压水堆核电厂二回路放射性污染控制研究

乔振华 陈光辉

中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2018）2-000-01

摘 要 本文提出了压水堆核电厂要设置监控系统来监测蒸汽发生器污染物泄漏量，确保二回路系统的水质和污染物排放达标。同时，建立了二回路系统模型，计算出放射物源项流出的数量，来确定蒸汽发生器传热管泄漏率，并举例分析了蒸汽发生器的排污系统及监控系统的设计。

关键词 压水堆核电厂 二回路系统 放射性污染控制

当蒸汽发生器受到腐蚀，会出现一二次回路中的冷却剂泄漏，向二回路释放放射性物质。因此，需设计过滤装置控制二回路水质；同时，要设置污染物排放的监控系统。基于放射性核素迁移特性，本文建立了二回路系统源项及污染物释放量的计算模型，根据模型能够确定二回路水質。

一、二回路系统模型设计

（一）系统源项模型

放射性核素会经历过衰变、泄漏等过程，在计算二回路的源项时，需全面考虑惰性气体、碱金属在蒸汽发生器中气液体分配差距问题。惰性气体会全部进入上部蒸汽，能够得放射性浓度：

（1）

对于碱金属，以放射性核素浓度Cw（t）为依据，根据发生和消亡途径建立方程：

（2）

其中，Cg（t）为蒸汽发生器中的放射性核素i的浓度， ； 为一回路冷却剂放射浓度； 为蒸汽流量； 为水相质量，t； 为蒸汽携带因子。

（二）二回路流出物源项模型

二回路流出物主要为气态、液态两种。气态不凝结气体通过真空系统排放；液态主要通过排污及给水系统净化。液态气体释放的放射性核素总活度计算方法如下：

（3）

其中，A为每年释放的放射性核素的重量 ； 为二次回路放射物泄漏率 ； 为一年内蒸汽发生器不回收污染物的次数； ， 为排污系统的去污因子。

二、二回路放射性污染控制方法

（一）蒸汽发生器排污系统的流量设计

排污系统流量越大，控制能力越好，成本越高。加大排污量是有效控制二回路放射性污染的重要方法。可以先确定排污量，再计算出泄漏值，根据URD设计要求，排污量要为总蒸汽流量的1%。

（二）蒸汽发生器泄漏监控报警阀值设计

当泄漏值超出额定范围后，监测器会发出报警信号并采取相应措施。蒸汽发生器主要存在两种泄漏：运行泄漏和传热管破裂泄漏。监测系统需要设置3种级别的警报来监测这两种泄漏。

初级泄漏需持续观察，中级泄漏时机组需停堆并后撤，当产生高级别泄漏时，需要启动紧急预案。按照GB11217-1989，测试装置的极限探测值为运行极限为1%，因此，初级监测器的探测值设置为最低阀值的10倍；中级监测为中级别阀值；高级别阀值需根据传热管破裂的具体情况确定。

（三）二回路放射性污染控制实际分析

以某压水堆核电站为例，总蒸汽流量（ ）、蒸汽发生器的排污量（ ）、水的质量（t）、二回路给水泄漏率（ ）、去污因子（惰性气体）的数据为：5803、50、3X47.6、1、22%。该核电站运行时间已超8000h，每隔18个月更换一回路的冷却源项，回路中的惰性气体质量为为1240 ；裂变产物为77.3、腐蚀产物为0.35。根据（2）计算模型可以得出蒸汽发生器污染物的放射性浓度达到了410 ，二次泄漏率为2.0 。根据（3）算法，计算出二回路系统释放出的液态放射性素总活度6.7GBq/a，惰性气体2.6 。为监测发生器的泄漏率，此次测试采用了中级别监测方法，将阀值设定为4 。

通过对比不同回路中的水质控制要求，得出了泄漏控制值数据：400Bq的水质量，泄漏控制值为1.9kg，惰性气体释放量为20.6TB；600Bq的水质量，泄漏控制值为2.8kg，惰性气体释放量为30.6TB；800Bq的水质量，泄漏控制值为3.8kg，惰性气体的释放量为41.1TB。由此可以看出：泄漏率控制值和二回路系统气液放射物数量，会随着二回路的水质量控制值变化。根据以上研究内容，压水堆核电厂通过监测蒸汽发生器的放射性污染阀值，能够满足核电厂安全生产需求。

三、结语

本文的分析方法和计算模型能够应用在压水堆核电厂放射性污染控制中。在此基础上，通过确定传热管泄漏气体值，能够控制污染物排污量；同时，通过设定三级别泄漏监控报警阀值，能够针对不同的报警信号采取相应措施。因此，防止蒸汽发生器出现运行及传热管破裂泄漏，能够有效控制二回路放射性污染。

参考文献：

[1] 刘杰，唐邵华，吕炜枫.压水堆核电厂二回路放射性污染控制要求研究[J].核动力工程，2017，38（02）：56-59.

[2] 张弛，柴国旱.核电厂“实际消除大量放射性释放的可能性”初探[J].中国公共安全（学术版），2016（03）：7-11.