杨浩
福建福清核电有限公司 福建 福清 350318
摘要：核电站反应堆冷却剂系统的排放量的确定是硼回收系统设计运行能力的基本输入。压水堆核电厂硼回收系统的前贮槽、中间贮槽等重要设备容量均以该数值为基础进行设计。本文对压水堆核电厂硼回收系统运行能力研究。
关键词：压水堆；反应堆冷却剂系统；硼回收系统
压水堆核电厂在运行期间，不可避免地会产生放射性气体、液体、固体废物，为了周围环境免受放射性污染，防止对工作人员和居民造成过量的放射性照射，所有这些放射性废物在排放到环境和最终处置前，必须进行收集、贮存、转型和处理。放射性废物按来源可分为可复用废水、不可复用废水、含氢废气、含氧废气、废树脂等。
Study on operation Ability of boron recovery system in pressurized water reactor nuclear Power Plants
Abstract: The determination of the emissions of reactor coolant system in nuclear power plant is the basic input for the design and operation of boron recovery system.The former storage tank, intermediate storage tank and other important equipment capacity of the boron recovery system in pressurized water reactor (PWR) nuclear power plant are designed based on this value. The operation capacity of boron recovery system in pressurized water reactor (PWR) nuclear power plant is studied in this paper.
Key words: pressurized water reactor;Reactor coolant system; Boron recovery system
Pressurized water reactor nuclear power plant during operation, will inevitably produce radioactive gas, liquid and solid waste, radioactive pollution to the environment from, prevent cause excessive radioactive radiation to the workers and residents, all of these radioactive waste before discharge into the environment and final disposal, collection, storage, transformation and processing must be conducted. Radioactive waste can be divided into reusable waste water, unreusable waste water, waste gas containing hydrogen, waste gas containing oxygen, waste resin and so on.
一、硼回收系统简介
1.除气塔。除气塔用以去除溶解在排出液中的氢，裂变气体及其它气体，也可用于在反应堆开盖前进行一回路冷却剂的除气。除气塔用热力除气法。进料经再生式热交换器加热至70～95℃后进入除气器。为了增加气体的扩散面积，进料从除气器上部喷入，在下部由辅助蒸汽分配系统（SVA）的蒸汽加热，使料液处于饱和状态，正常加热蒸汽流量小于2.5t/h，由除气器顶部压力控制。不凝结气体（氢、氮、氪、氙）和蒸汽从顶部进入排气冷凝器中，冷凝器由RRI水冷却，维持1.35bar.a。凝结水靠重力流回除气器，而不凝结气体定期排往TEG含氢废气处理系统。除气后的液体由泵以27.2 m3/h的流量，经再生式热交换器冷却至50～75℃，再经冷却器降温至50℃以下，送至中间贮存箱。
二、硼回收系统运行能力分析
1.硼回收系统处理能力要求。（1）单机组瞬态次数要求。针对年换料方案，每个机组的年停堆启动次数规定如下：热停堆8h后在氙峰值时重新启动，共7次；热停堆90h后在氙衰变后重新启动，共7次；2次冷停堆，其中1次是处于氙峰值时；1次换料停堆，最初硼酸浓度从10ppm增加到换料停堆时的硼浓度。（2）负荷跟踪运行要求。硼回收系统考虑反应堆有两种类型的日负荷运行跟踪：一种是12-3-6-3，另一种是18-6 h为1次负荷变化周期。两种负荷跟踪将在整个换料周期的85%时间内进行。不要求硼回收系统计算在18-6的日负荷跟踪方式时所要处理的料液量，因18-6负荷跟踪产生的需处理的冷却剂排放量少于12-3-6-3负荷跟踪产生的需处理的冷却剂排放量。
2.设计基准循环冷却剂排放量的计算原理。根据质量守恒，考虑一回路下泄的冷却剂排放量等于反应堆硼和水补给系统补给一回路的冷却剂排放量，因此单机组运行过程中，包括基本负荷、各种瞬态和负荷跟踪情况下，由于硼浓度的变化引起一回路需处理的冷却剂排放量可由以下方法计算。（1）一回路膨胀产生的需处理的冷却剂排放量。在冷停堆时，由于反应堆冷却剂的膨胀产生的需处理的冷却剂排放量为：
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式中：Ｍrcp为反应堆冷却剂质量，ｔ；下标ｃ、ｈ代表冷态和热态。（2）硼化和稀释产生的需处理的冷却剂排放量。反应堆冷却剂硼化和稀释时产生的需处理的冷却剂排放量计算公式如下：
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其中：Ｖｂｄ为废液容积ｍ３；Ｃａ为补给溶液的硼浓度，Ｃａ＝7000ppm；Ｃｉ为瞬态时反应堆冷却剂的初始硼浓度ppm；Ｃｆ为瞬态时反应堆冷却剂的最终硼浓度ppm；ρｗ为排放冷却剂的密度，ρｗ＝1.0t／ｍ３。当计算稀释时产生的需处理的冷却剂排放量时，Ｃａ应为零。需指出，由于化学和容积控制系统的最大下泄流量为ｑ，因此产生的需处理的冷却剂排放量Ｖ受到化容系统下泄流量的限制，由于硼回收系统装配有阴床除盐器除硼，在冷却剂硼浓度低于150ppm时，用于除去冷却剂中的硼，因此在寿期末最大能稀释到150ppm。产生的需处理的Ｖ可由下式计算：
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其中：ｔ为最大下泄流量时稀释的时间，ｈ。
3.设计基准循环冷却剂排放量的理论计算。（1）单机组初始启动产生的需处理的冷却剂排放量。初始启动产生的反应堆含氢冷却剂排放量主要包括：从冷停堆状态过渡到功率运行状态产生的冷却剂膨胀量；从寿期初临界硼浓度ＣRSS稀释到满功率的零氙状态，最后达到氙平衡状态（硼浓度ＣHFP）产生的含氢冷却剂排放量。初始启动产生的总的需处理的冷却剂排放量（Ｖｉｎｉｔｉａｌ）为：
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其中：ＣHFP为寿期初机组热态满功率，氙平衡时反应堆冷却剂的硼浓度ｐｐｍ；ＣRSS为寿期末换料冷停堆时反应堆冷却剂的硼浓度ｐｐｍ；ρ为补给除盐除氧水密度，ρ＝１．０ｔ／ｍ３。（2）燃耗补偿产生的需处理的冷却剂排放量。通过稀释冷却剂硼浓度来进行燃耗补偿，硼浓度从寿期初氙平衡状态的ＣHFP下降到寿期末氙平衡状态的硼浓度。由于硼回收系统装配有阴床除盐器除硼，在冷却剂硼浓度低于Ｃx时，用于除去冷却剂中的硼。因此燃耗补偿产生的需处理的冷却剂排放量（Ｖｂ）为：
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其中，Ｃx为反应堆冷却剂稀释达到的最小硼浓度，Ｃx＝１５０ｐｐｍ。
（3）换料停堆产生的需处理的冷却剂排放量。换料停堆过程中，冷却剂硼浓度从ＣHFP升高到ＣRSS。在硼浓度为ＣRSS时，一回路系统疏水达到压力容器法兰面以便打开压力容器顶盖，此时疏水量约为Ｖ。因此，换料停堆过程产生的需处理的冷却剂排放量（Ｖｒ）为：
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综上所述，单机组在负荷跟踪运行模式下由于首循环剩余反应性较大、等效满功率天数较长，因此一回路产生的需硼回收系统处理的冷却剂排放量较大；由于单机组硼回收系统利用１个前贮槽（有效容积７５ｍ３）收集一回路冷却剂，且前贮槽正常水位容积为２８ｍ３，前贮槽泵额定流量为２７．２ｍ３／ｈ，因此估计前贮槽泵在１个燃料循环内每天最多需运行约３ｈ。
参考文献：
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