福建福清核电有限公司 福建福清 350300
摘要：本文了介绍核电厂水化学控制的重要性、以及核电厂最重要的浮顶罐REA补给水箱的应用。通过研究REA补给水箱在运行中易出现含氧量高缺陷的原因，提出了含氧量高缺陷处理的针对性意见，其中浮顶罐打压试验能有效的查找密封不足位置，隔膜修补技术能有效的处理缺陷。本文的处理方法为核电厂浮顶罐的维护提供借鉴。
关键词：核电厂；浮顶罐；隔膜；含氧量高；
1核电厂水化学控制
由于核安全的特殊性，核电厂反应堆冷却剂在水化学控制上有极高的要求。不合格的补给水在进入系统后，会加剧一回路管道、阀门的腐蚀，增加活化产物，甚至造成燃料破损和一回路破口等事故。补给水在制水完成后，通过储罐进行储存，浮顶罐中的补给水应定期对总电导率、PH值、溶解氧、氯化物和氟化物进行测量，同时还对水中的总硅、铝、钙、镁、钠等离子进行测量，所有的指标均不得超过限值。储罐中的补给水在不被含受限离子物质污染的情况下，受限离子的含量不会超过限值，但补给水和空气接触，将导致水中的含氧量升高。补给水箱应该每周三次对补给水的含氧量进行测量，含氧量超过80ppb达到运行预警值，超过100ppb就需要切换至备用补给水箱运行。补给水箱含量高的问题在国内外电厂普遍存在，甚至国外某电厂因为补给水箱溶解氧未有效控制而造成停机停堆。
2浮顶罐的应用
REA补给水箱为核电厂最大、最重要的浮顶罐，主要用于储存除盐除氧水，用来改变堆冷却系统的硼浓度，配制控制反应性的联氨、氢氧化锂溶液。补给水箱外径为6400×14350mm，全容积为373m3，有效容器为300m3，采用了圆筒内浮顶式储罐的设计，浮顶外径为5780mm，与6200mm内径的筒体之间用橡胶隔膜密封。通过橡胶隔膜连接筒体和浮顶，浮顶随着储罐水位的升降上下移动，能在一定程度上防止冲排水过程中补给水箱内部混入空气。浮顶罐的结构及接管如图1所示。浮顶隔膜外注入定量的密封水，对隔膜升降过程中进行一定的润滑，并保证浮顶升降的漂浮稳定性。
补给水箱的橡胶隔膜为最主要的密封元件。橡胶隔膜制造材料为丁苯橡胶，中部采用织物作为骨架，增加隔膜套的硬度。隔膜为一体压制的喇叭形，大径连接浮顶罐筒体，小径连接浮顶边缘，连接方式均为螺栓压紧压板的连接。隔膜、筒体和浮顶内部形成了密封的储存腔室，浮顶可跟随液位升降而不引入空气，防止合格的除盐除氧水复氧，同时补给水箱还配备了液位计，倾斜度测量报警装置。浮顶罐一般为室内安装，恒温、恒湿的条件能延迟橡胶隔膜的老化，但隔膜仍需定期更换。
3浮顶含氧量高的处理
核电厂两台机子配备两台补给水箱，正常运行时，一个水箱对两台机组供水，另一个水箱则处于充水或备用状态。补给水箱在运行中最经常出现的问题为补给水氧含量高，按照核电厂水化学的控制标准，补给水的氧含量应该控制在80ppb的运行预警值以下。总结国内外的压水堆核电厂，含氧量超标的原因主要有：1）储罐内存在空气；2）密封水水位不足；3）储罐和顶盖的焊缝存在缺陷；4）隔膜连接处空气泄露；5）边界阀门密封不足；6）隔膜密封胶条破损、氧化变形；7）隔膜老化、破损。以下结合运行经验，对含氧量高的缺陷进行处理。
3.1浮顶罐内存在空气
浮顶罐内如果混入空气，浮顶边界完整的情况下，浮动罐的含氧量会偏高，最后趋于定值。罐内的空气在由于水的积压作用，空气会集聚于储罐的最高点，在罐体充排水的过程中会造成隔膜鼓包、浮顶倾斜卡死等缺陷，处理不妥当还可能造成浮顶沉没事件。浮顶处于低液位时，空气会聚集于隔膜和筒体的间隙。随着浮顶的升高，空气会慢慢转移到浮顶的下方，但在过程中，较多的空气会使隔膜鼓包，浮顶单边倾斜，甚至卡死无法上升。为避免隔膜鼓包的缺陷，在浮顶储罐处于底部时，应在筒体中部排气口吸出多余空气，如果浮顶处于高位，应在筒体中部排气口和浮顶上的顶部环形排气口吸出多余空气。
3.2密封水水位不足
合适的背压密封水能保证隔膜具有良好的润滑，减少摩擦，使浮顶更加稳定。背压密封水能保证隔膜处于自由或受力的状态。储罐一般设计有背压密封水溢流口，浮顶储罐的背压密封水只会通过蒸发减少，需要定期补充，储罐顶部对空，应当做好异物控制，防止污染密封水。对密封水的控制应该做到定量控制，在浮顶处于底部位置时将密封水补充到浮顶内套/锥形接头之上100-421mm处，后续定期补充由于蒸发而减少的密封水。
3.3浮顶罐边界密封不足
由于浮顶罐的体积大，边界范围广，可通过浮顶储罐整体气压打压的方式进行排查泄漏点。可通过打压进行检查储罐边界的密封性。排空储罐，通过顶部真空释放口连接打压阀组，缓慢升压至2.4kPa，使用检漏液检查边界阀门、隔膜连接处、隔膜的情况。隔膜的连接螺栓应力松弛泄漏，可通过紧固螺栓，涂抹密封胶；浮顶焊缝缺陷可通过打磨焊缝，重新焊接；边界阀门密封不足，解体检查阀门，更换密封件。
3.4隔膜老化破损
补给水箱橡胶隔膜作为一道屏障，将水与空气隔开。长期使用过程中，在光、热、氧、水分以及机械应力等方面的影响下，橡胶材料的分子结构发生改变而出现老化现象，从而丧失其隔离作用。橡胶隔膜还可能由于外力产生破裂，含有大量溶解氧的SED液压密封水从破裂处进入水箱，也会造成水箱内氧含量超标。福清核电曾发现补给箱含氧量呈现缓慢升高趋势（约2~3ppb/天），并多次超过技术规范要求的限值（100ppb），通过打压发现隔膜破损。
4结论
核电厂一回路水化学技术要求严格，内浮顶式储罐的应用能有效保障储存的补给水的含氧量指标。对隔膜内部混入空气的缺陷应当进行及时的排气处理，以免发生设备故障。在储罐含氧量不合格的情况下，提出了隔膜打压的方案，快速查找泄漏点。对隔膜破损的缺陷提出了一种橡胶修补剂修补的工艺，能有效恢复隔膜的可用性，效果良好，值得同行电厂借鉴。
参考文献：
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论文作者:李勇,裴石磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/3
标签：隔膜论文; 核电厂论文; 含氧量论文; 水箱论文; 储罐论文; 空气论文; 橡胶论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;