田湾核电站乏燃料水池净化系统运行方式优化

陆元志

【摘 要】核能发电作为一种重要的清洁能源，越来越引起了人们的重视，而核电站在运行期间不可避免会产生乏燃料，为确保乏燃料冷却水的水质必须对其进行净化，通过优化系统运行方式来保证乏燃料水池净化系统的良好运行、实现既定功能。因此，本文详细介绍了田湾核电站乏燃料水池净化系统的工艺处理流程和该系统运行后所实施的运行方式优化。

【关键词】乏燃料；净化；硫酸根；优化

0 引言

核电站运行不可回避的问题是乏燃料的产生，而福岛核事故后乏燃料冷却的可靠性日益得到了更加广泛的关注。本文以田湾核电站为例介绍了乏燃料水池净化系统针对提高对硫酸根净化能力所进行的运行方式优化。对于其它核电站乏燃料水池净化系统的设计和运行方式优化具有较强的借鉴意义。

1 乏燃料水池净化系统介绍

原设计田湾核电站乏燃料水池净化系统的功能是：用于净化燃料水池、堆内构件检查井中的机械杂质和溶解的物质，达到降低水的活度、保证透明度的目的；净化除去含硼水箱水1JNK10，40BB001中的机械和溶解杂质。为实现上述功能，田湾核电站乏燃料水池净化系统设置有两台机械床（装载阳树脂，一用一备），一台阳床，一台阴床，正常运行时要求投运一台机械床，一台阳床和一台阴床，串联运行。

田湾核电站两台机组的乏燃料水池硫酸根呈现逐年升高的趋势，到第三次年度大修时，一回路、乏燃料水池硫酸根离子快速增长，最大值达到1452微克/升，尽管投运了乏燃料水池净化系统净化乏燃料水池的水质，但硫酸根的下降趋势并不明显。如果硫酸根浓度高将对一回路相关系统设备金属材料产生腐蚀破坏，而且连续投运乏燃料水池净化系统导致每年新增大量放射性废树脂。

2 系统实施的优化

通过分析发现造成硫酸根升高的主要原因是乏燃料水池中氧化性物质把乏燃料水池净化系统的阳树脂中的磺酸基氧化脱落生成硫酸根。因为乏燃料水池中的硼酸溶液是富氧状态，又因储存的乏燃料具有放射性，所以在放射性条件下水和氧不断的生成氧化性物质（H2O2）。当乏燃料水池中含有氧化性的硼酸溶液被乏燃料水池净化系统净化时，阳树脂中的磺酸基被氧化脱落并进入乏燃料水池中，继续被氧化分解生成硫酸根。这样就出现了乏燃料水池净化系统中的阴树脂一边净化乏燃料水池中的硫酸根，而乏燃料水池净化系统中的阳树脂一边又大量释放出磺酸基在乏燃料水池中被氧化生成硫酸根。

鉴于以上分析，需要采取措施对乏燃料水池经净化系统的运行方式进行优化：

（1）通过技术改造，增加一条旁路乏燃料水池净化系统机械床和阳床管线。

（2）增加乏燃料水池可以实现单阴床运行模式。在乏燃料水池中阳离子杂质合格的情况下，为有效去除乏燃料水池中的硫酸根，可以单独运行乏燃料水池净化系统的阴树脂净化系统。

3 优化后的效果

自乏燃料水池净化系统运行方式优化实施后，对乏燃料及一回路硫酸跟的控制起到了很好的效果如下：

（1）在第四次年度大修中，控制硫酸根最高点由第三次年度大修的1542微克/升下降到350微克/升。

（2）将乏燃料水池净化系统阳床和机械床中树脂更换周期由一年延长到三年，每年减少了放射性废树脂更换量。

4 结束语

根据研究资料表明：硫酸根对核电站一回路设备的危险性不亚于氯离子。如果机组运行期间一回路引入过高的硫酸根会导致因应力腐蚀和辐射疲劳最终造成燃料包壳及一回路管线破损，严重影响机组的安全运行。本优化项目的实施不仅实现了确保乏燃料水池及冷却剂的水质，保障了机组安全稳定运行，而且极大的减少了电站放射性废树脂的产生量，对电站的废物最小化工作起到了积极的推动作用。

【参考文献】

[1]蒋国元，顾颖宾，孙明生，等.WWER-1000核电站系统与设备[J].原子能出版社，2009，09.

[2]陈童，严峰鹤，王辉，朱杰.多种核级阳离子交换树脂的有机溶出物研究[J].水处理技术，2013（11）：33-35.

[责任编辑：汤静]