核电厂水化学-压水堆核电站水化学概述

三门核电操纵员班

核电厂水化学1.1水化学在压水堆核电厂安全运行中的重要作用第一章压水堆核电站水化学概述核反应堆的类型堆型主冷却剂水堆轻水压水堆(次临界堆,超临界堆374℃，22.1MPa)轻水沸水堆轻水重水重水快堆钠、钾或钠钾合金高温气冷堆气体冷却，石墨慢化

目前世界上核电站的总数约为近500座，主要有压水堆、沸水堆、高温气冷堆、快中子增殖堆、重水堆。压水堆核电站约占76%以上。拥有压水堆技术的国家美国（西屋公司）--AP600，AP1000以法国为代表的欧洲—EPR俄罗斯—VVER1000，VVER1100中国—秦山一期30、秦山二期60加拿大—CAUDU-600，CAUDU-800日本我国现有核电站名称机组数堆型主冷却剂堆型来源大压湾2轻水堆轻水法国岭奥2＋2轻水堆轻水法国田湾2＋2轻水堆轻水俄罗斯秦山一期1轻水堆轻水中国秦山二期2＋2轻水堆轻水中国秦山三期2重水堆重水加拿大红沿河2轻水堆轻水中国（CPR1000法）宁德2轻水堆轻水中国（CPR1000二代加）阳江1轻水堆轻水中国（CPR1000）福清1轻水堆轻水中国中国大陆运行和在建核电站截至2014年12月，中国大陆正在建设的核电机组有27台，分别是辽宁红沿河核电站2（CPR1000）\3\4号机组、福建宁德核电站2（CPR1000）\3\4号机组、福建福清核电站2(M310改进，二代加，中核)\3\4号机组，广东阳江核电站2\3\4\5\6（CPR1000）号机组、浙江方家山核电站1\2号（二代加）机组、浙江三门核电站1\2号机组（AP1000，中核）、山东海阳核电站1\2号机组（AP1000，中电投）、广东台山核电站1\2号机组（EPR三代）、海南昌江核电站1\2号机组（二代加，中核）、广西防城港核电站1\2号机组（CPR1000）、田湾核电站3\4号机组（VVER）、石岛湾核电站1号机组（高温气冷堆，四代，20万千瓦）。红沿河二期，ACPR1000，红沿河5\6号机组（国产三代，AP1000基础）。PWR简图一回路水化学二回路水化学海水冷却系统化容系统主要的概念冷却剂：是用来将核裂变所释放的能量转移出反应堆外的锅炉或汽轮机中，将热能转化为动能。用来作为核反应堆冷却剂的物质称为冷却剂材料。通常液体和气体。慢化剂：又称减速剂，热中子反应堆内用于降低中子能量的材料。特点：中子吸收弱，中子慢化能力强，与冷却剂、包壳以及相关结构材料相容性好，热和辐照稳定性好。轻水、重水和石墨、铍等。冷却剂与材料相容性：冷却剂与材料相互作用，即冷却剂对材料的腐蚀行为。核燃料：含有可裂变或聚变核素的材料。铀-235，氘和氚等。1.1.1水化学的重要作用

水的重要作用：①水被用作冷却剂进行热传导和中子减速剂②在换料和燃料贮存过程中用作屏蔽材料③在安全注射和安全壳喷淋系统中用来确保反应堆事故下的安全④配成各种水溶液对人员和设备进行化学去污，水质优劣直接影响核电厂的安全和稳定运行水化学的重要作用体现在以下几个方面：（1）确保燃料包壳的完整性（2）确保一回路结构材料的完整性（3）降低一回路冷却剂系统的辐射剂量率①抑制腐蚀产物②减少活化产物的沉积（4）降低二回路蒸汽发生器传热管的失效率,

如水化学管理不善，将会引起以下局部腐蚀：①耗蚀②点蚀③凹陷④晶间腐蚀水化学的重要性与反应堆堆安全相关---

控制反应堆的反应性；与反应堆运行安全相关----

影响反应堆含有放射性屏障的完整性；影响堆芯以外的放射性积累；核电厂化学的目的在各种运行和非运行状态下保持良好的化学状况降低电站回路和系统的化学杂质和腐蚀的危害效应保证电厂设备的长期安全可靠降低电站的辐射剂量水平减少向环境的排放量核电厂化学的任务除盐水生产保证向全厂连续提供合格的除盐水化学监督与控制对一、二回路及辅助回路进行化学调节、分析和试验，减少系统和设备的腐蚀，延长设备的使用寿命放射化学监督对一、二回路及辅助回路进行放射性的分析和试验，检查第一、二道生物屏障的密封性及辅助系统设备的密封废液处理进行废液的分析和试验，选择合理的处理方式，减少排放量，保护环境，并降低处理费用油质监督进行电厂用的润滑油、绝缘油、抗燃油和燃油的分析、试验，检查油质和用油设备状况水化学对核电厂的影响影响核电厂含有放射性的屏障的完整性影响堆芯以外的辐射场放射性积累,从而影响工作人员经受的辐射剂量良好的水化学控制可以大大减少完整性的破坏和辐射场积累对核电厂的不利影响，改善核电厂的安全性屏障的完整性三道屏障燃料包壳一回路系统(一次压力边界)安全壳水化学主要影响前两道屏障水化学对第一道屏障的影响包壳材料可能遭受的腐蚀；氢脆和由于腐蚀产物的沉积；传热效率的下降导致材料表面温度升高而引起的材料抗腐蚀性能的恶化。保护包壳材料的完整性是核电厂运行安全的主要目标水化学对屏障完整性的影响一次压力边界防止活化腐蚀产物和裂变产物向环境释放关注一回路水化学对燃料包壳、一回路压力边界完整性和一回路放射性积累的影响二回路水化学控制不良会影响蒸汽发生器传热管的完整性辐射场核电厂的辐射防护目标合理可行尽量低核电厂的辐射场正常运行工况下，堆芯外辐射场90%由活化腐蚀产物贡献可以通过控制材料中钴含量及含钴材料的使用减少钴源水化学对辐射场的影响水化学控制是减少辐射场形成速率的唯一方法堆运行和停堆期间，良好的水化学控制可以减少活化腐蚀产物的释放、转移和沉积1.2压水堆核电厂水化学管理目的：①确保一回路燃料的完整性，同时抑制或消除放射性物质的产生。②二回路的化学管理，为了防止系统设备的蒸汽发生器传热管的损伤，以提高传热管的可利用率。

图1-1PWR核电厂冷却系统概况1.2.3水化学管理主要项目

一回路冷却剂系统水化学管理，包括用硼酸控制堆芯反应性，有以下主要项目：

1）在一回路冷却剂中添加硼酸，作为堆芯反应性控制剂，根据燃料的燃耗变化的需要而调节硼的浓度。

2）为了抑制系统结构材料的腐蚀，添加LiOH调节其pH值偏碱性。

3）为了抑制水的辐射分解，除去溶解氧，在一回路冷却剂中加氢。

4）用净化系统除去一回路冷却剂系统中的杂质，腐蚀产物，裂变产物和放射性CRUD等。5）通过对一回路冷却剂中的放射性浓度的监测，评价燃料包壳的完整性。6）补水必须使用高纯水。7）为了获得优质的水，必须要设置性能良好的补水除盐净化系统、有效地主冷却剂和冷凝器净化系统，为各回路提供优质的水。8）二回路水中的氯、氧的含量必须控制，采用全挥发处理法，二回路给水偏碱性，以减少非挥发性物质在沸腾区内浓缩和沉积，从而减少蒸汽发生器传热管的腐蚀开裂。水化学技术规范的拟定为了促使核电站各级管理人员和运行人员尽可能的控制化学杂质，以限制核电厂各回路设备或系统的腐蚀，保证各回路或系统的设备、压力边界屏障的完整性，确保电