核电厂凝汽器间断性微量海水泄漏判断及泄漏侧定位.pdf

收稿日期:作者简介:黄成(),男,四川内江人,工程师,学士,从事化学控制相关工作(E m a i l q q 敭 c o m).核电厂凝汽器间断性微量海水泄漏判断及泄漏侧定位黄成(福建福清核电有限公司,福建福清 )摘要:核电厂凝汽器发生海水泄漏时,高含盐量的海水会导致二回路水质恶化,杂质进入蒸汽发生器浓缩后将会加速蒸汽发生器腐蚀.若凝汽器发生间断性微量海水泄漏,凝汽器原设计查漏装置因监测灵敏度不够,可能无法准确定位泄漏侧,导致机组重大缺陷无法及时消除,影响机组安全稳定运行的同时还会大幅度增加凝结水精处理系统投运及再生运行成本.文章详细介绍了M 型压水堆凝汽器钛管海水泄漏监测方式以及各监测点的具体布置,并针对凝汽器发生间断性微量海水泄漏而凝汽器原设计检漏装置无法准确判断是否存在海水泄漏以及定位具体泄漏侧的情况,结合实际创新性给出海水泄漏判断以及泄漏侧定位方法.关键词:凝汽器;间断性;泄漏中图分类号:TM 文献标志码:A文章编号:()J u d g m e n t a n dL o c a t i o no f I n t e r m i t t e n tT r a c eS e a w a t e rL e a k a g ef r o mt h eC o n d e n s e ro fN u c l e a rP o w e rP l a n tHUAN GC h e n g(F u j i a nF u q i n gN u c l e a rP o w e rC o,L t d,F u q i n g,F u j i a nP r o v ,C h i n a)A b s t r a c t:W h e ns e a w a t e r l e a k a g eo c c u r s i nt h ec o n d e n s e ro fn u c l e a rp o w e rp l a n t,t h es e a w a t e rw i t hh i g hs a l tc o n t e n tw i l l c a u s e t h ed e t e r i o r a t i o no f t h ew a t e rq u a l i t yi nt h es e c o n d a r yc i r c u i t,a n di m p u r i t i e sw i l le n t e rt h es t e a mg e n e r a t o r a n dc o n c e n t r a t e,w h i c hw i l l a c c e l e r a t e t h e c o r r o s i o no f t h e s t e a mg e n e r a t o r I f t h e c o n d e n s e r i n t e r m i t t e n t l yl e a k s a s m a l l a m o u n t o f s e a w a t e r,t h e o r i g i n a l d e s i g no f t h e l e a k a g ed e t e c t i o nd e v i c e o f t h e c o n d e n s e rm a yn o tb ea b l e t oa c c u r a t e l y l o c a t e t h e l e a k a g es i d ed u e t o i n s u f f i c i e n tm o n i t o r i n gs e n s i t i v i t y,s o t h a tm a j o rd e f e c t so f t h eu n i t c a n n o tb ee l i m i n a t e d i nt i m e,w h i c hw i l l a f f e c t t h es a f ea n ds t a b l eo p e r a t i o no f t h eu n i t,a n dg r e a t l y i n c r e a s e t h eo p e r a t i o nc o s to f t h ec o n d e n s a t ef i n et r e a t m e n ts y s t e ma n dt h er e g e n e r a t i o no p e r a t i o n I nt h i sp a p e r,t h em o n i t o r i n gm e t h o do f s e a w a t e r l e a k a g e i n t h e t i t a n i u mt u b eo f t h e c o n d e n s e ro fM PWRu n i ta n d t h e s p e c i f i c a r r a n g e m e n t o f e a c hm o n i t o r i n gp o i n t a r e i n t r o d u c e d i nd e t a i l s I nv i e wo f t h e i n t e r m i t t e n tm i c r o s e a w a t e rl e a k a g ei nt h ec o n d e n s e r,t h eo r i g i n a ld e s i g nl e a k a g ed e t e c t i o n d e v i c eo ft h ec o n d e n s e rc a n n o ta c c u r a t e l yd e t e r m i n ew h e t h e r t h e r e i s s e a w a t e r l e a k a g e a n d l o c a t e t h e s p e c i f i c l e a k a g e s i d e,t h e s e a w a t e r l e a k a g ej u d g m e n t a n d l e a k a g es i d e l o c a t i o nm e t h o da r e i n n o v a t i v e l yp r o p o s e db a s e do nt h ea c t u a l s i t u a t i o n K e yw o r d s:c o n d e n s e r;d i s c o n t i n u i t y;l e a kC L Cn u m b e r:TM A r t i c l e c h a r a c t e r:AA r t i c l e I D:()热力系统中做完功的汽轮机乏汽在凝汽器内通过循环冷却水(海水)的冷却而凝结成凝结水,由于凝汽器为表面式冷却器,海水有可能通过传热管泄漏进入凝结水,会使二回路凝结水中进入不挥发性盐如N a C l、M g C l等,导致凝结水水质短时间内急剧恶化,这些盐将进入蒸汽发生器(S G)而沉积在其内部,高浓度的杂质含量会增加蒸汽发生器传热管腐蚀,从而大大增加蒸汽发生器传热管破裂的风险,严重时将导致机组降功率,甚至停机.凝汽器设计海水泄漏的监测方式典型的M 型压水堆凝汽器由凝汽器A、A 侧及凝汽器B、B 侧四部分组成(如图所示),若发生海水泄漏时为确认具体泄漏侧,对每侧凝汽器均设有一台检漏装置,共计四台检漏装置.每侧凝汽器有个取样点,分别为海水进口侧壁、海水出口侧壁以及集水盘(具体布置位置如图所示),个取样点收集样水后汇总,通过取样泵将样水送至凝汽器检漏装置仪表盘中经阳树脂柱离子交换后测量电导率,检测后的样水重新返回凝汽器.图典型M 型压水堆核电厂凝汽器模拟图F i g S i m u l a t i o no f t h ec o n d e n s e r f o rat y p i c a lM PWRn u c l e a rp o w e rp l a n t图单侧凝汽器检漏装置布置示意图F i g T h es c h e m a t i co f t h eu n i l a t e r a l c o n d e n s e r l e a kd e t e c t i o nd e v i c e若凝汽器发生海水泄漏,可以根据凝汽器检漏装置报警及时发现,并且通过触发报警的检漏装置能够确定其具体的泄漏侧,缩小维修人员排查具体漏点范围,节约排查时间,有助于及时消缺.凝汽器微量海水泄漏确认 年月 日 左右,某核电厂号机组蒸 汽 发 生 器 二 次 侧 排 污 水 钠 离 子 浓 度 从 g/k g异常上涨至 g/k g,核实号机组四台凝汽器检漏装置阳电导率趋势如图所示,四台检漏装置阳电导率监测数据无明显变化,根据检漏装置监测结果无法定位蒸汽发生器排污 水 钠 离 子 异 常 上 涨 是 否 因 凝 汽 器 海 水 泄 漏导致.图蒸汽发生器排污水钠离子浓度与凝汽器检漏装置阳电导率对比趋势图F i g T h ec o m p a r i s o nt r e n do f s o d i u mi o nc o n c e n t r a t i o n i nt h es t e a mg e n e r a t o re f f l u e n t sa n dp o s i t i v ec o n d u c t i v i t yo ft h ec o n d e n s e r l e a kd e t e c t i o nd e v i c e核实凝结水出口母管钠离子浓度(图)以及蒸汽发生器排污水阳电导率(图)监测结果,发现凝结水出口母管钠离子浓度、蒸汽发生器排污水阳电导率、蒸汽发生器排污水钠离子浓度三个监测参数上涨趋势吻合,怀疑凝汽器钛管出现了海水泄漏情况.为进一步确认号机组是否真实存在凝汽器钛管海水泄漏问题,对号机组蒸汽发生器排污水人工取样分析钠离子、氯离子、硫酸根与历史数据比对,结果如表所示.图蒸汽发生器排污水与凝结水出口母管钠离子浓度对比趋势图F i g T h e c o m p a r i s o nt r e n do f s o d i u mi o nc o n c e n t r a t i o n i n t h em a i np i p eo f s t e a mg e n e r a t o r e f f l u e n t s a n dt h e c o n d e n s a t eo u t l e t图蒸汽发生器排污水钠离子浓度与阳电导率对比趋势图F i g T h ec o m p a r i s o nt r e n do f s o d i u mi o nc o n c e n t r a t i o na n dp o s i t i v ec o n d u c t i v i t y i nt h es t e a mg e n e r a t o re f f l u e n t s表蒸汽发生器排污水人工取样分析比对T a b l eA n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fm a n u a l s a m p l i n go f s t e a mg e n e r a t o r e f f l u e n t s分析项目氯离子浓度/(g/k g)钠离子浓度/(g/k g)硫酸根浓度/(g/k g)月 日:月 日:日相比 日涨幅 日氯离子、钠离子、硫酸根涨幅比 福清核电厂周边海水中氯离子、钠离子、硫酸根比例从表可以看出,月 日蒸汽发生器排污水钠离子、氯离子、硫酸根测量结果相比月 日上涨比值为 ,与某核电厂周边海水中钠离子、氯离子、硫酸根比值接近.结合凝结水出口母管钠离子浓度和蒸汽发生器排污水阳电导率与蒸汽发生器排污水钠离子浓度上涨趋势基本一致,最终确认号机组凝汽器存在海水泄漏;并根据本次因凝汽器海水泄漏导致凝结 水 出 口 母 管 钠 离 子 浓 度 上 涨 最 大 值 约 g/k g,通过以下公式计算出凝汽器海水泄漏率较小,仅约 k g/h.LC凝结水Q凝结水C海水其中,L凝汽器海水泄漏率,k g/h;C凝结水凝结水出口母管钠离子浓度,g/k g;C海水福清核电周边海水中钠离子浓度,取 m g/k g;Q凝结水凝结水流量,t/h.凝汽器海水间断性微漏泄漏侧排查消缺 凝汽器检漏装置查漏正常情况下每台凝汽器检漏装置的个取样点的取样阀均为全开,检漏装置监测的阳电导率为个取样点样水汇总测量结果(如图所示).因凝汽器海水泄漏量较小(仅约 k g/h),为避免具体泄漏点样水再因被其他两条取样点样水稀释而影响判断,对每台检漏装置个取样点进行逐一切换查漏;即每台检漏装置的个取样点只开启其中一个,通过逐一检查蒸汽发生器排污水钠离子浓度上涨趋势与该取样点测量阳电导率趋 势 对 比,判 断 是 否 存 在 关 联,查 漏 结 果 如图所示.从图中可以看出,通过对四台凝汽器检漏装置个取样点进行逐一切换测量阳电导率与蒸汽发生器排污水钠离子浓度之间趋势变化无必然关联性,因此无法通过凝汽器检漏装置定位泄漏侧;主要原因怀疑为凝汽器检漏装置监测样水参数为阳电导率,阳电导率测量灵敏度不高,使得测量结果本底偏高(凝汽器海水泄漏前凝汽器检漏装置测量阳电导率本底约 S/c m),而此次凝汽器海水泄漏漏点太小且为间断性泄漏,导致因凝汽器海水泄漏对检漏装置测量阳电导率的贡献量无法显现使得凝汽器检漏装置无法定位具体泄漏侧.图凝汽器检漏装置取样点切换阳电导率与蒸汽发生器排污水钠离子浓度对比趋势图F i g T h ec o m p a r i s o nt r e n db e t w e e nt h es w i t c h i n gp o s i t i v ec o n d u c t i v i t yo f t h es a m p l i n gp o i n to f t h ec o n d e n s e r l e a kd e t e c t i o nd e v i c ea n dt h es o d i u mi o nc o n c e n t r a t i o no f t h es t e a mg e n e r a t o re f f l u e n t 移动式钠表查漏为提高 凝 汽 器 检 漏 装 置 样 水 监 测 灵 敏 度,通过设计制作一台移动式钠表,采用灵敏度更高、测量本底更低的钠表(钠表监测数据最低可达 g/k g)进行在线监测,监测方式如图所示.图采用移动式钠表对凝汽器海水泄漏侧查漏监测示意图F i g T h es c h e m a t i co fm o n i t o r i n gt h es e a w a t e r l e a k a g es i d eo f t h ec o n d e n s e rb yu s i n gam o b i l es o d i u m m e t e r因凝汽器存在间断性微量海水泄漏,使用移动式钠表分别对四台凝汽器检漏装置的个取样点,共计 个取样点进行连续监测,汇总出当凝汽器出现海水泄漏导致蒸汽发生器排污水钠离子浓度上涨时移动式钠表读数监测结果如表所示.表使用移动式钠表对凝汽器检漏装置各取样点监测结果汇总表T a b l eS u mm a r yo fm o n i t o r i n gr e s u l t sa t e a c hs a m p l i n gp o i n t o f t h ec o n d e n s e r l e a kd e t e c t i o nd e v i c eu s i n gam o b i l e s o d i u m m e t e r取样点移动式钠表读数/(g/k g)凝汽器A 侧海水入口侧壁 凝汽器A 侧海水出口侧壁 凝汽器A 侧集水盘 凝汽器A 侧海水入口侧壁 凝汽器A 侧海水出口侧壁 凝汽器A 侧集水盘 之间波动凝汽器B 侧海水入口侧壁 凝汽器B 侧海水出口侧壁 凝汽器B 侧集水盘 凝汽器B 侧海水入口侧壁 凝汽器B 侧海水出口侧壁 凝汽器B 侧集水盘 从表中可以看出,使用移动式钠表对凝汽器A 侧集水盘取样点监测时,从该取样点测量结果相比其他取样点明显偏高且存在上下波动,符合间断性微量泄漏趋势.为进一步核实确认凝汽器海水泄漏侧是否发生在A 侧,使用移动式钠表连接至该取样点连续进行监测,监测结果与蒸汽发生器排污水钠离子浓度、凝结水出口母管钠离子浓度趋势进行对比,结果如图所示.图凝汽器A 侧集水盘移动式钠表监测趋势与蒸汽发生器排污水钠离子浓度、凝结水出口母管钠离子浓度趋势比对图F i g C o m p a r i s o no f t h em o n i t o r i n gt r e n do f t h em o b i l es o d i u m m e t e ro f t h ew a t e rc o l l e c t o ra t t h eA s i d eo f t h ec o n d e n s e rw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no f s o d i u mi o n s i nt h ee f f l u e n t so f t h es t e a mg e n e r a t o ra n dt h ec o n c e n t r a t i o no f s o d i u mi o n s i nt h em a i np i p eo f t h ec o n d e n s a t eo u t l e t从图中可以看出,使用移动式钠表对凝汽器A 侧集水盘取样点进行连续监测钠离子浓度趋势与凝结水出口母管及蒸汽发生器排污水钠离子浓度趋势基本一致,证明号机组凝汽器海水间断性微量泄漏的泄漏侧确认为凝汽器A 侧.凝汽器海水泄漏具体漏点确定及消缺 年月,号机组调停期间维修人员采用覆膜法对凝汽器A 侧钛管进行排查,最终定位凝汽器海水间断性微量泄漏的具体漏点为凝汽 器A 海 水 出 口 侧 从 右 向 左 第 行 第 列钛管(如图所示),并对存在漏点的钛管进行封堵.图号机组凝汽器A 侧具体漏点示意图F i g T h es c h e m a t i co f t h es p e c i f i c l e a k a g ep o i n to nt h eA s i d eo f t h ec o n d e n s e ro fU n i t 对号机组凝汽器A 侧海水泄漏漏点堵漏消缺前、后蒸汽发生器排污水和凝结水出口母管钠离子浓度 监 测 趋 势 如 图 所 示,可 以 看 出A 侧海水泄漏点堵漏消缺后,蒸汽发生器排污水和凝结水出口母管钠离子浓度监测趋势稳定且处于较低水平,号机组凝汽器间断性微量海水泄漏缺陷消除.图 号机组凝汽器A 侧漏点消缺前后二回路水质对比趋势图F i g T h ec o m p a r i s o nt r e n do f t h ew a t e rq u a l i t y i nt h es e c o n d l o o pb e f o r ea n da f t e r t h ee l i m i n a t i o no f t h eA s i d el e a k a g ep o i n to f t h ec o n d e n s e ro fU n i t 结论高含盐量的海水即使微量泄漏也会导致核电厂二回路水质恶化,杂质进入蒸汽发生器浓缩后将会加速蒸汽发生器腐蚀,影响机组安全稳定运行且大幅度增加凝结水精处理系统投运及再生运行成本.本文针对当凝汽器发生间断性微量海水泄漏导致二回路水质恶化现象,而通过凝汽器原设计检漏装置无法准确判断是否存在海水泄漏以及定位具体泄漏侧时,通过二回路系统其他化学参数的变化情况进行辅助确认凝汽器是否存在海水泄漏,并创新性采用监测灵敏度更高的移动式钠表弥补凝汽器原设计检漏装置的不足,准确无误地确定凝汽器海水泄漏侧.参考文献:叶长流,黄怡彬,郭昂,等凝汽器泄漏对二回路水质的影响及其对策研究J中国核科学技术进展报告(第五卷),():黄成,曹刚,詹孝传,等凝汽器检漏架频繁触发报警问题分析和处理J中国核电,():黄铠,张振宇某核电凝汽器检漏装置误报警的原因分析J电站辅机,():