壓水堆核電廠主系統(tǒng)注鋅方法編制說(shuō)明

附件3編制說(shuō)明工作簡(jiǎn)況任務(wù)來(lái)源和工作組成員《壓水堆核電廠主系統(tǒng)注鋅方法》為三門核電有限公司提出編制的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。主要參編單位和成員如下表所示。參編單位編制人員職務(wù)/職稱開展工作三門核電有限公司孟憲波工程師編制、全文三門核電有限公司姜磊高工校核、全文三門核電有限公司侯濤高工/研高審核、全文山東核電有限公司闕良生高工審核、全文上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司桂璐廷高工審核、全文中核核電運(yùn)行管理有限公司秦建華、王森高工審核、全文蘇州熱工研究院有限公司田朝暉、林根仙高工審核、全文國(guó)核湛江核電有限公司張嘉康高工審核、全文主要工作過程2.1總體過程本標(biāo)準(zhǔn)的制定過程主要分為前期準(zhǔn)備、征求意見稿編寫階段、送審稿編寫階段和報(bào)批稿編寫階段。2.2前期準(zhǔn)備（2023年1月-2023年11月）該階段主要任務(wù)是成立標(biāo)準(zhǔn)編制小組，明確分工要求、分解工作任務(wù)、開展文件收集和調(diào)研分析、確定標(biāo)準(zhǔn)編制的進(jìn)度控制等要求。明確責(zé)任分工后，各成員單位按計(jì)劃開展調(diào)研和文件收集工作，主要圍繞三門核電、山東核電的注鋅數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行收集和分析，同時(shí)學(xué)習(xí)、消化國(guó)外電站的注鋅經(jīng)驗(yàn)。編制組編寫工作組討論稿《新建壓水堆核電廠一回路加鋅指南》，2023年11月23日，2023年第四屆電促會(huì)核能工程團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)評(píng)審會(huì)中通過，根據(jù)評(píng)委會(huì)的意見，標(biāo)準(zhǔn)修改為《壓水堆核電廠主系統(tǒng)注鋅方法》。征求意見稿編寫（2023年12月-2024年1月）2023年12月，根據(jù)下達(dá)任務(wù)，編制組詳細(xì)考慮立項(xiàng)評(píng)委會(huì)的意見，編制了《壓水堆核電廠主系統(tǒng)注鋅方法》征求意見稿。送審稿編寫報(bào)批稿編寫標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)編制工作本著科學(xué)性和可行性的原則開展。（1）科學(xué)性三門核電和山東核電已經(jīng)完成三個(gè)循環(huán)的注鋅，完整經(jīng)歷了裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)、裝料后啟動(dòng)、首循環(huán)運(yùn)行及首次大修注鋅應(yīng)用的全過程，在三門核電和山東核電4臺(tái)機(jī)組積累了大量的注鋅數(shù)據(jù)和注鋅經(jīng)驗(yàn)。編制組還借鑒了國(guó)外40多個(gè)電站的注鋅經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)性奠定基礎(chǔ)。（2）實(shí)用性本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了壓水堆核電廠主系統(tǒng)冷卻劑注鋅的全過程，包括注鋅評(píng)估、注鋅設(shè)備、鋅濃度控制、注鋅速度、取樣要求等，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和可執(zhí)行性，使主系統(tǒng)冷卻劑注鋅技術(shù)應(yīng)用更加科學(xué)、合理，有效降低堆芯沉積帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)減少了注鋅過程的主觀性、隨意性，體現(xiàn)科學(xué)性和可操作性，規(guī)范核電行業(yè)主系統(tǒng)冷卻劑注鋅技術(shù)的應(yīng)用，在確保機(jī)組安全的前提下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輻射劑量ALARA目標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的格式遵從GB/T1.1-2020的要求。本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中的主要設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)最新的研究成果，符合目前國(guó)內(nèi)壓水堆核電廠法律、法規(guī)和監(jiān)管要求。本標(biāo)準(zhǔn)正文共分10章。第一章為范圍。本標(biāo)準(zhǔn)適用于指導(dǎo)壓水堆核電廠主系統(tǒng)注鋅應(yīng)用。第二章為規(guī)范性引用文件。第三章為術(shù)語(yǔ)和定義。第四章為總則。介紹注鋅前、注鋅過程中和注鋅以后的總體要求。第五章為注鋅影響評(píng)估。介紹了注鋅對(duì)燃料可靠性、系統(tǒng)材料相容性、化學(xué)控制、反應(yīng)性管理等進(jìn)行評(píng)估，對(duì)最終安全分析報(bào)告、技術(shù)規(guī)格書的影響進(jìn)行分析。第六章為數(shù)據(jù)采集。需要收集堆芯數(shù)據(jù)、腐蝕產(chǎn)物數(shù)據(jù)、放射性劑量調(diào)查數(shù)據(jù)、注鋅數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)用于注鋅影響評(píng)估和效果評(píng)價(jià)。第七章為注鋅執(zhí)行。介紹了注鋅的前提條件、醋酸鋅溶液配制、裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)和裝料后鋅濃度控制、注鋅速度調(diào)節(jié)、取樣、分析和鋅濃度異常處理的相關(guān)內(nèi)容。7.2節(jié)介紹了注鋅前提條件，因?yàn)橛酂崤懦鱿到y(tǒng)退出以后，主系統(tǒng)建立了穩(wěn)定化學(xué)控制條件，在高溫下鐵和鎳的溶解度下降，系統(tǒng)對(duì)鋅的吸收速度增大，所以選擇在余熱排出系統(tǒng)退出后開始注鋅。對(duì)于非首循環(huán)注鋅的電站，建議在首次注鋅循環(huán)的中后期開始注鋅，因?yàn)榇藭r(shí)硼濃度降低，硼的沉積和濃縮效應(yīng)小，對(duì)CIPS的影響小。注鋅前提條件中鎳和硅的限值，來(lái)源于高負(fù)荷堆芯試驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)鎳超過6μg/L或硅超過1000μg/L時(shí),腐蝕產(chǎn)物在堆芯沉積的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。實(shí)際執(zhí)行時(shí)可征求燃料供應(yīng)商意見，若燃料供應(yīng)商無(wú)明確意見，可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。7.3節(jié)介紹了醋酸鋅溶液的配制。醋酸鋅容易水解，形成沉淀物，因此為避免其在溶液箱中沉積，在倒入鋅溶液箱前應(yīng)先溶解。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，鋅配制目標(biāo)濃度在100-5000mg/L范圍未發(fā)生沉積現(xiàn)象。7.4節(jié)介紹了鋅濃度控制。裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間推薦鋅濃度控制范圍為20-120μg/L。主要依據(jù)為裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間主系統(tǒng)堆芯沒有燃料，不存在高濃度鋅在燃料表面沉積的風(fēng)險(xiǎn)；且裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)時(shí)間較短，需要在短時(shí)間內(nèi)形成致密的氧化膜，高濃度鋅可以促進(jìn)材料表面對(duì)鋅的吸收速度，提高成膜鈍化效果，也能降低首循環(huán)堆芯外輻射場(chǎng)。但如果濃度過高，將會(huì)被主系統(tǒng)凈化床去除，起不到應(yīng)有效果，且醋酸鋅成本較高，造成資金浪費(fèi)。因此綜合評(píng)估材料表面對(duì)鋅的吸收速度以及凈化床對(duì)鋅的去除效率，確定裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間鋅濃度控制范圍為20-120μg/L。裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)堆芯試塊進(jìn)行分析，表面已經(jīng)形成致密的氧化膜，說(shuō)明濃度范圍設(shè)定合理。在裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間采用和功率運(yùn)行期間一樣的化學(xué)控制策略，可以有效保護(hù)形成的含鋅氧化膜。因此裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間氫氣和pHt的化學(xué)控制應(yīng)該和功率運(yùn)行期間的要求類似。裝料后鋅濃度控制要求區(qū)分為首循環(huán)注鋅和非首循環(huán)注鋅。首循環(huán)注鋅機(jī)組，腐蝕產(chǎn)物沉積風(fēng)險(xiǎn)低，根據(jù)三門和山東核電的注鋅經(jīng)驗(yàn)，5-15μg/L的鋅濃度足以降低主系統(tǒng)的輻射場(chǎng)。對(duì)于非首循環(huán)注鋅的機(jī)組，注鋅可能導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物釋放的風(fēng)險(xiǎn)升高，因此制定目標(biāo)鋅濃度應(yīng)謹(jǐn)慎，緩慢提高鋅濃度目標(biāo)值。電站應(yīng)當(dāng)根據(jù)各自的堆芯的設(shè)計(jì)情況，確定最終的鋅濃度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，為了保證堆芯表面沉積物不影響然燃料性能，實(shí)際鋅濃度控制范圍可依據(jù)燃料供應(yīng)商或者設(shè)計(jì)院評(píng)估，若燃料供應(yīng)商或者設(shè)計(jì)院無(wú)明確意見，可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。7.5節(jié)介紹了注鋅速度如何設(shè)置。根據(jù)三門和山東核電在裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)期間的注鋅經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定裝料前熱態(tài)功能試驗(yàn)注鋅速度和預(yù)計(jì)持續(xù)的時(shí)間。對(duì)于功率運(yùn)行期間注鋅速度的設(shè)定，應(yīng)根據(jù)確定的上限值和凈化流量進(jìn)行估算，緩慢提高注鋅速度。7.6節(jié)介紹鋅濃度、腐蝕產(chǎn)物和放射性核素的取樣分析頻率。主要基于鋅濃度變化趨勢(shì)以及其濃度變化對(duì)系統(tǒng)的影響確定。7.7節(jié)介紹了各個(gè)電站應(yīng)建立μg/L級(jí)別的鋅、鐵、鎳濃度的分析方法。主要依據(jù)為鋅濃度控制在μg/L范圍，且功率運(yùn)行期間鐵和鎳的濃度很低，基本在儀器檢出限附近，因此只有μg/L級(jí)別的分析方法，才能準(zhǔn)確反映鋅、鎳、鐵金屬離子的真實(shí)濃度。7.8節(jié)介紹了鋅濃度異常處理。介紹了減少鋅瞬態(tài)所需采取的措施，以及在鋅濃度高于上限值和低于下限值時(shí)應(yīng)采取的措施。依據(jù)為主系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能以及三門和山東核電的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，當(dāng)鋅濃度異常時(shí)，可以通過中斷或調(diào)整注鋅速度以及增加凈化床流量，將鋅濃度恢復(fù)至正常范圍。第八章為注鋅注意事項(xiàng)。本章介紹了取樣時(shí)注意事項(xiàng)以及主系統(tǒng)冷卻劑化學(xué)控制的注意事項(xiàng)。根據(jù)三門核電和山東核電實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為保證取樣具備代表性，應(yīng)維持取樣管線的連續(xù)流量，規(guī)定取樣流速和樣品的沖洗時(shí)間。根據(jù)高負(fù)荷堆芯試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)鎳超過6μg/L或硅超過1000μg/L,腐蝕產(chǎn)物在堆芯沉積的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。實(shí)際執(zhí)行時(shí)可征求燃料供應(yīng)商意見，若燃料供應(yīng)商無(wú)明確意見，可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。因?yàn)殇\與腐蝕產(chǎn)物、活性硅容易在高負(fù)荷堆芯上沉積，因此在化學(xué)控制中應(yīng)避免沉積現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)也需要注意醋酸鋅的毒性以及使用過程中的注意事項(xiàng)。第九章為注鋅裝置介紹鋅溶液箱、注鋅泵的、注鋅位置等要求。第十章為注鋅效果評(píng)估。推薦在執(zhí)行注鋅后的每個(gè)大修對(duì)相同位置執(zhí)行接觸劑量率和伽馬譜分析，對(duì)注鋅的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。推薦統(tǒng)計(jì)每個(gè)大修期間腐蝕產(chǎn)物的去除量，建立每個(gè)循環(huán)的去除量數(shù)據(jù)，用以評(píng)估注鋅對(duì)腐蝕產(chǎn)物的影響。同時(shí)推薦電站根據(jù)自身?xiàng)l件，執(zhí)行燃料檢查，檢查項(xiàng)目一般為目視檢查、氧化層厚度測(cè)量、腐蝕產(chǎn)物采樣分析。其中燃料包殼表面的腐蝕產(chǎn)物采樣分析國(guó)內(nèi)還未建立相應(yīng)的采樣工具和方法，但在國(guó)外電站已得到普遍應(yīng)用，且國(guó)內(nèi)部分電站已經(jīng)開始做相關(guān)調(diào)研。鑒于腐蝕產(chǎn)物采樣分析可以直觀分析鋅對(duì)燃料沉積物的影響，且可能成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，因此將其作為一種推薦的檢查方法。附錄A介紹了注鋅相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算公式。與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比分析或