摘要：每台M310核电机组N厂房共有5个浮顶水箱，分别是TEP005/006/007BA、REA001/002BA。两台机组的补给水贮存在REA001/002BA中。由TEP硼水分离单元产生的蒸馏液和浓缩液则贮存在TEP005/006BA和TEP007BA中。为防止水与空气接触，用隔膜和浮顶将水与空气隔开。在日常工作过程中，带浮顶的水箱容易出现倾斜及倾覆的现象，本文对带浮顶的水箱如何保持浮顶正常状态及产生倾斜后的处理方式进行分析研究。
关键词：浮顶；鼓泡；
1 浮顶结构
附图1 浮顶示意图
以REA001/002BA为例，上图即浮顶水箱的基本结构，由筒体、隔膜和浮顶三大部分组成。在隔膜中充有背压（密封）水。隔膜连接筒体和浮顶，隔膜与筒体在高度一半的地方相连。在相连处，有铁箍将隔膜箍在筒体上。背压水的高度随罐内冲排水，浮顶升降而变化。
2 运行状态
水箱基本有两种工作状态：高液位和低液位。
在高液位时，浮顶处在高位，高于隔膜与筒体的连接处。在这种工况下，背压（密封）水在隔膜与筒体之间，淹没了隔膜与筒体的连接处，起到了密封的作用，同时背压（密封）水内部的压力与水箱内部的水的压力相平衡，防止隔膜被压在筒体上，避免了隔膜的损坏。
在低液位时，浮顶处于低位，低于隔膜与筒体的连接处。在这种工况下，背压（密封）水在隔膜与浮顶之间，背压（密封）水内部的压力略高于水箱内部的水的压力，能够将隔膜紧紧地压在筒体上，起到了密封的作用，同时使隔膜成U型，防止隔膜因受到水箱内的水的挤压而发生摩擦而损坏。
3 背压（密封）水的使用
背压（密封）水在浮顶水箱中起到了非常关键的作用。一方面，它能够保证水箱的密封，严格地隔绝箱内液体与外部的接触；另一方面，背压（密封）水对隔膜有着极大的影响。
在低液位的工况下，由于隔膜空间有限，背压（密封）水的液位会高于箱内液体的液位。也就是说背压（密封）水给隔膜的压力会大于箱内液体给隔膜的压力。这时，如果背压（密封）水过多就会导致隔膜受到过大的拉力，会使隔膜损坏。
在高液位工况下，隔膜空间很大，能够容纳很多背压（密封）水，一般情况下，背压（密封）水量远小于隔膜所能容纳的极限。此时隔膜不会因为背压（密封）水受力（即隔膜两侧的压力相等），即背压（密封）水给隔膜的压力等于水箱内液体给隔膜的压力。此时背压（密封）水的液位时刻与水箱内液位相等。
背压（密封）水的首次添加是在水箱排空的状态下添加的。此时添加背压（密封）水应注意不能一次性添加过多，因为水箱内部没有水，无法给隔膜压力平衡背压（密封）水的压力，应在水箱内部充注了一定量的水，能够给隔膜以支撑后再添加至标记液位。
4 如何判断浮顶是否发生倾斜
以REA001BA/REA002BA为例，最为直观的是观察浮顶的倾斜度。发生明显的倾斜，可以直观的看到；如果浮顶倾斜不明显，可以从REA001SX(箱体浮顶倾斜度)判断，因为REA浮顶上方装有浮顶倾斜度的传感器，浮顶发生倾斜时主控传感器会触发报警。还可以观察浮顶周围的胶囊是否发生鼓泡，判断浮顶是否发生倾斜；观察浮顶上方是否有积水，如浮顶周围积水分布不均与，一方偏多，另一方偏少则可以判定为浮顶倾斜。发生倾斜后应及时进行干预，以防产生更严重后果。
5 案例分析
5.1 隔膜鼓包
附图3 隔膜鼓包
上图是隔膜鼓包严重的情况，首先我们看到隔膜褶皱的状态，不难想象隔膜此时是不受拉力的，也就是此时背压（密封）水给隔膜的力等于水箱内的水给隔膜的力，也就是背压（密封）水的液位与水箱内的水的液位相等。
上图中的案例若是继续下去，而不人为干预，让水箱液位继续上涨，浮顶继续上升，浮顶就会挂到隔膜，使浮顶倾斜，进而很可能损坏隔膜。在现场处理该类问题时，应有机械专业人员在场，否则不应贸然在中间液位充背压（密封）水。可以采取保守措施，先将水箱中的水排掉一些，让水箱处于安全状态，之后用吸尘器对水箱排气管线吸气，但是紧紧吸出了气体，褶皱还在。进一步观察水箱，发现在褶皱的对侧，浮顶与筒体有较大间距，背压（密封）水量较多，于是给浮顶以横向的力，减少浮顶与筒体中间的距离，把背压（密封）水量较多的一侧的背压（密封）水挤向隔膜褶皱侧，随着背压（密封）水的重新分配，隔膜受到背压（密封）水的压力向下移动，最终褶皱消除，且浮顶稳定在水箱中心。
5.2 TEP007BA浮顶硼结晶
附图4 TEP007BA浮顶倾斜
巡检发现TEP007BA浮顶严重倾斜，且有大量硼结晶。初步原因分析为浮顶密封橡胶出现破损，导致浮顶下部的浓硼（7000～7700ppm）在压力的作用下淹没浮顶，而升至浮顶上面的硼酸在环境中自然蒸发，导致硼浓度不断升高，直至硼结晶。浮顶硼结晶后上下移动受阻，在贮罐充排水的过程中会出现严重倾斜，当然，也有可能是浮顶先倾斜导致橡胶密封破损，含硼水淹没浮顶，出现硼结晶的现象；正常情况下，TEP 007 BA维持温度大于25°С，而8000ppm的硼水结晶温度约为19°С，即使是在贮罐所处的环境温度下也不会出现硼结晶。问题处理维修完成对浮顶密封的更换工作。核岛内通过浮顶密封的储槽有REA 001/002 BA、TEP 007/006/005 BA,如果浮顶损坏只能整体更换，工作量较大，对于REA水箱检修窗口也不好安排。故在向这些储槽传水、排水时需控制流量并关注浮顶状态，日常巡检时也需加强关注，防止浮顶倾覆。
6 结论
在正常运行中，浮顶的状态需要运行人员密切关注，因为如果操作不当，浮顶隔膜可能会出现鼓包现象，浮顶也会出现倾斜现象。这些现象可能会使水质受到影响，甚至可能引起浮顶隔膜的损坏，进而导致浮顶水箱不可用。尤其是REA001/002BA，若其不可用，会产生机组I0，影响机组的稳定运行。
参考文献：
[1] 《反应堆硼和水补给系统手册》，中国核电工程有限公司.2010.09.
[2] 《硼回收系统手册》，中国核电工程有限公司，2012.05.
论文作者:刘景伟,伯雨潇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/11
标签：隔膜论文; 水箱论文; 液位论文; 压力论文; 结晶论文; 褶皱论文; 工况论文; 《防护工程》2018年第36期论文;