基于故障树的某压水堆核电站二回路水系统放化学参数异常变化的原因分析

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　　摘 要压水堆核电站二回路水系统的放化学参数变化，直接关系到核电站的安全稳定运行和电厂的经济性。文章在二回路水系统放化学参数异常变化原因分析的基础上，利用故障树理论绘制了放化学参数异常变化故障树，对其进行了定性分析并提出了处理方案。研究有助于电厂技术人员更快更准确地定位设备故障并及时处理。
　　关键词故障树;放化学;水系统
　　0 引言
　　压水堆核电站二回路水系統，主要用于通过蒸汽发生器将一回路反应堆产生的热量输送至汽轮发电机做功，然后再将做完功的乏汽在冷凝器中通过海水进行冷凝，冷凝水再次回到蒸汽发生器进行循环。此外，二回路水系统还发挥着反应堆一回路和海水之间的屏障作用，防止一回路放射性物质因设备故障泄漏至海水系统。二回路水系统的放化学参数正常与否，将直接关系到反应堆一回路蒸汽发生器、二回路冷凝器等重要设备的安全运行。二回路水系统放化学参数较多，其异常变化的原因也各不相同，根据实践经验，为了确保机组安全稳定运行，有必要对二回路水系统放化学参数异常变化的原因和处理方法进行系统的分析。故障树分析法（FTA）是一种将故障形成的原因由整体到部分按树状结构进行逐级细化划分的分析方法，是核动力行业重要的安全分析方法之一。
　　1 构建故障树
　　造成二回路水系统放化学参数异常的原因主要有以下几个方面：（1）反应堆一回路介质通过蒸汽发生器向二回路泄漏;（2）海水通过冷凝器传热管向二回路水系统泄漏;（3）二回路水系统密封不严导致泄漏;（4）二回路水系统的净化装置异常;（5）二回路系统检修后存在异物;（6）二回路水系统中设备发生腐蚀等异常情况后产生杂质。
　　故障树所采用的各种图形说明如表1所示，故障树选取二回路水放化学参数异常作为顶事件，故障树图如图1所示。
　　2 故障原因分析
　　结合故障树，主要从以下六个方面对造成二回路水放化学参数异常的原因进行分析。
　　2.1 反应堆一回路介质通过蒸汽发生器向二回路泄漏
　　蒸汽发生器是连接压水堆核电站一二回路的桥梁，通过蒸汽发生器内的传热管将一回路热量传递给二回路工质（水），产生推动汽轮发电机做功的蒸汽。同时，蒸汽发生器也作为一二回路之间的一个放射性屏障。因此，如果二回路水（蒸汽）放射性出现异常，则说明蒸汽发生器传热管存在泄漏。针对该故障的判断，还可以通过负责放射性监测的探头的放射性进行佐证，同时也可以通过一回路系统冷却剂的泄漏率来进行辅助判断。一旦确定蒸汽发生器传热管存在泄漏，则根据泄漏大小执行对应事件处理程序即可，该故障类型为电站设计基本事件之一。
　　2.2 海水通过冷凝器传热管向二回路水系统泄漏
　　冷凝器作为二回路汽轮机排汽的最终热阱，将在汽轮机中做完功的乏汽进行冷却，将热量通过海水带走。冷凝器传热管的泄漏将直接导致海水进入二回路水系统，引起二回路水化学参数异常变化。对于此类故障，也会有明显的故障特征，即最先会出现二回路冷凝器的电导和钠含量异常上涨，而其他二回路的化学参数则相比变化会比较滞后。如果出现此类故障，则需要根据冷凝器的电导及钠含量的变化区分为具体哪个区域进而确定对应的循环海水泵，出现异常则应尽早停运对应的海水泵以便减少对二回路水质的影响。
　　2.3 二回路水系统密封不严导致泄漏
　　冷凝器为二回路最终热阱，同时为了提高热循环效率，正常情况下冷凝器保持为负压状态，因此，对于任何二回路直接和冷凝器相连接的管道密封性就提出了比较高的要求。如果二回路水系统密封不严，若该部分直接与冷凝器相连，则必然会导致不凝结气体（空气）向冷凝器的泄漏。正常情况下，不凝结气体微小的泄漏通过冷凝器真空泵抽走，然而当泄漏量较大时，将无法通过真空泵完全抽走。冷凝器中不凝结气体分压的增加势必导致冷凝器真空度降低，同时会导致冷凝器氧含量快速上涨，严重情况下可能导致汽轮发电机或反应堆被迫自动停运。同时，如果存在较大吸气现象，现场临近设备处将会有明显的啸叫声。对于此类故障，则必须尽早隔离漏点或者堵漏，否则需要尽快停机处理。
　　2.4 二回路水系统的净化装置异常
　　二回路水系统净化装置异常，主要原因为正常的化学添加物加入量异常变化，或者水处理净化系统异常（若在投运状态）。此类异常较容易判断，异常参数主要表征在水处理系统投运前后，但冷凝器相关化学参数均正常。
　　2.5 二回路系统检修后存在异物
　　系统检修后存在的残留，导致化学参数异常，主要体现在设备检修后投运的初期阶段。主要表现为局部的化学参数如电导/氧含量等参数不合格。其主要原因为设备投运前对残留物冲洗不彻底或者充水排气不充分导致。对于此类情况的处理，如果参数异常变化可接受，则继续运行，由二回路水处理系统净化，否则将异常设备重新退出运行。
　　2.6 二回路水系统中设备发生腐蚀等异常情况后产生杂质
　　二回路水系统中设备在正常运行期间，可能发生各种类型的腐蚀，其腐蚀产物则形成二回路水系统的杂质。对于这类现象引起的化学参数异常变化，多半是通过定期取样化验获得数据，且主要以Fe、Cu、Cl等微量元素为主，其形成的原因由多种多样，引起的异常变化不会引起立即的后果，事件处理起来也不太紧迫，在此就不再详细讨论。
　　3 结论
　　本文应用故障树的分析方法，对某大型商用压水堆核电站二回路系统的放化学参数异常变化原因进行了分析，绘制了化学参数异常的故障树，有助于电厂运行期间人员更快、更准确的定位故障原因并及时处理，达到了预防和排除故障的目的。
　　参考文献
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