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问题背景
LOCA事故后会有放射性物质释放到安全壳内部大气中,主要以碘化铯的形式存在
大多数在运核电站使用安全壳喷淋系统来去除LOCA事故后安全壳空气中的气体裂变产物,并将裂变产物(主要是碘元素)保留在安全壳地坑中
含有硼酸的酸性流体无法保留碘元素,喷淋水中会添加氢氧化钠 (NaOH) 来调节喷淋水的pH值以及最终地坑水的pH值,将碘长期滞留在地坑流体中
安全壳喷淋装置系统(包括化学添加系统)示意图
安全壳喷淋存系统的不足
强碱性流体易与安全壳内物质发生化学反应,喷淋过程中对安全壳厂房的设备/构筑物产生破坏影响
NaOH非常容易与反应堆内部的铝元素发生反应,形成氢氧化铝这种纤维床沉淀物并严重堵塞地坑滤网,而地坑收集的流体是堆芯长期冷却的冷却剂来源,地坑滤网堵塞将带来极大的安全隐患
喷淋系统发生机械故障也会影响其安全功能的实施
喷淋系统需要定期维护与检查
地坑滤网堵塞问题对安全影响的示意图
改进方案
弃用安全壳喷淋中的化学添加系统
使用pH值调节篮来控制安全壳地坑的pH值
pH调节蓝装有颗粒状的磷酸三钠(TSP)或四硼酸钠十水合物(NaTB),安装位置低于事故后的最小淹没水位
使用TSP或NaTB作为添加剂要根据每个电厂安全壳内的材料特征来定
事故后化学添加物会自动溶解在地坑水中,改变地坑水的pH值,最终减少安全壳空气中的碘含量
安装在安全壳内的pH值调节篮
新方案的优势
调节篮的安全功能为非能动设计,安全可靠、结构简单,一旦装好无需维护。缓冲剂的存量能目视确认,易于检查
不再用强腐蚀性液体清洗安全壳内部结构,避免了喷淋系统机械故障而引发的安全问题。旧有设施无需拆除,可以原地废弃,减少了此部分设备维护/检查的费用
减少了LOCA事故后的化学效应,避免产生的氢氧化铝堵塞安全壳循环水地坑过滤网从而带来的安全问题
已成功的业绩
美国核管会批准了所有的应用和改造
西屋公司已经帮助包括美国、欧洲的很多核电厂实施从NaOH喷淋系统到非能动pH值调节篮的改造。美国已有超过50%的压水堆电站使用了这种新的系统。就在最近,已经有24座EdF的反应堆安装了pH值调节篮例如:
-Braidwood Units 1 and 2
-Turkey Point Units 3 and 4
-Byron Units 1 and 2
-Indian Point Units 2 and 3
-South Texas Project Units 1 and 2
-Ascó Units 1 and 2,
-Krško
-Vandellos Unit 2
-Koeberg Units 1 and 2
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