EPR三代核电放射性去污工艺应用

EPR三代核电放射性去污工艺应用

刘俐

台山核电合营有限公司

概述：某核电采用三代EPR技术，去污系统较CPR机组有了很明显的优化，其中尤其是 9SBD2移动式去污系统，这些设备与CPR机组去污设备比较去污配方选择更多、去污效果更好、去污时对人员的防护更优。9SBD2主要针对核电厂放射性容器的去污，能有效的减少容器的放射性，提高检修人员的作业环境。在后续的实际应用中能达到预计的效果将会在国内有较好的推广意义。

1、背景

    CPR机组所有的去污设备全部布置在放射性去污车间（AC），在此布置有接收及初步去污；解体、拆卸；高压水喷洗；擦洗；超声波去污；喷砂打磨；低压蒸汽喷洗；化学浸泡；长部件的化学浸泡；主泵的力学部件的浸泡去污等设备。所有需待去污工件均需从核岛拆卸下来转用至AC车间才能去污。

某核电项目一期两台机组采用ERP三代核电技术，去污设备（9SBD）布置在放射性废物处理厂房（9HQB），9SBD系统分为三个子系统，其中9SBD2设备和容器去污系统，此设备为移动去污设备，所有设备均安装在可以移动的模块上，主要包含去污剂配给模块，去污箱模块，去污泵模块，排水泵模块，过滤净化模块和配套的控制模块。

2、9SBD2移动去污设备设计

9SBD2设备设计简介

9SBD2（设备和容器去污系统）是布置在核岛厂房内的移动去污单元，主要用于去除容器、大型热交换器、系统回路等设备的放射性污染。

2.1. 9SBD2系统主要功能为

降低设备维护保养人员的受照剂量率；

可以对一些较难去除的固定污染进行去污；

通过合理的设计，降低去污工作人员的集体受照剂量；

9SBD2系统可以在不会造成不允许的破坏下对设备内表面较难去除的固定污染进行去污；

通过特殊软管连接可以为HLF/G/H/I（安全厂房机械分区）、HQB、HNX、HK、HQA厂房内的RPE、RCV、REA、TEP、SBD1、TEC、TEK、TES等系统的储罐、管道、除盐床、除尘器、分离器进行去污。

2.2. 9SBD2系统主要设备

化学配给单元：该单元由两个容积为0.5m³的储罐组成，储罐上装有进出管线、搅拌器、液位监测设备、清洁喷管等。电机驱动化学注入泵将混合好的去污液输送到去污罐中，罐体上的阀门均为手动操控；

去污箱：去污箱的作用是为模块3去污泵充当缓冲箱，罐体的接口主要连接着化学药剂、除盐水、被污染的去污液和通风系统；

去污泵：去污泵是一个带有热虹吸器（通过产生比系统压力更高的水来密封）的离心泵，负责将去污液从去污箱泵到待去污设备的入口法兰内，如果需要可以将9SBD3的电加热器连接在泵上；

排水泵：排水泵是一个连接在待去污设备出口法兰上的气动隔膜泵，负责将去污废液抽向净化过滤器；

净化过滤器：一个移动式过滤器，用于过滤去污废液中的固体颗粒，其下游连向去污泵驱动的去污箱内；

3、与国内同类技术比较

3.1. SBD2去污设备与国内同内设备的对比

     SBD2去污设备的国内同类设备主要是应用比较广泛的ORFO。ORFO是一套设备内部冲洗设备，其基本原理为冲洗过滤，主要用于热点的去除。其主要设备为水箱、冲洗泵、过滤器和废液回收泵。SBD2功能更强大和完善，对操作和人员辐射防护方面也有更优化的设计和考虑，具体如下：

配套有加热器，可以使去污试剂在室温~80摄氏度之间调整，能大大提高冲洗效果并能增加去污工艺的选择；

根据待去污设备的可选择不同接口，在进行容器去污时可以选择使用深入容器内部的旋转喷头接口，理论上可以在容器去污时无死角；

对于部分较大容器的去污，为便于去污废液的回收，在厂房内预先布置有废液回收管道。这相对于在通道布置放射性回收临时管道更为方便，同时也减少放射性去污场地的范围；

部分剂量较高的设备和阀门的操作设计有远程控制，在准备工作做完后所有的去污工作均可以远程控制，可以降低操作人员剂量；

系统中放射性较高的过滤器设计有屏蔽层，并且所有设备均为模块化设计，在可能剂量较高的地方或是设备自身设计屏蔽不够的地方可以直接在模块的框架上外挂铅皮，加强防护效果；

过滤器的设计与电站的过滤器滤芯处理设备相配套，使去污产生的主要放射性废物过滤器处理起来更加方面快捷并尽可能的减少了对人员的照射；

自动控制方面，过滤器屏蔽层外安装有辐射监控仪表。当过滤器表面的剂量超出范围时，去污工作会自动暂停。待更换剂量过高的过滤器后，再继续去污工作。可以从根本上减少去污过程的集体剂量；

SBD2的上面的这些优点一方面设备去污的效果更好，设备的更多维修工作能得以更小代价的开展，同时也使去污过程中人员的防护更为完善，去污后的废物处理更为便利。

4、SBD2移动去污设备应用分析

9SBD2设备和容器去污系统，主要用于检修前去除容器、大型热交换器、系统回路等设备的放射性污染。对此应用时主要考虑待去污设备接口、去污设备布置场地、人员剂量最优化、水源电源及气源、去污废液排放及处理和去污试剂和工艺的选择。

4.1. 去污设备接口

对于被去污的设备，至需要由对应的法兰接口即可进行相关去污操作。

4.2. 去污工艺的选择

对于非固定污染，应用9SBD2系统去污时可以直接使用SED水循环冲洗（或加热循环冲洗）。此工艺方法简单，适用于任何材料，是一种简单、方便可靠的机械去污工艺。由于有需求进行检修的设备多为非固定污染并且不需要太高的去污效率（至需要达到减少检修人员剂量的效果即可），并且此工艺最大的优点是对设备材料无任何腐蚀损耗。所以此工艺为9SBD2设备选择的主要去污工艺。

对于设备存在非固定污染和对去污效率有一定要求的可以选择草酸去污工艺进行去污。使用草酸法去污工艺进行去污时，去污剂的浓度在：5%~10%之间，pH值：在1~4，温度：室温~70度。设备厚度损失：碳钢和铝10μm/h。此去污工艺主要适用于碳钢和铝材，对于316和304不锈钢也有不错的效果，但是对于马氏体不锈钢不适合使用，去污后的去污废液可以排放至TEU系统处理。此去污工艺原则上较冲洗工艺去污效率要高，但是去污风险相对更高，尤其是对于复合材料的复杂容器等不建议使用。

综合上述分析，对于9SBD2系统，我们推荐使用SED水或加热的SED水冲洗的工艺。在必要时可以使用低浓度草酸法去污工艺。

4.3. 水源电源及气源、去污废液排放及处理

对于水源和气源可以使用厂房内布置的SED水源和SAT气源。对于电源可以分为两部分，控制和水泵电源可以使用厂房内布置的检修电源。

由于过滤净化单元的存在，去污废液原则上剂量不会太高，去污液排放前先进行测量，剂量不高是可以直接排放至就地的RPE地坑，对于剂量较大或使用草酸法去污工艺的废液排放要根据废液测量结果排放至特定的RPE地坑便于后续废液处理。

5、总结与反馈

    某核电项目采用全新的EPR机组，通过对于EPR机组去污设备的研究和调试，可以发现EPR去污系统较CPR机组更加完善，尤其是对于容器、换热器及主泵去污等方面。此去污系统设备为后续相关设备维修前的去污工作提供了一个良好的基础，同时也在进行设备去污时有了更多的方案可以选择。因此，不仅可以为设备检修创造一个更好的检修条件，也使以人为本的辐射防护理念得到了落实，极大的提高了设备检修质量水平。