材料与水化学第讲核电厂二回路水化学
核电汽轮发电机组二回路水化学浅析
核电汽轮发电机组二回路水化学浅析摘要：核电汽轮发电机组二回路是重要的回路，该回路的稳定运行有利于整个机组的安全，但因二回路的相关特性，容易发生对蒸汽发生器的腐蚀，在二回路水化上，需要对相关参数格外关注，监测参数变化并进行相关处理，防止腐蚀的发生。
关键词：腐蚀二回路水化学引言在核电汽轮发电机组二回路的蒸汽发生器中，由于蒸发使杂质浓缩。
通过连续排污虽然可降低杂质浓度，但排污率低，作用有限。
另外在流动性较差的区域，同时在热量的作用下局部过热，使这些区域的杂质进一步浓缩。
即在蒸汽发生器二次侧存在杂质的蒸发浓缩（10～100倍）和局部过热浓缩（103～106倍）两种现象。
所以，蒸汽发生器极易工作在恶劣的化学环境中，引起设备的腐蚀，蒸汽发生器U形管是二回路最薄弱的部分。
二回路水化学的主要目的就是要把对二回路设备和材料的腐蚀限制到最低限度，特别是降低对蒸汽发生器的腐蚀，防止U形管破裂而使一回路水进入二回路，导致放射性物质的扩散。
二回路水化学的基本任务为：确定化学添加调节试剂的种类和浓度；确定在回路中化学杂质的浓度限值；确定可实现的最好的化学条件减少腐蚀现象和提高安全水平。
二回路的水质处理二回路水采用全挥发处理，即向水-汽回路加入挥发性碱性物质：氨水和联氨。
氨水是挥发性碱，它既可得到碱性pH值，减少回路的腐蚀，又避免在蒸汽发生器水中浓缩，故用来处理整个水—汽回路。
联氨是一种还原剂，它一方面使Fe和Cu处在非氧化态(Fe3O4,CuO),另一方面是物理除气(凝汽器的真空除氧和除氧器的热力除氧)的补充，除去回路中少量残余氧气，其化学反应式为：结论阳离子电导率的测量可确定是否因生水进入凝汽器造成的强酸强碱盐含量（特别是Cl-）；钠的测量显示了钠的总含量，钠的总含量与强酸和游离苛性钠（碱）形式存在的钠离子有关。
在平时电厂运行过程中，需注意相关参数的变化，如果发生异常，需于尽快探明并消除蒸汽发生器污染原因，以便限制进入系统的腐蚀性元素的数量，从而有效防止蒸汽发生器和其他二回路重要设备的腐蚀，提高电厂的安全可靠性。
核电厂水化学 第8章 PWR一、二回路系统的水化学准则
表8-6 表5纠正措施
表8-7 反应堆冷却剂系统启动控制参数 （反应堆次临界工况120℃）
表8-8 反应堆冷却剂系统启动诊断参数 （反应堆次临界工况120℃）
表8-9 表8-7
和 表88的 纠 正 措 施 指 南
表8-10 反应堆冷却剂系统功率运行时控制参数（反应堆临界）
表8-11 反应堆冷却剂系统功率运行时诊断参数（反应堆临界）
8.2.1 控制目标 （1）使一回路系统和反应堆辅助系统的均匀腐蚀
减至最小，尽可能避免发生局部腐蚀开裂的可能，确 保燃料包壳和一回路系统压力边界的完整性；
（2）使腐蚀产物的产生、释放和向堆芯转移量减 至最小以控制辐射场的剂量率。
8.2.2 控制方法 （1）除硼酸外，大多数压水堆一回路冷却剂还添
加碱化剂氢氧化锂，也有添加氨水或氢氧化钾的，如 前苏联的VVERs型压水堆、我国的田湾核电厂。其目 的是使一回路系统的材料均匀腐蚀减至最小和尽可能 避免局部腐蚀开裂。
（6）行动基准3 在运行过程中，如水化学的参数超过了行动基准3 规定的限值，从工程经验判断，继续运行将对核电厂极 为不利，为此规定如一个参数超过行动基准3的限值， 则应采取措施为： 1）迅速地有秩序的停堆，并尽可能利用其他手段 使冷却剂温度降至1200C。 2）由于达到行动基准3规定的条件迫使反应堆停堆 之后，应该对此事件进行技术上的审评，一定要求采取 相应的纠正措施后，反应堆才能重新启动。
还要采取措施减少诸如氯离子、氟离子等侵蚀 性元素进入主冷却剂。
对压水反应堆，应向主冷却剂中添加一定量的氢 气，抑制水的辐射分解而产生的氧，使氧含量降低到 允许值；对VVERs型压水堆，靠连续不断的或周期性 的向冷却剂加氨经辐射分解产生的氢来抑制水的辐射 分解。
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究核电厂的二回路水化学沉积与腐蚀问题是一个长期存在并需要重视的问题。
二回路是核电厂中的重要装置之一，它是将核反应堆中产生的热能转化为电能的关键部分。
二回路水化学沉积与腐蚀问题的存在会直接影响核电厂的正常运行和安全性能。
二回路水化学沉积是指在二回路中水中所携带的化学物质沉积在管道、换热器等设备表面形成结垢。
这些化学物质包括溶解氧、碳酸盐、硅酸盐、含铁离子等。
水化学沉积会导致管道内径减小、流动阻力增加，进而降低二回路的传热效率，并增加冷却剂系统的压力损失。
严重的话，还会导致管道堵塞，影响冷却剂循环。
对二回路的水化学沉积进行研究和防控非常重要。
针对二回路的水化学沉积问题，研究者们主要采取了以下措施。
根据不同水化学沉积的物质特性，制定具体的清洗方案。
对于溶解氧引起的氧化铁沉积，可以采用还原剂进行清洗。
加强二回路水质管理，控制化学物质的含量，防止沉积物的形成。
如在二回路中添加缓蚀剂，控制水中溶解氧的含量。
定期对二回路进行检测，监测管道内的结垢状况，及时采取清洗措施。
除了水化学沉积问题，二回路还存在着腐蚀问题。
二回路中的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
化学腐蚀是由水中的化学物质直接与金属表面发生反应，导致金属在水中溶解。
电化学腐蚀则是由于金属表面的电位差引起的一种腐蚀形式。
腐蚀会使二回路内金属材料失去原有强度，可能导致管道破裂，并且会使管道内金属溶解物质进入冷却剂中，增加冷却剂中有害物质的含量。
对于二回路的腐蚀问题，研究者们也提出了一系列应对措施。
选用耐腐蚀性好的金属材料。
采用不锈钢、镍基合金等材料制作二回路的管道和设备。
尽量减少二回路中的气泡和悬浮固体物质的存在，以减少局部腐蚀的发生。
经常进行腐蚀监测和防护，对于有蚀点和腐蚀倾向的区域加强防护措施，如涂覆防腐涂层或加装防腐保护层。
二回路水化学沉积与腐蚀问题对核电厂的安全和运行效率具有重要影响。
通过制定具体的清洗方案、加强水质管理、定期检测和采取防护措施等措施，可以有效地防控二回路的水化学沉积与腐蚀问题。
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究核电厂的二回路是核反应堆系统中重要的部分之一，其主要作用是将蒸汽从汽轮发电机中释放，凝结成水回收利用。
而二回路中的水化学沉积和腐蚀问题对于核电厂的安全性和稳定性有着至关重要的影响。
二回路中的水化学沉积主要是指在水中溶解的离子沉积在管壁上形成的沉积物。
这些沉积物会在管道内形成结垢，降低传热效率，阻塞管道，还会导致系统压力的升高和机械设备的损坏。
造成二回路水化学沉积的主要原因是水中溶解的氧、硅、铁、钙等离子的存在。
当水中某些离子的浓度超过了其饱和度时，就会形成沉淀物而影响系统运行。
为了预防二回路水化学沉积问题的发生，首先需要对水进行化学分析，了解水中各种离子的浓度分布情况。
此外，在水循环系统中添加缓蚀剂、清洁剂等化学药剂可以起到很好的预防作用。
还可以通过定期清理、冲洗管道等方法，延长管道的使用寿命，降低二回路水化学沉积的发生。
二回路中的水腐蚀问题是指在水和构成管道、泵和阀门等设备的金属材料之间发生的化学反应。
水中的氧、二氧化碳和微量的杂质可与金属材料发生腐蚀反应，导致管道、泵、阀门等设备的损坏。
造成二回路水腐蚀的原因主要是水的酸碱性和氧气浓度。
在酸性条件下，金属表面容易被侵蚀，而在碱性条件下，水会发生不均匀的腐蚀，形成点蚀、裂缝等。
为了解决二回路水腐蚀问题，可以采取多种措施，如在水循环系统中添加腐蚀抑制剂，并控制水循环中的酸碱度和氧气浓度。
同时，定期进行管道、泵、阀门等设备的检查和维修，及时更换老化设备，在二回路水中添加适当的杀菌剂等措施。
总结二回路水化学沉积和腐蚀问题对于核电厂的运行安全和设备的寿命有着至关重要的影响。
为了预防这些问题的发生，需要对水进行化学分析，加强管道、泵、阀门等设备的维护保养，增加水中缓蚀剂、腐蚀抑制剂等药剂的投加量。
通过这些措施，可以有效地保障核电厂的安全和稳定运行。
核电厂二回路系统水化学控制优化
2020年第24期/总第318期0引言核电厂二回路良好的水化学工况取决于系统设计、结构、设备材料等，在电厂设计完成投运后水化学管理就成了水质控制的关键手段。
近几年，随着对二回路系统水化学控制的不断改进，二回路系统水质已得到明显改善，减少了二回路系统设备的腐蚀，保障着核电厂的安全稳定运行。
1二回路水化学控制优化1.1水化学管理理念提升二回路系统化学控制的目的是降低系统设备的腐蚀，减少腐蚀产物转移到蒸汽发生器内，降低蒸汽发生器二次侧的杂质离子浓度，改善传热管的缝隙化学环境，从而避免蒸汽发生器传热管的晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。
目前，核电厂水化学管理的关键已经从控制水质的不超标转变为尽量降低系统杂质离子的含量。
因为只有在系统使杂质离子控制在尽量低的水平，才能有效地降低二回路系统的腐蚀，防止蒸汽发生器传热管的腐蚀开裂。
[1]核电厂化学人员对重要系统的关键参数建立了趋势跟踪，全面了解电厂的化学状态，当实验室检测的化学参数与前几次数据结果和化学控制规范指标比较时，发现化学数据超出期望值/控制值或者对比近几次分析数据有明显异常或者有劣化趋势，则立即确认取样的代表性和分析结果的准确性，比较在线仪表与化学离线分析数据，以判断超值数据的正确性，再结合系统设备的运行状况变化，判断是否为化学偏离或异常，如判断为化学偏离或异常则根据化学异常管理流程，立即汇报处理并分析出现异常的原因，根据纠正行动的等级采取相应的纠正措施，在规定的纠正时间内将化学参数恢复到正常的化学控制值范围内。
对于长期存在的异常情况，化学人员联合运行、维修人、设备管理人员成立了专项工作小组，共同商讨对策，研究解决，分析化学异常的原因，并决策下一步的纠正行动，直至异常化学参数恢复到正常控制值范围内。
核电厂二回路系统水化学控制优化昌桐刘慧宇郑文君摘要核电厂二回路水化学控制在电厂运行过程中起到关键作用，良好的水化学控制方法可以最大限度地降低二回路系统设备特别是蒸汽发生器的腐蚀，提高核电厂运行的安全性和可靠性。
核电厂二回路系统水化学控制优化
核电厂二回路系统水化学控制优化摘要：核电厂二回路水化学控制，在核电厂运行中起着十分关键的作用，科学合理的控制方法，能够避免二回路系统设备受到侵蚀，保证其运行的稳定性与安全性。
基于此，文章对核电厂二回路系统水化学控制进行的优化展开了分析，从而实现改善水质的目的。
关键词：核电厂；二回路；水化学控制核电厂二回路的水化学工况，会受到多方面因素的影响，包括系统设计合理与否、结构科学与否以及设备材料质量等。
核电厂设计完成并正式投入使用之后，水化学管理就成为了控制水质的核心内容。
近些年，我国核电厂建设规模进一步扩大，很多技术人员针对二回路系统的水化学控制展开了深入研究。
系统设备受腐蚀的情况大大减少，水质也得到了改善，能够为核电厂稳定运行创造良好条件。
1核电厂二回路水化学控制优化1.1水化学管理理念对核电厂二回路系统进行化学控制的主要目的在于，以免系统设备受到腐蚀，延长使用寿命，避免腐蚀产生物进图到蒸汽发生器中。
做好二回路系统的优化工作，还能够为传热管创造良好的运行环境，避免在应力和腐蚀作用下开裂，影响整体运行效果。
过去受到技术、资金等方面因素的影响，核电厂在水化学管理方面的要求相对来说比较低，仅仅以控制水质不超标为主。
新形势下，除了要保证水质之外，还需要尽可能降低系统中杂质离子的含量。
杂质离子含量和系统受腐蚀程度是正比例关系，换言之，杂质离子含量越高，系统受腐蚀就会越严重，这也是管控的重点内容。
对于核电厂的化学人员而言，在二回路系统水化学控制优化方面，针对关键参数需要建立完善的跟踪机制，实时掌握化学状态和具体数据。
将收集得到的信息和标准值进行分析，或是和实验室检测的化学参数、数据结果予以对比。
如果发现化学数据和期望值相差过大，或是近几次试验得到的数据有明显的波动，则应该关注样品选择是否具有代表性。
收集在线仪表与化学离线数据，以此为基础来判断超值数据是否正确。
根据系统设备的实际运行状况，判断是否出现化学偏离，如果确定为化学偏离或异常，则严格按照化学异常的流程进行管理与纠正。
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究随着核电站建设的增加，核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题引起了广泛关注。
本文对核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题进行了研究，并分析了研究结果。
核电厂二回路主要由蒸汽发生器、汽轮发电机和冷却水系统组成。
在运行过程中，二回路水中会存在大量的离子和微粒子，如Cl-、SO42-、Fe2+、SiO2等。
这些离子和微粒子会随着循环水流动在系统内沉积和堆积，导致系统内出现水化学沉积。
同时，这些离子和微粒子还会与金属管道和设备表面发生化学反应，导致系统内腐蚀的发生。
为了研究核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题，本文采用了多种方法。
首先，对二回路中的水化学成分进行了分析和测试，得到了二回路水的离子浓度和微粒浓度数据。
其次，对系统内主要金属材料的材料特性和耐蚀性进行了研究和测试。
最后，采用微观和宏观相结合的方法对二回路水化学沉积和腐蚀现象进行了观察和分析。
研究结果表明，二回路中主要的水化学成分是Cl-、SO42-、Fe2+、SiO2等。
其中Cl-和Fe2+是主要的腐蚀离子，SO42-和SiO2是主要的沉积物。
系统内的管道和设备主要由碳钢、不锈钢和铜合金等材料组成。
在常温常压下，这些材料都具有一定的抗蚀性能。
但是，在高温和高压下，系统内的水化学沉积和腐蚀问题将更加明显。
本文还分析了二回路水化学沉积和腐蚀问题的影响因素。
主要包括水质、水温和水压等因素。
其中水温是影响二回路水化学沉积和腐蚀问题最重要的因素之一。
在高温下，水中的离子和微粒子会更容易沉积在系统内，同时金属材料的抗蚀性能也会下降。
因此，在核电站的设计和运行过程中，应该注意控制二回路水的温度和水质，以减少水化学沉积和腐蚀的发生。
总之，核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题是一个比较复杂的问题。
需要综合考虑水化学成分、金属材料特性、水温水压等因素进行研究和分析。
通过控制水质和温度等措施，可以有效减少二回路水化学沉积和腐蚀的发生，确保核电厂的安全运行。
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究
核电厂二回路水化学沉积与腐蚀问题研究核电厂的二回路循环水系统是核反应堆的重要组成部分，而水化学沉积与腐蚀问题是该系统中存在的主要问题之一。
针对这一问题，本文针对二回路水化学沉积与腐蚀问题展开研究。
首先，我们需要了解二回路循环水系统的工作原理。
核反应堆中的燃料产生热量，该热量用于蒸汽发生器中的水沸腾，进而产生大量的蒸汽。
这些蒸汽进入涡轮发电机并驱动发电机运转。
在驱动发电机工作的过程中，蒸汽失去热量，并在凝汽器中凝结成水，然后被回收到蒸汽发生器中进行循环。
而这个过程中，次级回路（也就是二回路）的循环水起到了核反应堆和蒸汽发生器之间的热量传递介质作用。
在这个过程中，二回路循环水必须具有一定的化学质量指标，以确保工作正常。
二回路循环水的化学成分包括离子水质、酸碱中和度、氧化还原电位以及硬度等指标。
这些化学成分必须严格控制，以避免产生化学沉积和腐蚀等问题。
化学沉积主要包括硅酸盐、钙碳酸盐、铁锈和锈渣等。
这些沉积物的产生往往与水中气体、离子含量、pH值、水温等因素密切相关。
化学沉积物长时间积累在二回路的管道内部会形成结垢和水垢，大大降低水的流量和传热效率，甚至会导致管道炸裂或堵塞等安全事故。
腐蚀主要包括管壁腐蚀和金属腐蚀。
由于二回路主要由不锈钢、铜、镍等金属材料组成，这些金属材料在高温和高压环境下很容易发生腐蚀。
而腐蚀产生的金属离子会使水化学成分发生变化，进而引发化学沉积。
因此，在二回路中必须采取有效措施保护金属材料免受腐蚀。
针对这些问题，目前国内外有很多研究和解决方案。
其中，通过研究不同水化学指标对化学沉积和腐蚀的影响，对水化学指标进行优化和调整是重要的解决方法之一。
例如，在组成方面，可以通过加入缓冲剂、螯合剂等来控制水化学成分。
在水处理过程中，可以采用磁化水处理等技术，来减少水的下垢倾向性。
同时，在设备运行中，应该及时保养和清理设备，预防和消除管道积垢和结垢。
总结来说，核电厂的二回路水化学沉积与腐蚀问题是一个复杂而重要的问题。
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注意：根据系统设备的材料综合分析
回路系统设备 Steam Cycle Components
HP Turbine Moisture Separator/Reheater LP Turbines
Generator
Condenser
Condensate
Steam Generator
Feedwater
HP Heaters
Deaerator
LP Heaters
热交换器管束、壳侧和管道的材料
Materials of Construction – Heat Exchanger Tubes, Shells and Piping
冷凝器 管束 壳体和管板 低压加热器 LP Heaters 管束 壳体和管板 管束 壳体和管板 管束 壳体和管板 抽气管线 海军铜, 铝铜, Cu-Ni合金, 不锈钢, 钛合金 碳钢, 铝铜 Cu-Ni 合金, 不锈钢 碳钢 碳钢, 不锈钢 碳钢 碳钢, 不锈钢 碳钢 碳钢; 不锈钢替换件
SG二次侧壳体内表面涂有M1防腐涂层，主要成份为环己胺 (C6H11-NH2)，其中含有较高浓度的氯离子 按照《蒸汽发生器去除防腐程序》要求，SG二次侧第一次注 入容积2/3的60℃以上的热水浸泡后排空，第二次再注满热水 浸泡后排空，重复直至防腐层去除干净 2003年11月，俄调试单位(ATE)在对SG二次侧去防腐冲洗过 程中，对1号SG按照程序要求冲洗两次，而对其余3台只注水 冲洗一次
高压加热器 HP Heater
汽水分离再热器
蒸汽发生器的材料
Materials of Construction – Steam Generators
Steam separators- carbon steel, 300-series stainless steel Anti-vibration bars - carbon steel, stainless steel Tube bundle – Alloy 600TT, 690TT, 800Mod, Monel 400 Tube support structure - carbon steel, 400-series stainless steel Shell and shroud - carbon steel
张春明，宋琛修，侯伟，赵鹏宇. 核安全, 2006.2
田湾核电站SG传热管腐蚀根本原因
蒸汽发生器防腐违反了俄罗斯国家标准ΓOCT9.01478的规定
未对SG传热管外表面采取任何防腐措施，无法避免外界环境 污染SG传热管，从而导致海边含氯环境下的腐蚀
SG冲洗过程违反了操作规程，导致传热管外表面氯离 子超标
海水, 河水, 湖水, 冷却塔(闭式冷却水)
水处理车间 Water Treatment Plant (WTP)
澄清, 砂滤, 除盐(除盐床、反渗透)，给水抛光 给水中主要的Si的来源为WTP 腐植酸可以以有机氯、有机硫等产物形式通过水处理系统，在蒸汽 发生器中分解为腐蚀性的Cl-, SO42除盐床和反渗透系统的再生药剂也可能通过阀门的泄漏、误操作等 原因进入给水系统
随着树脂被转化为胺型，树脂对Na+ 选择性下降 树脂再生后残余离子脱落或泄漏 树脂的失效、降级
二回路水质对蒸汽发生器的影响
Impact on Steam Generator Performance
在传热管束上的沉积影响 传热特性 给水中的腐蚀产物在蒸汽发生 器中的沉积
在管支撑板上的沉积会 增加流动阻力，影响水 力特性 水中的杂质会在水流不 畅的部位，如管板、管 支撑板缝隙等处浓缩、 沉积，形成腐蚀性环境
二回路水化学
水化学与材料相容性 水化学控制
水化学控制的目的和意义
二回路水化学控制的主要目的是： 保护蒸汽发生器传热管不受二次侧水的腐蚀(应力腐蚀开裂)，防止 积垢(添加分散剂)。 防止给水管道腐蚀速率过快(流动加速腐蚀，FAC)。 闭式冷却水系统水化学控制： 防止设备腐蚀：添加防腐剂、缓蚀剂
70% - 80% 沉积在管束 和管子支撑板上
10% - 15% 沉积在管板
一般只有 10% 被排 污流带走
田湾核电站蒸汽发生器
田湾核电站采用俄罗斯WWER-428型反应堆
4台卧式蒸汽发生器(每台10978根Φ16×1.5mm奥氏体 08X18H10T不锈钢U型传热管)
张春明，宋琛修，侯伟，赵鹏宇. 核安全, 2006.2
田湾核电站蒸汽发生器传热管腐蚀问题
2003.12.15~2004.1.15, 对一号机组4台SG传热管冷态试验后 第一次设备检查时，抽取10％传热管共4884根进行涡流检查， 除1号SG外，其它三台中123根传热管上发现130个异常信号， 俄方错误判断为铁磁性污染，认为热试后会正常 2004.4.30日热试结束，进入第二次检查，从5.1开始，经饿核 动力检修公司、NIKIMT、克罗地亚INETEC公司和法国 Framatome公司多次复检，确认缺陷确实存在 2004.6.9江苏核电向核安全局递交《蒸汽发生器传热管涡流检 查发现异常信号事件报告》 为查明情况，江苏核电对一号机4台SG进行了100％长度涡流 检查，除1号SG外，其余3台SG共发现717个异常信号 2004.6.24～30日，2号SG割管检查结果表明，传热管缺陷为氯 致应力腐蚀裂纹。
冷凝水抛光
Condensate Polishing Nhomakorabea
凝水抛光系统主要用于海水冷却系统，以去除因冷凝器的泄 漏而引入的杂质 凝水抛光系统采用阴阳混床树脂
Resin-H+ + Na+ Resin-Na+ + H+ Resin-OH- + Cl- Resin-Cl- + OH-
用于控制pH值的胺类添加剂也被 H+交换, 会降低树脂对Na+ 离子的选择性 凝水系统的泄漏(污染)来源:
二回路给水中杂质的来源
Sources of Feedwater Impurities
冷凝器冷却水的泄漏(向内)
通过缝隙、点蚀孔、裂纹等 带入非全挥发的无机盐，这些无机盐会在蒸汽发生器的缝隙处沉积，并 影像pH值 通常，阳离子主要为 Na+, K+, Ca2+, Mg2+; 结污的主要成份 酸性的离子：Cl-, F-, SO42- , CO32-, PO43- , SiO32-; 腐蚀性 冷却水中的杂质取决于水质来源