核电厂DVC系统碘吸附器试验方法优化_王洪凯.pdf

核电厂 系统碘吸附器试验方法优化王洪凯，陈荣添，陈建利，李振（福建福清核电有限公司，福建 福清 ；中国辐射防护研究院，山西 太原 ）摘要：核电厂 系统碘吸附器使用放射性甲基碘法进行效率试验时存在一定风险，在分析主控制室空调系统碘吸附器效率试验方法的基础上，根据主控制室空调系统的设计特点和现场实际情况决定定期更换碘吸附器及采用非放射性示踪介质（环己烷）的试验方法进行优化，并进行了碘吸附器的数据验证，证明该方法可在 系统安全、可靠使用。研究结果避免了 系统使用放射性甲基碘法进行试验，提高了核电站的运行安全性。关键词：碘吸附器；主控制室；试验方法；环己烷法；优化中图分类号：，（，；，）：，（），：；收稿日期：作者简介：王洪凯（），从事核电厂性能试验工作。引言核电厂 堆型的主控制室空调系统（系统）中包含正常送风和事故送风子系统。在事故送风子系统中设置有串联的两列碘吸附器，主要作用为在事故工况下去除环境中放射性气态碘等物质，向主控制室输送干净空气，确保主控制室人员的可居留性。依据上游执照文件要求，需定期对 系统的碘吸附器进行效率试验，以确保其性能满足设计要求。系统采用放射性甲基碘法进行效率试验，该方法需使用放射性甲基碘作为示踪剂，甲基碘为气态物质。试验过程中，在正常送风和事故送风交互影响下，放射性物质存在被正常送风输送到主控制室造成人员内污染的风险，同时如果系统的效率极低，就存在少量放射性气体排放导致环境污染的风险。为此开展 系统碘吸附器试验方法优化工作，具有安全、环保等重要的现实意义。碘吸附器现场试验方法目前，核电厂通风系统碘吸附器性能试验常用的试验方法有放射性甲基碘法和氟利昂法，均有相应的标准参考实施。根据碘吸附器类型的不同，两种方法的应用场合也有所不同，放射性甲基碘法可应用于所有类型的碘吸附器（、和 型），而氟利昂法仅用于设计有、型碘吸附器的通风系统。由于氟利昂法仅能测量系统的机械泄漏，因此必须结合系统中安装的样杯中的活性炭实验室除碘效率数据，共同判断碘吸附器的可用性。而 系统安装的碘吸附器为型，无样用于分析活性炭的除碘效率，也就无法直接使用氟利昂法对碘吸附器进行评价。同时，氟利昂法常用的试剂为 ，对臭氧层产生破坏作用，不适用于碘吸附器的现场检测。近年来出现了用环己烷试剂替代氟利昂 进行泄漏率试验的方法，并通过了成果鉴定，在国内核电厂进行了应用。环己烷法与放射性甲基碘法对比见表。本文拟使用环己烷法对核电厂 系统碘吸附器试验方法进行优化。电工技术系统解决方案表环己烷法与放射性甲基碘法对比试验方法环己烷法放射性甲基碘法优点无毒、环境友好；现场无需使用无放射性物质；可判 断 碘 吸 附 器 效 率 试 验 结果不合格是由机械泄漏引起还是活性炭失效引起可直接给出碘吸附器的效率缺点仅能测量系 统 的 机 械 泄 漏 率，无 法 直接给出系统 碘 吸 附 器 效 率，需 结 合 样杯中活性炭的除碘效率共同判断碘吸附器的可用性现场使用放 射 性 物 质，存 在 放 射 性 物质泄漏风险；甲基碘有化学毒性环己烷法以环己烷为示踪介质，试验系统流程如图所示。首先在注入点通入气化后的环己烷，并同时在上游采样口、下游采样口以一定速率将样品气体收集至预先准备好的气体采样装置内，然后使用光离子化检测器分别测量上、下游样品的峰面积，利用标准曲线将测量所得峰面积换算成体积浓度，最后按 计算系统机械泄漏率。其中，为机械泄漏率；为下游样品浓度；为上游样品浓度。图碘吸附器现场试验流程目前，某核电厂 系统碘吸附器效率试验使用放射性甲基碘法，现场能够直接给出碘吸附器的效率。但是 系统未设计同步运行的活性炭样杯，如果使用环己烷方法进行试验，那么现场只能测量系统机械泄漏率，无法执行活性炭样杯炭样的除碘性能试验。试验方法优化及论证 试验方法优化方案根据核电厂执照文件要求规定，系统碘吸附器效率不小于 。系统碘吸附器效率与碘吸附器滤芯效率及系统机械泄漏率的关系为：（）因此采用环己烷方法优化方案，需满足：（）依据环己烷试验方法标准，故推算得知 即可。综上所述，提出以下优化 系统碘吸附器试验方法方案。（）每次试验前更换碘吸附器（从生产到现场安装时间间 隔 小 于 个 月），确 保 碘 吸 附 器 滤 芯 效 率 。（）定期更换碘吸附器后，进行环己烷法试验，确保系统机械泄漏率 。优化方案论证（）定期更换碘吸附器（从生产到现场安装时间间隔小于 个月），确保碘吸附器滤芯效率 。碘吸附器出厂性能论证。根据碘吸附器生产合格验收标准，碘 吸 附 器 出 厂 验 收 时，碘 吸 附 器 滤 芯 效 率 ，按照 核空气和气体处理规范 通风、空调与空气净化第 部分：碘吸附器（型）中的要求，碘吸附器的贮存期为年，即 个月，说明在 个月内碘吸附器的性能满足要求。系统安装设备论证。对于某核电厂号、号机组 系统，号机组在 大修前、号机组在 大修前没有更换过碘吸附器。由表可知，号机组安装的碘吸附器经过 个月，系统碘吸附器效率远大于 ；号机组安装的碘吸附器经过 个月，系统碘吸附器效率远大于 。这说明在经过至少 个月后，碘吸附器滤芯效率仍满足 的要求。表 系统碘吸附器验证数据号机组试验时间系统碘吸附器效率号机组试验时间系统碘吸附器效率 大修 大修 大修 大修 大修 大修 离线设备论证。某核电厂在 大修时更换下 系统安装的台碘吸附器，并从仓库领取台未使用的出厂时间长于 个月的碘吸附器于 年月在试验台上进行离线试验。由表可知，台已出厂 多个月，其中台安装 个月的碘吸附器滤芯效率均大于 。表碘吸附器离线验证数据序号碘吸附器编号碘吸附器生产日期安装日期碘吸附器滤芯效率 年 月安装于号机 年 月安装于号机 库房存放，未安装 库房存放，未安装 综上所述，根据碘吸附器设备出厂性能和现场系统在线、离线设备试验验证，碘吸附器滤芯效率在至少 个月内不会有显著变化，能够确保不小于 ，故此优化方案可行。（）定期更换碘吸附器后，进行环己烷法试验，确保系统机械泄漏率 。环己烷试验方法利用易挥发有机物环己烷为试验介质检测碘吸附器系统机械泄漏率。氟利昂泄漏检验方法是依据美国 标准建立的碘吸附器现场试验方法，环己烷方法试验原理与氟利昂试验方法相同，仅使用的试验试剂更换为环己烷。为保证 系统安装碘吸附器的机械泄漏率满足要求，发明一种折叠式碘吸附器安装预调节装（下转第 页）系统解决方案电工技术 加，呈现的结果反而是不发热或发热不明显，因此首先筛选实际斜率与标准斜率相乘不大于零的情况，连续次，累计负告警次。由于负告警出现时设备已损坏，考虑数据的差异性，因此负告警次，出口总负告警。（）一般设备发热恶化的趋势是，随着负荷的升高，温升的幅度越来越大。若温度斜率在个实际斜率、个标准斜率中连续次处于最大值，正告警次，考虑数据的差异性，正告警次，出口总正告警。预警逻辑如图所示。图 预警逻辑图 预测及预警方法实际运行效果通过对 板发热进行预测及预警，可以在 板温度不高时，提早发现 板的异常发热和设备隐患。另外，通过对比 板发热曲线，可以发现 板由于故障等原因导致不发热的情况，填补了阀厅红外测温系统只能发现 板温度过高的缺陷。结语本文利用阀厅红外测温系统、阀厅环境监测系统和直流功率计划曲线系统获取换流阀 板温度、阀厅温湿度和直流输送功率作为训练数据，基于数据关联性分析，建立 板温度模型并训练，实现了 板温度的预测分析及发热预警，可以提前发现 板的温度异常，及时发现 板设备隐患，保障直流输电系统安全稳定运行。参考文献 赵婉君 高压直流输电工程技术 北京：中国电力出版社，陈兴旺，梁帅奇，胡宗亚 高压直流输电换流阀晶闸管控制单元原理分析中国新技术新产品，（）：张建彪，黄华，张翔，等高压直流换流阀晶闸管结温计算研究电工电气，（）：尹华，梁家豪，谢桂泉，等直流输电系统换流阀红外测温技术探析机电信息，（）：庞传军，张波，余建明 基于 循环神经网络的短期电力负荷预测电力工程技术，（）：，（上接第 页）置在碘吸附器安装前对箱体内压紧装置进行预调节，保证碘吸附器安装的密封性。同时外部调研表明，通风系统中采用环己烷方法对碘吸附器系统进行机械泄漏率检测，故使用环己烷方法测量 系统机械泄漏率试验是可行的。结语该核电厂 系统采用定期更换碘吸附器并结合环己烷方法的试验方案来代替放射性甲基碘法开展碘吸附器的性能试验，以出厂时间 个月以内且滤芯效率不小于 、现场系统泄漏率不大于 为验收指标。与放射性甲基碘法和氟利昂法相比，该方法现场不再使用放射性物质，进而可避免发生主控制室内污染问题，也解决了碘吸附器效率降低或失效带来的放射性物质直接排入外部环境的潜在风险 ，同时该方法使用的环己烷试剂对环境友好，对臭氧层等无破坏作用。目前，该优化方法已得到相关主管部门的许可，在福清核电正式使用。参考文献 核空气净化系统的现场检验 核空气净化系统碘吸附器净化系数的测定 放射性甲基碘法 张群，李永国，韩丽红，等 型折叠式碘吸附器换炭在用可行性初步研究中国辐射卫生，（）：俞杰，张伟，杜建兴环己烷法用于碘吸附器泄漏率检测技术研究核科学与工程，（）：俞杰，吴振龙，凌学会碘吸附器有效性试验方法及评价核安全，（）：陈建利，陈荣添，高琳锋核电厂通风系统运行风量对碘吸附器性能的影响暖通空调，（）：侯建荣，李永国，张渊，等 风量对碘吸附器穿透率影响规律的研究及在现场试验中的应用中国辐射卫生，（）：核空气和气体处理规范通风、空调与空气净化第 部分：碘吸附器（型）王洪凯，陈荣添，陈慧慧，等 一种折叠式碘吸附器安装预调节装置：梅瑛 碘吸附器的现场试验 放射性甲基碘法 核技术，（）：姚岩岩，高琳锋，吴振龙，等 核电厂通风系统碘吸附器效率试验安全性分析辐射防护，（）：电工技术系统解决方案