压水堆核电站一回路加锌原理及其工艺
熊书华，朱志平，荆玲玲，张辉，刘婷
（长沙理工大学，湖南 长沙 410114）
[摘 要] 压水堆一回路冷却剂系统中加锌能有效降低辐射剂量率，并抑制一回路应力腐蚀破裂（PWSCC）的发生。本文介绍了加锌的原理，从加锌浓度、加锌形式及其测定方法、加药位置这几方面对加锌工艺进行了论述，并分析了加锌开始前及加锌运行中所监测的参数及参数超标时所采取的相应措施。
[关键词] 压水堆，一回路，加锌，原理，工艺
Zinc Application fundamentals and Technique in Primary loop for PWR Power Plant
XIONG Shu-hua, ZHU Zhi-ping, JING Ling-ling, ZHANG-Hui, LIU Ting
(Changsha university of science & technology, Changsha City, 410114 )
ABSTRACT：Zinc injection into the reactor coolant system (RCS) of pressurized water reactors (PWRs) has benefits for
significantly reducing both radiation and primary water stress corrosion cracking (PWSCC). In the paper, the fundamentals of zinc
application are introduced, the technique of zinc injection is discussed, including the zinc concentration, the forms of zinc and
analysis methodology and injection location. Meanwhile the monitored parameters and response considerations for exceeding
parameter ranges prior to initiation of zinc injection and during power operation are analyzed.
KEY WORDS：Pressurized water reactor; Primary water; zinc injection; fundamentals; process
1 前言
在压水堆（PWRs）核电厂中，一回路应力腐蚀破裂（PWSCC）是尤为重要的一种局部腐蚀形式，其直接威胁设备的服役寿命，严重时将迫使反应堆停止运行[1]；且停堆时，由于活性区内或其附近材料的感生放射性，辐射剂量率显著增加，影响一回路系统压力边界的完整性。为确保核电厂安全经济运行，核工作人员一直致力于寻找减缓这些安全隐患的措施。
通过大量的试验发现，在一定条件下，锌能减缓这些安全隐患。八十年代后期，最先在沸水堆中开始实施加锌，其加入的浓度为5-15μg/L，运行结果表明锌对降低辐射场有显著效果。八十年代后期，人们才意识到沸水堆中的加锌工艺也可以应用在压水堆中。1989 年至1992 年，西屋公司一直对模拟PWR 一回路冷却剂进行加锌研究。1994 年6 月至1995 年3 月，在Farley 2 机组的第10 个燃料周期开始进行压水堆的首次加锌试验，试验中向反应堆冷却剂系统（RCS）中加入40μg/L 的锌，由于加锌周期的限制及检测的不确定性，无法肯定加锌能否显著减缓蒸汽发生器600 合金管道上的PWSCC。但是，通过对暴露在锌中的蒸汽发生器管道内表面上的尖晶石氧化物腐蚀膜进行表征，证实大量的锌已经进入腐蚀膜中，而西屋公
司的实验室测试结果已表明，当锌进入腐蚀膜时，600 合金的耐PWSCC 的性能显著增强。1996 年，德国Biblis B 机组加入5μg/L 贫锌（64Zn 含量低于48.6%（原子质量）的锌的化合物），以减少停堆剂量率，并延长系统放射性净化的周期[2]。随后，越来越多的机组开始加锌（见图1），锌这一添加剂已经逐渐得到核电工作人员的认可。2006 年10 月，全球已有37 家单位都向PWRs 的RCS 中实施加锌工艺，其中近75%的电厂加锌主要是为了降低辐射剂量率，其余的是为降低PWSCC。美国电力研究院（EPRI）制定的加锌导则第一版于2006 年正式发布，其推荐将锌视作降低所有压水堆机组停机剂量率，并减缓一回路应力腐蚀破裂的潜在措施
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