卑明智 彭 娟
中国核电工程有限公司华东分公司,浙江 嘉兴314000
摘要：根据水化学监督大纲的要求，核蒸汽供应系统从安装结束到开始商业运行之前冲洗和各启动阶段要执行水化学监测，通过对各试验阶段的取样，可测得可能存在于反应堆冷却剂中的各种化学物质。在调试期间实施的各种检查，旨在保证调试结束时系统的水化学符合核电站正常运行时规定的各项水质要求。本文主要介绍了电厂机组在调试试验阶段执行的水化学监测过程中发现的问题及处理措施，为系统的正常运行提供保障，同时为后续同类型机组的调试试验提供经验。
关键词：水化学监测；热态；经验反馈
调试试验阶段进行的水化学监测主要目的是为了检验反应堆冷却剂和二回路水的化学特性是否已经达到要求，选择一回路水化学指标，以保证系统管道和设备良好钝化达到最佳条件，并使腐蚀程度减至最小；便于必要的水质调整；检验是否满足热态性能试验阶段的技术要求；利用热态性能试验清洁蒸汽发生器，并获得良好水质。
1 水化学控制的主要参数与监测
核电厂二回路水化学处理采用全挥发性水化学处理，将联氨挥发性物质直接加入给水系统，用以清除给水中的溶解氧，并控制pH值。这种全挥发性添加剂随着汽水循环，不会形成局部浓缩或游离，能比较有效地防止对蒸汽发生器传热管的腐蚀，碳钢的腐蚀等。由于全挥发性水化学处理没有缓冲作用，所以要求对水质不断监督和纠正，如阳离子电导率、pH钠、氨、溶解氧、联氨、铁等指标进行不断监督。在二回路的凝汽器、凝结水泵出口、除氧器、高压加热器出口及TTB排污等关键部位都设置了在线化学测量仪表。二回路的化学监测主要依赖于化学在线仪表的连续监测，能随时发现异常现象。
华龙一号二回路水质的pH值控制要求，较M310机组有了更一步的提高。根据pH值与金属腐蚀速率关系，pH可影响金属溶解的动力学和电极过程，高pH值会降低铁腐蚀，pH大于9.6时，铁素体合金的腐蚀速率降至很小，而低于9.2时，系统材料受到流体加速腐蚀（FAC），腐蚀速率加快，长时间会出现管壁减薄。控制pH对降低二回路设备的腐蚀很重要，适当提高PH可以提高氧化物保护膜的稳定性，从而降低整个二回路系统的碳钢腐蚀率。
溶解氧的存在主要有两种影响，通过氧化作用腐蚀金属和增加其他有害物质的腐蚀能力。为了更好的保护蒸汽发生器材料，华龙一号对溶解氧的控制参数更加严格。为降低二回路氧含量，为去除不凝气体和氧气，核电厂设计了凝汽器真空除氧和除氧器热力除氧。为进一步降低氧含量，除去回路中少量的残存氧气，在凝结水泵出口连续添加联氨，使蒸气发生器中维持一个充分还原的环境以限制传热管和其它部位的腐蚀以及抑制空气异常地进入冷凝器。降低给水中氧含量，可以促进碳钢管道钝化膜的生成，对氧腐蚀进行防护，控制水中溶解氧浓度，促使钢表面形成良好的钝化膜，当水中溶解的氧超标，金属表面难以形成保护膜，使设备发生严重的氧腐蚀。降低给水中氧含量，也有利于降低氧腐蚀速率。氧的腐蚀机理为电化学腐蚀。铁和氧形成两个电极组成腐蚀电池，进行氧化，导致基体金属逐渐被溶解，降低氧浓度，能减少电池反应。降低给水中氧含量，还可以减少晶间应力腐蚀,氧的最大危害在于它和氯或氟的共同作用造成的不锈钢应力腐蚀破坏。
2 经验反馈
2.1 关于TFD010DZ制水期间阳电导率不合格的经验反馈
热态功能试验前，对TFD010DZ进行制水，升温至约100℃后，在线至WCS高温冷却组架进行取样分析阳电导率（25℃），2019年12月28日分析发现阳电导率（25℃）为1.06μS/cm，经过反复的动态换水，阳电导率维持在1.05μS/cm，仍超限值要求（＜1.0μS/cm）。期间查找原因发现5WCS041FI内为聚四氟乙烯垫片。2月10日，非金属垫片更换为金属垫片后，阳电导率分析结果0.76μS/cm，满足水质要求。
后果与潜在风险：系统使用不合格的材料，影响水质合格的判断和蒸汽发生器用水。
原因分析：经实验室高温浸泡试验确认，非金属垫片与高温水样接触，会释放阴离子杂质，影响阳电导率分析。
纠正措施：将聚四氟乙烯垫片更换为不锈钢金属垫片，同时排查、更换WCS其它设备是否存在该问题。
后续针对调试活动的建议：安装、调试期间应关注WCS等与高温流体接触的系统使用的材质是否会影响化学取样、分析，避免安装不合格的材质，保证调试活动顺利开展。
2.2 关于热试期间RBM001BA溶解氧不合格的经验反馈
2019年12月27日，机组处于热态功能试验阶段，发现水箱溶解氧缓慢升高，12月30日溶解氧升高至100μg/kg，超限值（＜100μg/kg）。查漏过程加大监测频度，分析发现在RBM泵运行期间，溶解氧会明显升高，判断可能与RBM泵入口法兰处少量漏水有关，通过法兰垫片更换后，消除缺陷。
后果与潜在风险：RBM001BA水质不满足调试阶段的技术规定；影响RBM001BA向RCS正常供水。
原因分析：RBM泵入口法兰的临时垫片漏水导致空气随着泵的运行进入系统。
纠正措施：RBM泵入口法兰临时垫片更换为正式的垫片，换水后溶解氧满足要求并趋势稳定。
后续针对调试活动的建议：RBM系统在热态功能试验期间须向一回路提供溶解氧合格的除盐水，系统的密封性影响RBM001/002BA水化学参数，因此制水前应关注设备、阀门处于可靠状态。
2.3 关于热试升温期间蒸汽发生器水质不合格的经验反馈
热态功能试验升温期间，一回路温度达到180℃后投运TTB系统。1月23日，TTB系统投运当天SG排污水质阳电导率和钠均超限值，水质进入限一周运行；期间随着升温过程逐步调大TTB排污流量，水质逐渐得到改善，1月26日，SG水质满足技术要求。
后果与潜在风险：SG水质不合格，不利于蒸汽发生器的腐蚀控制，同时增加结垢的风险。
原因分析：1.受压力和液位的限制，热试前SG充排水的静态冲洗效果不佳；2.热试期间温度升高后杂质离子的溶解；3.TTB系统投运初期，排污流量小，SG水质浓缩影响。
纠正措施：跟踪排污流量大小，及时调大并保持最大TTB系统排污流量。
后续针对调试活动的建议：SG在热试期间首次进行热态冲洗，水质较差，升温过程需要重点关注TTB排污流量，及时调大并保持最大排污流量，降低SG水质浓缩影响，尽可能调整SG水质在最短时间内满足技术要求，降低腐蚀、结垢风险。
3 试验小结
核电厂水化学控制的重要性已得到普遍的认同，化学指标不仅反映了核电厂化学领域的状况，同时也反映了整个电厂的运行和管理水平。华龙一号从提高二回路pH、严控给水中氧含量和铁离子的含量、提高给水水质、减少腐蚀产物，同步改善启动水质等方面进行了改进，整体改进了二回路水化学的控制与监测手段，有效保证水质稳定，从而保护蒸汽发生器等设备不受过量腐蚀的影响，从而提高电厂的安全性和经济性。调试试验阶段的水化学监测试验通过对水化学参数的分析，有效判断了水质状况，对相关系统提出水质调整建议，为机组运行提供了保障。通过对本试验执行过程中问题进行总结，能为后续机组提供经验，也将为华龙一号标准化和专业化管理打下良好的基础。
参考文献：
[1]福建福清核电厂3、4号机组调试阶段水化学技术规定，2013，47.
[2]福建福清核电厂5、6号机组调试阶段水化学技术规定，2019，48.
[3]福建福清核电厂5、6号机组工程化学和放射化学技术要求.