压水堆核电厂主系统注锌方法编制说明

附件3编制说明工作简况任务来源和工作组成员《压水堆核电厂主系统注锌方法》为三门核电有限公司提出编制的团体标准。主要参编单位和成员如下表所示。参编单位编制人员职务/职称开展工作三门核电有限公司孟宪波工程师编制、全文三门核电有限公司姜磊高工校核、全文三门核电有限公司侯涛高工/研高审核、全文山东核电有限公司阙良生高工审核、全文上海核工程研究设计院有限公司桂璐廷高工审核、全文中核核电运行管理有限公司秦建华、王森高工审核、全文苏州热工研究院有限公司田朝晖、林根仙高工审核、全文国核湛江核电有限公司张嘉康高工审核、全文主要工作过程2.1总体过程本标准的制定过程主要分为前期准备、征求意见稿编写阶段、送审稿编写阶段和报批稿编写阶段。2.2前期准备（2023年1月-2023年11月）该阶段主要任务是成立标准编制小组，明确分工要求、分解工作任务、开展文件收集和调研分析、确定标准编制的进度控制等要求。明确责任分工后，各成员单位按计划开展调研和文件收集工作，主要围绕三门核电、山东核电的注锌数据和经验进行收集和分析，同时学习、消化国外电站的注锌经验。编制组编写工作组讨论稿《新建压水堆核电厂一回路加锌指南》，2023年11月23日，2023年第四届电促会核能工程团体标准立项评审会中通过，根据评委会的意见，标准修改为《压水堆核电厂主系统注锌方法》。征求意见稿编写（2023年12月-2024年1月）2023年12月，根据下达任务，编制组详细考虑立项评委会的意见，编制了《压水堆核电厂主系统注锌方法》征求意见稿。送审稿编写报批稿编写标准编制原则本标准编制工作本着科学性和可行性的原则开展。（1）科学性三门核电和山东核电已经完成三个循环的注锌，完整经历了装料前热态功能试验、装料后启动、首循环运行及首次大修注锌应用的全过程，在三门核电和山东核电4台机组积累了大量的注锌数据和注锌经验。编制组还借鉴了国外40多个电站的注锌经验和数据，为标准制定的科学性奠定基础。（2）实用性本标准规定了压水堆核电厂主系统冷却剂注锌的全过程，包括注锌评估、注锌设备、锌浓度控制、注锌速度、取样要求等，具有很强的指导性和可执行性，使主系统冷却剂注锌技术应用更加科学、合理，有效降低堆芯沉积带来的安全风险。本标准减少了注锌过程的主观性、随意性，体现科学性和可操作性，规范核电行业主系统冷却剂注锌技术的应用，在确保机组安全的前提下，进一步实现辐射剂量ALARA目标。标准主要内容的确定本团体标准的格式遵从GB/T1.1-2020的要求。本团体标准中的主要设计要求和技术参数指标体现最新的研究成果，符合目前国内压水堆核电厂法律、法规和监管要求。本标准正文共分10章。第一章为范围。本标准适用于指导压水堆核电厂主系统注锌应用。第二章为规范性引用文件。第三章为术语和定义。第四章为总则。介绍注锌前、注锌过程中和注锌以后的总体要求。第五章为注锌影响评估。介绍了注锌对燃料可靠性、系统材料相容性、化学控制、反应性管理等进行评估，对最终安全分析报告、技术规格书的影响进行分析。第六章为数据采集。需要收集堆芯数据、腐蚀产物数据、放射性剂量调查数据、注锌数据等相关数据用于注锌影响评估和效果评价。第七章为注锌执行。介绍了注锌的前提条件、醋酸锌溶液配制、装料前热态功能试验和装料后锌浓度控制、注锌速度调节、取样、分析和锌浓度异常处理的相关内容。7.2节介绍了注锌前提条件，因为余热排出系统退出以后，主系统建立了稳定化学控制条件，在高温下铁和镍的溶解度下降，系统对锌的吸收速度增大，所以选择在余热排出系统退出后开始注锌。对于非首循环注锌的电站，建议在首次注锌循环的中后期开始注锌，因为此时硼浓度降低，硼的沉积和浓缩效应小，对CIPS的影响小。注锌前提条件中镍和硅的限值，来源于高负荷堆芯试验数据。当镍超过6μg/L或硅超过1000μg/L时,腐蚀产物在堆芯沉积的风险会增加。实际执行时可征求燃料供应商意见，若燃料供应商无明确意见，可参照本标准执行。7.3节介绍了醋酸锌溶液的配制。醋酸锌容易水解，形成沉淀物，因此为避免其在溶液箱中沉积，在倒入锌溶液箱前应先溶解。根据实际经验，锌配制目标浓度在100-5000mg/L范围未发生沉积现象。7.4节介绍了锌浓度控制。装料前热态功能试验期间推荐锌浓度控制范围为20-120μg/L。主要依据为装料前热态功能试验期间主系统堆芯没有燃料，不存在高浓度锌在燃料表面沉积的风险；且装料前热态功能试验时间较短，需要在短时间内形成致密的氧化膜，高浓度锌可以促进材料表面对锌的吸收速度，提高成膜钝化效果，也能降低首循环堆芯外辐射场。但如果浓度过高，将会被主系统净化床去除，起不到应有效果，且醋酸锌成本较高，造成资金浪费。因此综合评估材料表面对锌的吸收速度以及净化床对锌的去除效率，确定装料前热态功能试验期间锌浓度控制范围为20-120μg/L。装料前热态功能试验结束后，对堆芯试块进行分析，表面已经形成致密的氧化膜，说明浓度范围设定合理。在装料前热态功能试验期间采用和功率运行期间一样的化学控制策略，可以有效保护形成的含锌氧化膜。因此装料前热态功能试验期间氢气和pHt的化学控制应该和功率运行期间的要求类似。装料后锌浓度控制要求区分为首循环注锌和非首循环注锌。首循环注锌机组，腐蚀产物沉积风险低，根据三门和山东核电的注锌经验，5-15μg/L的锌浓度足以降低主系统的辐射场。对于非首循环注锌的机组，注锌可能导致腐蚀产物释放的风险升高，因此制定目标锌浓度应谨慎，缓慢提高锌浓度目标值。电站应当根据各自的堆芯的设计情况，确定最终的锌浓度。根据试验结果，为了保证堆芯表面沉积物不影响然燃料性能，实际锌浓度控制范围可依据燃料供应商或者设计院评估，若燃料供应商或者设计院无明确意见，可参照本标准执行。7.5节介绍了注锌速度如何设置。根据三门和山东核电在装料前热态功能试验期间的注锌经验，规定装料前热态功能试验注锌速度和预计持续的时间。对于功率运行期间注锌速度的设定，应根据确定的上限值和净化流量进行估算，缓慢提高注锌速度。7.6节介绍锌浓度、腐蚀产物和放射性核素的取样分析频率。主要基于锌浓度变化趋势以及其浓度变化对系统的影响确定。7.7节介绍了各个电站应建立μg/L级别的锌、铁、镍浓度的分析方法。主要依据为锌浓度控制在μg/L范围，且功率运行期间铁和镍的浓度很低，基本在仪器检出限附近，因此只有μg/L级别的分析方法，才能准确反映锌、镍、铁金属离子的真实浓度。7.8节介绍了锌浓度异常处理。介绍了减少锌瞬态所需采取的措施，以及在锌浓度高于上限值和低于下限值时应采取的措施。依据为主系统系统设计功能以及三门和山东核电的运行经验数据。基于系统设计，当锌浓度异常时，可以通过中断或调整注锌速度以及增加净化床流量，将锌浓度恢复至正常范围。第八章为注锌注意事项。本章介绍了取样时注意事项以及主系统冷却剂化学控制的注意事项。根据三门核电和山东核电实际经验，为保证取样具备代表性，应维持取样管线的连续流量，规定取样流速和样品的冲洗时间。根据高负荷堆芯试验数据，当镍超过6μg/L或硅超过1000μg/L,腐蚀产物在堆芯沉积的风险会增加。实际执行时可征求燃料供应商意见，若燃料供应商无明确意见，可参照本标准执行。因为锌与腐蚀产物、活性硅容易在高负荷堆芯上沉积，因此在化学控制中应避免沉积现象的发生。同时也需要注意醋酸锌的毒性以及使用过程中的注意事项。第九章为注锌装置介绍锌溶液箱、注锌泵的、注锌位置等要求。第十章为注锌效果评估。推荐在执行注锌后的每个大修对相同位置执行接触剂量率和伽马谱分析，对注锌的效果进行评价。推荐统计每个大修期间腐蚀产物的去除量，建立每个循环的去除量数据，用以评估注锌对腐蚀产物的影响。同时推荐电站根据自身条件，执行燃料检查，检查项目一般为目视检查、氧化层厚度测量、腐蚀产物采样分析。其中燃料包壳表面的腐蚀产物采样分析国内还未建立相应的采样工具和方法，但在国外电站已得到普遍应用，且国内部分电站已经开始做相关调研。鉴于腐蚀产物采样分析可以直观分析锌对燃料沉积物的影响，且可能成为未来的发展趋势，因此将其作为一种推荐的检查方法。附录A介绍了注锌相关数据的计算公式。与国际、国外同类标准水平的对比情况与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键指标对比分析或