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    在核電廠的正常運(yùn)行過(guò)程中，由于正常運(yùn)行的損耗、機(jī)械損傷、腐蝕、疲勞等因素會(huì)導(dǎo)致電廠設(shè)備的性能下降，從而可能導(dǎo)致設(shè)備失效，進(jìn)而引起冷卻劑泄漏。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究已經(jīng)表明，由于一回路硼酸腐蝕、盈利腐蝕等原因?qū)е路磻?yīng)堆冷卻劑壓力邊界發(fā)生很小的泄漏，這類(lèi)泄漏可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展升級(jí)為失水事故的風(fēng)險(xiǎn)。

    根據(jù)美國(guó)核電廠標(biāo)準(zhǔn)審查大綱3.6.3的要求，破前漏( leakage before break，LBB)技術(shù)的應(yīng)用前提是設(shè)置泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。因此，根據(jù)RG l.45 - 2008[l]的要求，必須為核電廠設(shè)計(jì)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文首先分析了RC l.45 - 2008的要求，然后對(duì)比它與RC l.45 -1973'21的差異，最后對(duì)國(guó)內(nèi)核電廠泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的方法進(jìn)行探討。

1 RG l. 45 - 2008主要監(jiān)測(cè)要求

1.1泄漏定義

    根據(jù)RG l.45 - 2008，泄漏可以分為兩類(lèi)，即可識(shí)別泄漏和不可識(shí)別泄漏。

    可識(shí)別泄漏是指可收集、可衡量或從已知的泄漏源頭發(fā)生的泄漏。不可識(shí)別泄漏是指可識(shí)別泄漏以外的其他泄漏，主要指反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的泄漏。

    泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象是針對(duì)不可識(shí)別泄漏。

1.2主要監(jiān)測(cè)要求

    RG l.45 - 2008從監(jiān)測(cè)泄漏和確定其泄漏源的方法、監(jiān)測(cè)方法性能要求、抗震鑒定要求、泄漏管理要求等四個(gè)方面介紹了對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

(1)監(jiān)測(cè)泄漏和確定其泄漏源的方法

    RC l.45 - 2008推薦了下列方法確定不可識(shí)別泄漏的泄漏率：

    ①疏水坑（罐）液位或流量監(jiān)測(cè)；

    ②氣載粒子放射性監(jiān)測(cè)；

    ③氣載氣體放射性監(jiān)測(cè)；

    ④安全殼大氣濕度監(jiān)測(cè)；

    ⑤安全殼大氣壓力和溫度監(jiān)測(cè)；

⑥空氣冷卻器冷凝水流量監(jiān)測(cè)。

   此外，為了確定不可識(shí)別泄漏的泄漏源，RC l.45 - 2008推薦了下列方法：

    ①特定設(shè)備表面安裝濕度探測(cè)器的方法；

    ②特定設(shè)備表面安裝聲發(fā)射探測(cè)器的方法；

    ③通過(guò)安裝在安全殼內(nèi)的耐輻照攝像機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

(2)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能

    ①探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間要求。除了一些特殊情況，例如在機(jī)組剛啟動(dòng)運(yùn)行最初的幾周之內(nèi)，所有的監(jiān)測(cè)方法應(yīng)該能夠在th或者更短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到泄漏率為3.8 Umin的不可識(shí)別泄漏。

    ②信號(hào)關(guān)系和校準(zhǔn)。測(cè)量的信號(hào)應(yīng)轉(zhuǎn)換為泄漏率，并實(shí)時(shí)地送到主控室顯示。此外，為了確保監(jiān)測(cè)信號(hào)的可靠性，可以對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)試和校驗(yàn)。

    (3)抗震鑒定

    因?yàn)楹穗姀S可能在地震期間和地震后仍然繼續(xù)運(yùn)行，泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在地震期間和地震后仍然需要保持其功能。當(dāng)電廠發(fā)生安全停堆地震后，對(duì)于操縱員而

言評(píng)估安全殼內(nèi)的狀態(tài)是非常重要的。因此，對(duì)于泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，至少有一種監(jiān)測(cè)方法在安全停堆地震之后仍然能夠評(píng)估安全殼內(nèi)的泄漏狀態(tài)。

(4)泄漏監(jiān)測(cè)管理

    ①反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中有重大風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的泄漏監(jiān)測(cè)：電廠應(yīng)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的關(guān)鍵設(shè)備的泄漏。對(duì)于現(xiàn)在運(yùn)行的反應(yīng)堆而言，關(guān)鍵的反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界設(shè)備包括但不限于反應(yīng)堆壓力容器上封頭、控制棒貫穿管嘴、穩(wěn)壓器管嘴和不同類(lèi)型金屬的焊接區(qū)域。

    ②監(jiān)測(cè)儀表的能力、可運(yùn)行性能和可用性：泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于探測(cè)潛在的惡化狀況非常重要。

    系統(tǒng)應(yīng)能夠及時(shí)地探測(cè)到泄漏，并確定泄漏的位置以確保泄漏沒(méi)有使得安全狀況惡化。泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能包含總體響應(yīng)時(shí)間（包含傳輸延誤時(shí)間和探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間）、探測(cè)器靈敏度和精度、確定泄漏位置的能力以及操縱員對(duì)泄漏的響應(yīng)。

    泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該使用多種、多樣化、冗余的探測(cè)器，確保從泄漏源到探測(cè)器的泄漏傳輸延遲時(shí)間最終能產(chǎn)生一個(gè)可接受的總體響應(yīng)時(shí)間。如果電廠運(yùn)用了LBB技術(shù)，泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體響應(yīng)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足LBB技術(shù)分析程序的需要。

    ③泄漏數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析：電廠應(yīng)定期分析可識(shí)別泄漏和不可識(shí)別泄漏的趨勢(shì)。對(duì)泄漏率變化（特別是泄漏率變大）的分析，對(duì)于判斷電廠能否繼續(xù)運(yùn)行在安全限值以?xún)?nèi)非常重要。此外，增加的泄漏率可能意味著潛在的惡化狀況。因此，操縱員應(yīng)該能夠分析可識(shí)別泄漏率和不可識(shí)別泄漏率的趨勢(shì)，以便能夠及時(shí)響應(yīng)電廠的惡化趨勢(shì)。

    ④泄漏響應(yīng)：為了及時(shí)響應(yīng)泄漏，電廠應(yīng)建立一套泄漏管理程序去響應(yīng)泄漏，該程序根據(jù)泄漏率的大小逐步確定行動(dòng)水平，并逐步確定泄漏源。這套泄漏管理程序應(yīng)包括分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、確定存茌泄漏，確定可能的泄漏源，增加確認(rèn)和量化泄漏率的頻率，執(zhí)行趨勢(shì)分析，在安全殼外進(jìn)行巡檢、計(jì)劃進(jìn)入安全殼、確定泄漏源（通過(guò)進(jìn)入安全殼或者遠(yuǎn)程監(jiān)視的方法）等內(nèi)容。

    綜上，RC l.45 - 2008對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求小結(jié)如下。

    ①泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行非安全功能。

    ②泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)1 CPM（1加侖每分鐘，即3.8 Umin）的泄漏率，響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)th；如果不考慮響應(yīng)時(shí)間，泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)到的最小泄漏應(yīng)該為0.05 CPM（0.19 L/min）。

    ③應(yīng)至少采用兩種獨(dú)立的、多樣化的監(jiān)測(cè)方式量化泄漏率，并能確定泄漏源。

    ④至少一種監(jiān)測(cè)方式滿(mǎn)足安全停堆地震期間和地震后可用。

    ⑤需要將監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為泄漏率并送到主控室供操縱員使用。

    ⑥可對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行定期測(cè)試和校驗(yàn)。

2 RG l. 45 1973版與2008版的差異對(duì)比

    (1)監(jiān)測(cè)方法

    1973版導(dǎo)則要求至少采用3種監(jiān)測(cè)方法，其中有2種監(jiān)測(cè)方法要求使用疏水坑（罐）液位或流量監(jiān)測(cè)和氣載粒子放射性監(jiān)測(cè)；第三種監(jiān)測(cè)方法在導(dǎo)則所推薦的方法中進(jìn)行選擇，包括空氣冷凝器冷凝水流量監(jiān)測(cè)，氣載氣體放射性監(jiān)測(cè)，安全殼大氣濕度、溫度、壓力等監(jiān)測(cè)方式．

    2008版導(dǎo)則推薦了可量化和可定位的泄漏監(jiān)測(cè)方法，其并未強(qiáng)制要求選擇哪種方法，只要求至少采用2種獨(dú)立的、多樣化的監(jiān)測(cè)方法。

    (2)泄漏定位

    1973版導(dǎo)則對(duì)不可識(shí)別漏泄的定位無(wú)強(qiáng)制要求，2008版導(dǎo)則要求定位可能的不可識(shí)別泄漏區(qū)域。

    (3)抗震要求

    兩個(gè)版本的導(dǎo)則都要求至少有一種方法在安全停堆地震期間及地震后可用，但1973版導(dǎo)則明確要求氣載粒子放射性監(jiān)測(cè)方法可以在地震后可用；而2008版導(dǎo)則說(shuō)明只要有一種監(jiān)測(cè)方式滿(mǎn)足在安全停堆地震期間和地震后可用即可，并未強(qiáng)制地對(duì)某一種具體的監(jiān)測(cè)方法提出抗震要求。

    (4)泄漏監(jiān)測(cè)管理

    2008版導(dǎo)則對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)管理提出了明確的要求，這些要求包括對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)測(cè)要求，如對(duì)反應(yīng)堆壓力容器上封頭、控制棒貫穿管嘴、穩(wěn)壓器管嘴和不同類(lèi)型金屬的焊接區(qū)域；對(duì)不確定泄漏率和確定泄漏率的趨勢(shì)分析，確保及時(shí)對(duì)任何不利趨勢(shì)做出響應(yīng)；對(duì)泄漏的響應(yīng)方法，要求建立一套帶行動(dòng)水平的逐步的響應(yīng)方法，該方法可以逐步確定泄漏的存在并定位泄漏源。1973版導(dǎo)則對(duì)泄漏監(jiān)測(cè)管理無(wú)明確要求。

3  泄漏監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用

    國(guó)內(nèi)的核電廠都設(shè)置了泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要使用了下列方法。

    ①疏水坑（也稱(chēng)為地坑）液位監(jiān)測(cè)；

    ②氣載粒子／氣體放射性監(jiān)測(cè)；

    ③溫濕度監(jiān)測(cè)；

    ④聲發(fā)射監(jiān)測(cè)；

    ⑤空氣冷卻器冷凝水流量監(jiān)測(cè)：

    ⑥總裝量平衡試驗(yàn)等方法。

    (1)疏水坑（也稱(chēng)為地坑）液位監(jiān)測(cè)

    疏水坑液位監(jiān)測(cè)是一種常用的監(jiān)測(cè)方法，被應(yīng)用于目前國(guó)內(nèi)各主要技術(shù)路線的核電廠。

    該方法的主要原理：當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界發(fā)生不可識(shí)別泄漏時(shí)，泄漏的冷卻劑將以?xún)煞N形式存在，一種以液態(tài)的形式存在，另一種以氣態(tài)（閃蒸）的形式存在。對(duì)于液態(tài)形式存在的泄漏，在相應(yīng)的設(shè)備房間設(shè)置地漏，并將其收集到專(zhuān)用的疏水坑中；對(duì)于以氣態(tài)形式存在的泄漏，通過(guò)反應(yīng)堆廠房暖通系統(tǒng)冷卻為冷凝水，再將冷凝水引到同一個(gè)專(zhuān)用的疏水坑中，疏水坑液位的變化率即為不可識(shí)別泄漏率。

    該監(jiān)測(cè)方法可以滿(mǎn)足安全停堆在地震時(shí)和地震后可用的要求，但無(wú)法定位泄漏的位置。

    (2)氣載粒子放射性監(jiān)測(cè)

    氣載粒子／氣體放射性監(jiān)測(cè)的方法也普遍應(yīng)用于各種技術(shù)路線，但這種監(jiān)測(cè)方法隨監(jiān)測(cè)對(duì)象不同，監(jiān)測(cè)性能受到一定的限制。該監(jiān)測(cè)方法配合其他監(jiān)測(cè)方法（例如疏水坑液位監(jiān)測(cè)、空氣冷卻器冷凝液監(jiān)測(cè)）可以識(shí)別泄漏是來(lái)自于一回路還是二回路（在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的主蒸汽管道）。

    當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象是裂變產(chǎn)物時(shí)（例如惰性氣體），由于裂變產(chǎn)物在燃料元件包殼中，在反應(yīng)堆剛啟動(dòng)的一段時(shí)間以及燃料元件包殼破損率很小時(shí)，進(jìn)入冷卻劑的裂變產(chǎn)物很少，隨不可識(shí)別泄漏進(jìn)入安全殼大氣的裂變產(chǎn)物也很少，因此很難量化不可識(shí)別泄漏。通過(guò)對(duì)CPRlOOO堆型實(shí)際運(yùn)行的裂變產(chǎn)物源項(xiàng)進(jìn)行分析，假設(shè)發(fā)生1  CPM的泄漏，裂變產(chǎn)物進(jìn)入到安全殼，在通風(fēng)系統(tǒng)作用下混合均勻后，安全殼大氣中惰性氣體的活度濃度可達(dá)103 Bq/m3數(shù)量級(jí)。這個(gè)量與現(xiàn)在市面放射性監(jiān)測(cè)儀表的測(cè)量下限相同，因此放射性監(jiān)測(cè)儀表很難準(zhǔn)確測(cè)量。

    RC l.45 - 1973版之所以強(qiáng)制推薦這種方法，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)燃料元件制造工藝比現(xiàn)在落后，反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)燃料元件包殼破損率較高，通過(guò)這種方法可以很靈敏地監(jiān)測(cè)到不可識(shí)別泄漏。但隨著燃料元件制造工藝的進(jìn)步，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中燃料元件包殼破損率遠(yuǎn)小于包殼破損率假設(shè)，因此在RC l.45 - 2008版中雖然推薦了這種方法，并未強(qiáng)制要求使用該方法。

    當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象是活化產(chǎn)物時(shí)，活化產(chǎn)物的活度濃度與燃料元件包殼破損率大小無(wú)關(guān)，只與反應(yīng)堆功率水平相關(guān)，此時(shí)可使用監(jiān)測(cè)活化產(chǎn)物的量來(lái)監(jiān)測(cè)不可識(shí)別泄漏。國(guó)內(nèi)某堆型核電廠使用了這種監(jiān)測(cè)方法。冷卻劑中的160被活化為18F，18F的半衰期為109. 74 min，且大部分的18F同位素(約為97%)是可溶性的。當(dāng)發(fā)生不可識(shí)別泄漏時(shí)，18F以氣溶膠的形式進(jìn)入安全殼大氣，此時(shí)使用18F探測(cè)器，在反應(yīng)堆功率大于20%時(shí)，可監(jiān)測(cè)并量化不可識(shí)別泄漏。

    氣載粒子／氣體的監(jiān)測(cè)方法滿(mǎn)足抗震要求，但無(wú)法判斷泄漏源。

    (3)溫濕度監(jiān)測(cè)

    溫濕度監(jiān)測(cè)方法目前也被用于國(guó)內(nèi)的三代技術(shù)路線的核電廠。

    例如田灣核電廠使用了溫濕度監(jiān)測(cè)方法。該方法是將溫濕度探測(cè)器布置在管線保溫層連接處，用于測(cè)量保溫層與管道之間空隙的溫濕度。當(dāng)發(fā)生不可識(shí)別泄漏時(shí)，反應(yīng)堆冷卻劑首先進(jìn)入該空隙，然后很快在空隙中擴(kuò)散，最終從保溫層連接處擴(kuò)散到安全殼大氣中。此時(shí)，溫濕度探測(cè)器可以靈敏地響應(yīng)。

    臺(tái)山核電廠采用的濕度監(jiān)測(cè)方式被命名為FLUS[4]，被監(jiān)測(cè)對(duì)象上布置了壓縮空氣管道和靈敏收集蒸汽的收集器，干燥的壓縮空氣定期從一個(gè)方向吹向濕度探測(cè)器。經(jīng)過(guò)蒸汽收集器，當(dāng)發(fā)生不可識(shí)別泄漏時(shí)，濕蒸汽被干燥的壓縮空氣吹至濕度探測(cè)器，通過(guò)對(duì)濕度的測(cè)量確定泄漏率。該方法可以監(jiān)測(cè)到0. 015 kg/s的泄漏率。

    由于溫濕度探測(cè)器布置在保溫層上，因此該監(jiān)測(cè)方法很難滿(mǎn)足抗震要求，但該方法可以判斷泄漏的大致位置。

    (4)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)

    目前國(guó)內(nèi)的在運(yùn)電廠只有田灣核電廠使用了聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法。該監(jiān)測(cè)方法的原理是當(dāng)發(fā)生不可識(shí)別泄漏時(shí)，由于泄漏的原因會(huì)在泄漏處發(fā)生連續(xù)的機(jī)械波，所產(chǎn)生的聲發(fā)射波的頻帶范圍分布隨泄漏孔大小、泄漏大小和介質(zhì)不同從幾個(gè)赫茲到幾百千赫茲。利用適合的聲發(fā)射傳感器測(cè)量聲發(fā)射波，然后將機(jī)械波轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析處理可以確定泄漏率并判斷泄漏位置。一般而言，泄漏量越大，激發(fā)的聲發(fā)射信號(hào)幅度也越高。

    該監(jiān)測(cè)方法不僅能夠確定泄漏率，還可以判斷泄漏的位置，但該監(jiān)測(cè)方法不滿(mǎn)足抗震要求。

    (5)空氣冷卻器冷凝水流量監(jiān)測(cè)

    該監(jiān)測(cè)方法應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的臺(tái)山核電廠，中廣核集團(tuán)的華龍一號(hào)也計(jì)劃使用該監(jiān)測(cè)方法。

    以氣態(tài)形式存在的不可識(shí)別泄漏，在暖通系統(tǒng)的作用下將被冷卻為冷凝水。對(duì)冷凝水的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)也可反映不可識(shí)別的泄漏率。在臺(tái)山項(xiàng)目在EPR技術(shù)路線，該方法可以監(jiān)測(cè)0. 05 kg/s的泄漏率。

  該監(jiān)測(cè)方法不能定位泄漏源，也不滿(mǎn)足抗震要求。

  (6)總裝量平衡試驗(yàn)

  壓水堆核電廠一般都設(shè)置了化學(xué)和容積控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)配置了容積控制箱，容積控制箱作為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的緩沖箱，可以容納穩(wěn)壓器不能吸收的部分的冷卻劑。當(dāng)容積控制箱的水位較高時(shí)（高于高水位），多余的冷卻劑將被排放到硼回收系統(tǒng)（以CPRlOOO堆型為例）；當(dāng)水位較低時(shí)（低于低水位），由硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)補(bǔ)水，通過(guò)測(cè)量化學(xué)與容積控制系統(tǒng)

內(nèi)總水量的變化情況就可以精確地計(jì)算反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的泄漏。該試驗(yàn)基于下列條件。

    ①機(jī)組必須處于穩(wěn)態(tài)工況：

    ②最短試驗(yàn)時(shí)間為2h，時(shí)間越長(zhǎng)，計(jì)算精度越高；

    ③在本試驗(yàn)執(zhí)行過(guò)程中不進(jìn)行加硼或稀釋操作；

    ④試驗(yàn)周期為每日一次。

    總裝量平衡試驗(yàn)雖然不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不可識(shí)別泄漏，但其測(cè)量靈敏度較高，最小可測(cè)量到75 Uh的泄漏率。該方法可以結(jié)合其他監(jiān)測(cè)方法，共同確定反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的不可識(shí)別泄漏。

4結(jié)束語(yǔ)

    為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)核電廠運(yùn)行過(guò)程中潛在的微小泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，避免該風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)而演變?yōu)槭�水事故，必需為壓水堆核電廠設(shè)置泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。RC l.45 - 2008提供了多種監(jiān)測(cè)方法，可以監(jiān)測(cè)不可識(shí)別泄漏的泄漏率，定位泄漏源的位置，并對(duì)電廠泄漏監(jiān)測(cè)的管理提出建議。壓水

堆核電廠可根據(jù)本電廠的實(shí)際情況，選擇兩種或多種多樣性原理的監(jiān)測(cè)方法對(duì)不可識(shí)別泄漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)．并判斷泄漏源的位置，以確保電廠能夠安全的運(yùn)行。

5摘  要：

核電廠反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界（即一回路壓力邊界）的完整性與核電廠能否安全運(yùn)行密切相關(guān)，對(duì)一回路壓力邊界完整性的監(jiān)測(cè)是核電廠設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。RC l. 45 - 2008對(duì)核電廠一回路壓力邊界完整性的監(jiān)測(cè)提出了具體的要求，并推薦了一些監(jiān)測(cè)方法。首先分析了RG l. 45 - 2008的監(jiān)測(cè)要求，然后對(duì)比其與RC l. 45 - 1973的差異，并針對(duì)RG l. 45 - 2008推薦的監(jiān)測(cè)方法在國(guó)內(nèi)核電廠的應(yīng)用進(jìn)行探討。