摘要：核电站大修过程中有众多涉及流体净化、气体置换相关的操作，这些操作对于核电站的安全和效益有重大影响。本文通过微分方程探讨这些操作背后的规律，识别出影响这些操作的关键要素，以制定针对性的措施提高效率。
关键词：微分方程；核电；大修；氧化净化
核电站大修过程中，有众多流体净化、气体置换方面的操作，比如反应堆冷却剂回路氧化净化、反应堆厂房内有害气体处理、发电机内部氢气提纯等，这些操作对人员和设备安全意义重大，而且需要一定的工期，从而影响核电站的安全和效益。因此需要掌握这些操作背后的规律，识别出影响因素，从而采取有效措施提高操作的安全性和效率。同时，掌握了其中的规律，才可以准确预估其所需时间、发现操作过程中的异常，以便合理安排工作计划，及时干预异常情况。下面列举几个重要操作探讨这个问题的解决方案。
一、反应堆冷却剂回路净化
为了尽量降低核电站大修过程中维修人员所处环境的放射性水平，使其远远低于可能危害人员健康的限值，需要在停机阶段对反应堆冷却剂回路进行净化，以便清除其中的放射性元素。这一操作主要通过净化系统的过滤器和除盐床实现，前者拦截固态物质，后者吸附离子态物质。本节以放射性元素I-131为例，研究其中的规律。
根据公式①，即可准确预估氧化净化所需要的时间，从而合理安排后续工作。同时可得出结论，在反应堆冷却剂回路介质体积、初始I-131浓度、要求I-131浓度一定的情况下，若要减少净化时间，需要尽可能增加净化流量，提高净化回路的效率，这就需要在大修前对过滤器、除盐床等关键设备进行必要的维护和处理。
此外，根据公式①，可反向推导出I-131浓度与净化时间的对应关系如下：
根据该公式，可以实时判断净化过程是否符合预期，一旦发现效率异常，及时排查原因，解决问题。这一反向应用在下面的问题中同样适用，将不再赘述。
二、反应堆厂房内有害气体处理；
经过一个燃料循环，反应堆厂房内会积累微量的一氧化碳、甲醛等有害气体，为使其浓度降至国家法规允许值以下，保证在其中从事工作的人员健康，需在大修前对反应堆厂房内的气体进行处理。这一操作可通过气体置换的方式实现，即排出反应堆厂房内的气体，同时补充无害空气。为尽量减少反应堆厂房内气体的排放，需要预估准确时间。本节论证这一问题。
根据以上结果，即可准确预估有害气体的处理时间，合理排放，有序安排大修工作。同时可知，在反应堆厂房气体体积、有害气体初始浓度和达标浓度一定的情况下，若想减少这一处理时间，需要尽可能增加气体置换流量。
三、发电机内部氢气提纯
核电站主汽轮发电机转子及定子膛采用氢气冷却的方式（定子线棒另设有水冷系统），定子膛内的氢气纯度对于发电机的安全运行极其重要。伴随长期运行，氢气纯度会有所下降；另外，在大修启机阶段，停运期间进入发电机内部的水汽蒸发也会影响氢气纯度，这就需要及时快速处理，使用纯度更高的氢气进行置换是一种有效的处理方式。本节主要研究这一处理过程。
根据以上计算结果可知，若想尽快完成氢气提纯处理，需尽可能提高新氢气的纯度，增大置换流量。
四、总结
根据笔者多次参与核电站大修的实践经验来看，根据以上理论计算方法得出的结果与实际结果误差较小。该方法同样可用于核电站大修的其他重要操作，诸如二回路水质净化、二回路热力除氧、无氧水置换等工作。利用该方法进行预测和分析，可有效提高这些操作的效率，有助于统筹安排大修工作，从而促进相关的安全管控能力，提升生产效益。
参考文献：
[1]张海燕、赵翠萍、徐利艳、崔军文、朱文新。微积分[M]。北京：清华大学出版社。
[2]广东核电培训中心。900MW压水堆核电站系统与设备[M]。北京：原子能出版社。
论文作者:王亚明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/1
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