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贵宾会员zhuh提供----压水堆核电站二回路水化学工况特性分析

朱志平，熊书华，荆玲玲 ，李宇春，张辉

（长沙理工大学，长沙，410004）

[摘 要] 本文概述了压水堆核电站二回路水化学工况的发展历程，分析了二回路中曾经或正在执行的水质调节方法如磷酸盐处理、全挥发性处理、吗啉水工况、乙醇胺水工况及复合胺水化学工况的实施要点、控制指标、及具体应用效果。简述了摩尔比控制、高浓度联胺、添加缓蚀剂及控制腐蚀产物迁移等二回路水化学工况最新发展状况。

[关键词] 二回路水工况，压水堆，标准，pH 值

ZHU Zhi-ping, XIONG Shu-hua , JING Ling-ling , LI Yu-chun, ZHANG Hui

（Changsha University of Science & Technology, Changsha, 4100047)

ABSTRACT：The development process of secondary water chemistry in PWR is summarized in this paper. The implementation

main points , control standards and application effect for phospate treatment, all volatile treatment , morpholine treatment,

ethanolamine treatment and compound amine treatment are analysed, which had been used or being used now in PWR secondary

water chemistry. Meanwhile, the recent developing status for secondary water chemistry such as Molar Ratio Control, Elevated

Hydrazine, Adding Chemicals to Inhibit Corrosion and optimization method is briefly described also.

KEY WORDS：Secondary Water chemistry; Pressurized Water Reactor, standard; pH value

1 概述

保证压水堆核电站二回路水汽系统中金属表面氧化物致密性与完整性，降低金属腐蚀速度，减少凝结水、给水系统中腐蚀产物向蒸汽发生器（Steam Generator，SG）迁移量，这是压水堆二回路水化学工况调控目的所在。二回路设备主要包括：蒸汽发生器二次侧、汽轮机、汽水分离再热器、给水加热器、除氧器、凝汽器及二回路水汽管道等；蒸汽发生器是连接一回路、二回路的枢纽（SG 既属于一回路也属于二回路），是反应堆热量传输、给水蒸发及产生高温蒸汽的关键设备，在SG 二次侧因为蒸发浓缩及支撑板（TubeSheetPlate,TSP）等处腐蚀产物与淤渣堆积，在滞流区、缝隙区局部存在杂质的蒸发浓缩（10～100 倍）和局部

过热浓缩（104 ～108 倍）现象，诱发各种类型的腐蚀，如局部耗蚀、凹陷、点蚀、微震磨损、晶间腐蚀/应力腐蚀破裂（InterGranular Attack/Stress Corrosion Crack, IGA/SCC）等；SG 二次侧的U 形传热管，是二回路中最薄弱的部分，SG 水化学控制就是要使水质的腐蚀性降到最低，防止U 形管破裂而使一回路水进入二回路（从而消除一回路放射性扩散），降低或消除U 形管因腐蚀引起的泄漏及停堆检修故障，保证核电站安全、经济运行。

SG 补给水的高品质是消除二回路材质腐蚀的基本要求，如Na+、SO42-的浓缩及缝隙中高酸性条件会导致U 形管传热管产生IGA/SCC ，Cl-的浓缩会导致U 形管和碳钢支撑板产生点蚀，支撑板孔隙被腐蚀氧化物堵塞时，引发U 形管产生凹陷，O2 的存在加剧了点蚀和凹陷过程，同时O2 也是镍基合金应力腐蚀破裂加速的原因之一，铁、铜及其氧化会加速二回路系统的腐蚀，因此，需要严格控制SG 补给水杂质含量。

但高品质SG补给水并不能达到防止二回路金属腐蚀的目的，因为金属的腐蚀速度决定于水的氧化还原电位（oxidation-reduction potential，ORP），因此，二回路水化学工况就是加入各种碱化剂（如磷酸盐、氨、吗啉、乙醇胺及各种先进胺），调节水的pH值及氧化还原电位，达到减轻或防止金属腐蚀的目的。

压水堆核电站从投运到上世纪70 年代中期，二回路水化学工况一直采用的是协调磷酸盐处理（congruent phosphate treatment,CPT），因为支撑板处的耗蚀（wastage）问题，从1975 年开始，改为氨与联氨的全挥发处理（All Volatile Treatment, AVT），因为凹陷腐蚀（dent corrosion）、氨的汽液分配系数大及湿蒸汽系统流动加速腐蚀（Flow-Accelerated Corrosion，FAC）问题，上世纪80 年代开始采用吗啉水工况（Morpholine, MPH），因为吗啉的热分解问题，上世纪90 年代采用乙醇胺水工况（Ethanolamine , ETA）处理，90 年代后期采用先进胺如甲氧基丙胺（Methoxypropylamine ，MPA）、二甲胺（Dimethylamine , DMA）

等，同时，还进行了硼酸处理，摩尔比控制，加钛缓蚀剂，加分散剂等新颖处理方法。表1 给出了压水堆二回路水化学工况应用及简评，图1 给出了二回路水化学进展。