首次提出通过快速显示试剂对联氨进行检测，联氨快速显示试剂能够定性测量联氨是否加入至稳压器和一回路中，全部测量过程只需5分钟，大大节省了取样分析时间，节省现场升温的时间。
对于除氧温度的确定，在2号机组热试除氧过程中，当温度在80-100℃时，除氧速度355ppb/h；温度升高至110℃时，除氧速度是561ppb/h。在除氧后期，因为溶解氧已经降低至很低水平，反应动力减少，导致除氧速度又重新变慢。 因此联氨和溶解氧的反应温度平台应维持在110-120℃之间，最大化除氧速度。
本申请的一回路化学除氧方法通过确定联氨添加量、加药温度、反应温度、化学药品添加方式和快速检测方法，有效提高了一回路冷却剂的化学除氧效果，缩短了一回路的除氧时间，实现了减少除氧关键路径的目的。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
1.一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：包括
L1启动主泵，将一回路升温至60-80℃；
L2计算联氨的添加量；
L3通过稳压器喷淋的方式添加联氨；
L4联氨快速检测；
L5确认联氨是否已经加入并混匀，是，则关闭稳压器喷淋并进入L6；否，则返回L3；
L6稳压器使用电加热器最大速度升温至105-120℃，当稳压器溶解氧小于100ppb时，稳压器开始建立汽腔；同时一回路使用主泵升温至105-120℃，当一回路溶解氧小于100ppb时，稳压器汽腔建立完成，否则，返回L3；
L7除氧完成。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：L2具体包括
当5ppm<一回路溶解氧浓度≤8ppm时，添加联氨的目标浓度=2*[O2]+（2-4）ppm；
当2ppm<一回路溶解氧浓度≤5ppm时，添加联氨的目标浓度=3*[O2]；
当0.1ppm<一回路溶解氧浓度≤2ppm时，添加联氨的目标浓度=[O2]+（2-4）ppm；
其中[O2]为一回路溶解氧含量。
3.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：L3中稳压器采用主喷淋添加的方式进行联氨添加。
4.根据权利要求3所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：主喷淋添加具体为通过上充管线将联氨加入到一回路中，在一回路主泵快速混匀后，通过主喷淋进入稳压器中。
5.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：L4通过快速显色剂对联氨进行快速检测。
6.根据权利要求5所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：在联氨加入到一回路20分钟后使用快速显色剂进行显色判断。
7.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：L6中稳压器使用电加热器最大速度升温至110℃。
8.根据权利要求1所述的一种压水堆核电厂一回路化学除氧方法，其特征在于：L6中一回路使用主泵升温至110℃。
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