宋逢兵
摘 要PTR001DE为混合树脂，更换树脂投运后会吸附硼，导致系统硼浓度降低，运行技术规范规定乏燃料水池或换料水箱硼浓度低于2300ppm時会产生不可用（以下简称I0），可能会导致违反技术规范。本文分析了PTR更换树脂对乏燃料水池、换料水箱、反应堆水池硼浓度的影响，对更换树脂导致的硼浓度降低提供了参考值。
关键词更换树脂;硼浓度;不可用;技术规范
1 PTR系统简介
秦山第二核电厂PTR（反应堆换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统）的作用主要是保证乏燃料元件贮存池的持久冷却、反应堆换料水池的注水、排水和净化，为核燃料厂房的乏燃料水池和反应堆厂房的反应堆换料水池服务。除此之外，PTR系统还具有安全功能：保持乏燃料水池内乏燃料组件处于次临界状态;事故情况下，通过RCV系统向RCP系统紧急提供1560m3的2400±100ppm的硼酸溶液;提供屏蔽水层，对操作人员提供辐射防护;RRA退出运行工况下，保持RRA系统充满2400ppm的硼水，防止一回路误稀释。其系统简图如图1。
PTR001DE接在循环泵PTR001/002PO的出口处，循环的一部分水经过过滤器（001FI）进入除盐器（001DE），再经过另一过滤器（002FI），返回到循环泵的吸入口。其主要功能是净化乏燃料水池、换料水箱、反应堆水池，去除水中的腐蚀产物、裂变产物、和悬浮在水中的颗粒，以保持水中良好的能见度和降低放射性水平。净化流量由设置的孔板来测量，还可根据经过过滤器和除盐器的压降变化定期调整阀门（121VB）来控制。净化设计流量为60m3/h，最大不超过65m3/h。过滤器（001FI）能将>5um的悬浮颗粒过滤掉，过滤器（002FI）可防止除盐器树脂进入回路。进入除盐器的最高允许温度为60℃。
2 树脂硼饱和
PTR001DE树脂失效后，需更换新树脂，新树脂投运后会吸附硼，导致系统硼浓度降低。树脂更换后投运，通过一定量的溶液，树脂对硼的吸附即达到饱和状态。试验表明，硼溶液通入5倍树脂体积时，流出液中才能测到硼;通入11倍体积时，树脂趋于饱和，树脂对硼元素的吸附接近平衡。硼饱和吸附曲线如图2所示。
3 换树脂导致系统硼浓度下降理论计算
PTR001DE树脂体积为1.5m3，11倍体积即为 1.5*11=16.5m3，不考虑管道体积，保守假设16.5m3硼水的硼全部被树脂吸收，以及原树脂床中的1.5m3清水进入系统情况下，对乏燃料水池、换料水箱、反应堆水池硼浓度下降情况分别进行计算。
3.1 乏燃料水池
3.2 换料水池
3.3 反应堆水池
4 PTR001DE更换树脂导致硼浓度下降实例
2014年11月，4PTR001DE更换树脂后，4PTR乏池硼浓度由2204ppm下降为2168ppm，降幅为36ppm。2017年5月，3PTR001DE更换树脂后，3PTR001BA（换料水箱）硼浓度由2391ppm下降为2366ppm，降幅为25ppm。由此可见，理论计算与机组实际情况非常接近。
5 技术规范对乏燃料水池、换料水箱、换料水池硼浓度的规定
《秦山第二核电厂3、4号机组运行技术规范》对乏燃料水池硼浓度的规定为：在所有状态下硼浓度都要求在2300ppm-2500ppm之间，如果小于2300ppm或大于2500ppm，都会导致产生一个第二组I0;对换料水箱PTR001BA硼浓度的规定为：正常冷停堆以上状态，硼浓度都要求在2300ppm-2500ppm之间，如果小于2300ppm或大于2500ppm，都会导致产生一个第一组I0，在正常冷停堆及以下状态，对硼浓度无要求;对反应堆水池硼浓度的规定为：反应堆水池只有在维修冷停堆、换料冷停堆、反应堆完全卸料状态下才有水，且其为一回路水，在维修冷停堆、换料冷停堆状态下硼浓度要求必须维持在2300-2500ppm之间，否则就是违反技术规范，在反应堆完全卸料状态下无要求。由此可见，乏燃料水池、换料水箱、反应堆水池硼浓度下降有违反技术规范的风险。
6 结论
PTR001DE更换树脂投运后硼饱和导致乏燃料水池、换料水箱或反应堆水池硼浓度下降幅度在20-40ppm之间，乏燃料水池由于总体积最小，硼浓度下降幅度最大。现阶段由于机组水质较好，PTR001DE更换树脂的操作频率很低，运行人员和化学人员应充分重视PTR001DE更换后硼吸附效应的影响，建议：（1）改变操作方法，新树脂装填前先用2400ppm左右的硼水浸泡，硼饱和后再装入混床;（2）维持现方式，在PTR001DE更换树脂的典型操作票风险分析中添加新树脂硼饱和会导致系统硼浓度降低20-40ppm的风险提示，投运前要求化学人员对在线水箱硼浓度进行取样，并要求运行人员记录并核对该硼浓度，如果硼浓度偏低则需补硼后再投运，防止投运后硼浓度低于技术规范要求值，避免违反技术规范。
参考文献
[1]严卫龙，胡向盟.核级树脂硼饱和状态下的动力性能试验.辐射防护通讯，2015（2）.
[2]秦山第二核电厂3、4号机组运行技术规范（000.13版）.
