秦二厂1、2号机组安全厂用水系统海洋生物入侵风险浅析

　　【摘要】通过对秦二厂1、2号机组邻近海域生物与非生物环境生态各要素的调查，进行了海域生态环境及水质状况的简要分析。结果认为，秦二厂1、2号机组邻近海域具典型强潮河口湾生态特征，营养盐丰富。潮汐、径流和湾外海水入侵是导致海洋环境要素季节和年际变化并直接影响海洋生物结构的主要因子。水体富营养化指数上升是沿岸工业和生活污水大量排放的结果。安全厂用水系统的正常、可靠运行是整个机组正常运行的前提。本文重点介绍本系统容易出现的“老问题”和近期的一些“新问题”，分析原因，探讨解决办法和改进措施，希望对本系统防范海洋生物入侵，保证机组安全稳定运行有所裨益。

　　【关键词】安全厂用水系统；运行；故障；经验反馈；海域；生态环境；水质评价

　　0前言

　　安全厂用水系统（以下简称SEC系统）是用来将设备冷却水系统（以下简称RRI系统）收集的热负荷输送到最终热阱—海水，同时作为冷却系统的一部分，它又具有安全功能，在正常运行和事故工况下能把从安全有关构筑物、系统和部件来的热量输送到最终热阱。由于和海水直接接触，SEC系统运行环境恶劣，设备负担重，故障率较高，且存在海洋生物入侵的风险，对整个系统的稳定运行带来了挑战。

　　1系统运行

　　1.1系统流程

　　每个机组的安全厂用水系统由两个独立且实体隔离的回路构成A、B系列，每个系列有两台并联的100%容量的SEC泵。

　　在整个SEC系统（两个机组）的起点，由两条DN1200的钢筋砼内衬玻璃钢管的隧道从杭州湾取水，取水口位于低低海水水位（-5.82mYSD）以下，为CRF和SEC系统共用。

　　经过近300m的输水隧道后，在进泵房前，两条DN1200的管道分成了四条DN750的隧道进入安全厂用水泵房（PX泵房）。海水在PX泵房通过拦污栅及格栅除污机、鼓形滤网等设备去除海水中的杂物。泵房内设有八台拦污栅和格栅除污机，四台SEC鼓形滤网，对应每台鼓形滤网的上游分别配备有一个检修闸门。

　　鼓形滤网的出口进入SEC泵的吸水暗渠。吸水暗渠分为两格，每两台鼓形滤网的出口与一格暗渠相连，两格暗渠中间以双隔离阀隔开，平时关闭。在暗渠中设有搅冲管冲沙以防止泥沙沉积。每格暗渠与两个机组的各一个系列相连。

　　SEC泵出水管沿GA沟进核辅助厂房的NE/F区之后，为了防止贝类、水母等有机物的滋生，海水先经过贝类捕集器再进入RRI/SEC板式热交换器。

　　每条回路的SEC管先排入溢流井，然后排入钢筋砼管道（GS），最后汇入CRF系统的排水井（CC）排至最终热阱——海水。一个机组的一条钢筋砼排水管（GS）能排出两个机组的排水量。对每台机组，每个系列的溢流井之间设有连通孔以保持未运行的SEC系列处于充水状态。

　　为防止水生物的侵入，在取水头部或泵房的拦污栅前投加NaClO溶液，抑制和杀死海水中的有机物，并在RRI/SEC板式热交换器之前加设贝类捕集器，防止贝类、水母等有机物的滋生对板式热交换器的危害。

　　在系统所有的管路上，考虑水的流速大于自清流速（0.5m/s），使泥沙在整个系统中不沉积，最终排入大海。

　　1.2系统重要性分析

　　安全厂用水系统的重要性及在该类事件中可能造成的后果本系统为RRI系统进行冷却，RRI的重要的用户有主泵、上冲下泄、PTR乏池冷却、DEG、RRM、RRA系统等。一旦发生SEC完全丧失，RRI系统受到较大影响，其后果非常严重，需要立即向退防状态后撤。

　　安全厂用水系统全部丧失所造成的后果与机组初始状态有关。一般说来，需要分析两种工况。当机组处于功率运行热停堆或者中间停堆时，余热排出系统没有与一回路相接通，反应堆的衰变热应由二回路旁通排放系统导出。另外，当核电厂处于中间停堆、冷停堆、换料或者维修时，余热排出系统与一回路相接通，反应堆的衰变热由余热排出系统导出。本文将不对上述两种初始状态时，SEC系统全部丧失所引起的瞬态过程和与之有关的H1规程进行分析。

　　2海洋生物入侵导致故障的案例介绍和分析

　　2.1大量水母涌入导致红沿河H12号机停堆事件分析

　　2.1.1事件介绍2014年7月21日，红沿河二号机组在满功率运行，由于大量水母涌入H1/2CFI取水口，03：32主控发现H2CFI031/032TF压差异常上涨，00：37跳泵，导致汽轮机跳机，冷凝器真空恶化，反应堆自动停堆（C8+P10+冷凝器不可用）。4：02，H1号机因同样原因跳堆。后经专业人员打捞，海面水母数量呈减少趋势。

　　上述事件中提到的CFI系统为海水粗过滤系统，该系统的运行情况直接影响下游CRF等系统的可用性。辽宁红沿河核电厂地处渤海辽东湾东海岸地处厂址近岸海域为三类海域功能区，执行三类海水水质标准。在对海水水质的监测中，发现因受到沿岸生活污水、农业污水和养殖污水排放的影响，海水中的活性磷酸盐和无机氮的部份监测值均高于三类海水水质标准的相关要求，海水存在富营养化的趋向。

　　2.1.2结合秦二厂1、2号机组情况分析与上述海域不同，秦二厂所处的杭州湾海域潮流急，潮差大，悬沙含量高，大部分海水水质指标远超三类。取水口附近海域底层有机质含量极低，海水透明度小，真光层薄，盐度低，营养盐含量高，溶解氧充分，使得浮游植物种类虽多，总量不多，且个体偏小。因极不稳定的底质环境使绝大部分底内、底上和附着生物无法栖息、居留，浮游动物存量一般。以致取水口附近资源贫瘠，种类组成简单。

　　秦二厂相关系统受到海洋动、植物无征兆大量涌入的可能性不高。秦二厂海域濒临钱塘江口，为河海混合的水域环境，半咸水、淡水和少数的外海广布种以及随潮流泛起的底栖性单细胞藻类构成浮游植物种群结构的多样性，其中微小型以及个体偏小的浮游植物占很大比重，从而更能适应取水口附近海域潮流剧烈运动的物理特性。随着近年来沿岸工业和生活污水的大量排放，秦二厂附近海域富营养化程度的不断提高，取水口附近可能会因赤潮生物的繁殖积聚而形成一定规模的“水华”。所以在特定季节，运行应密切关注主控相关报警，加强对PX泵房设备的巡检。建议有关处室定期加强海洋环境水质的监测。

　　2.2大量水草涌入导致秦二厂3号机降功率事件分析

　　2.2.1事件概述2011年6月20日因钱塘江上游水库放水导致大量杂物垃圾堆积并进入取水口，同时由于3号机组CRF格栅除污机运行效果不佳，3CRF循环水鼓网附着大量水草杂物，鼓网内外水位差过大，以及疲劳损伤的累积，导致鼓网销子断裂停止转动，海水流量下降；因常规岛生水系统3SEN进气（由3CRF泵出口取水），常规岛闭式循环冷却水3SRI温度快速上涨，3号机组被迫从660MWe降功率到350MWe，停运循环水B泵进行检修处理。到6月24日海水杂物影响已经较小，3号机组逐渐恢复满功率运行。

　　秦二厂取水口相距并不远，3号机组发生该事件时，1、2号机组取水口附近海面上也漂浮了大量水草、垃圾。由于大量杂物的涌入，SEC和CRF系统的格栅除污机、鼓网相继出现高水位差报警，格栅除污机能持续钯出较多垃圾。主控派现操在PX泵房值守，保证报警对应列的格栅除污机及时手动运行。同时密切关注格栅除污机、鼓网、反冲洗泵等泵房各设备的运行情况，发现故障及时通知维修进行处理。

　　2.2.23、4号机取水口介绍及与1、2号机取水口差异3、4号机组的取水口头部正好处于一个海水回流区，见图1，暗渠伸入海水的距离为30m，离岸边较近，容易导致漂浮物的汇集。1、2号机组伸入海水的距离为80m，由于3、4号机组的取水口设计原因，易形成漩涡而导致漂浮物被吸入格栅。

　　2.2.3结合秦二厂1、2号机组情况分析虽然取水口布置和海面涡流等原因，1、2号机组取水附近外来生物比3、4号机少，除污压力小，在此次3号机降功率事件中未发生类似的情况。但并不意味着无相关风险，以1、2号机SEC系统为例，仅在2003年，就发生6起鼓网销子断裂故障。2003年后维修对1、2号机SEC系统各鼓网靠背轮上的两根销子，陆续进行了加粗更换，对固定鼓网地脚螺栓的钢片增大了面积和厚度，增加了钢片上地脚螺栓的数量，但是鼓网或格栅除污机相关故障偶有发生。

　　SEC系统相关设备因腐蚀或疲劳故障，均在秦二厂运行、维修的可控范围内。但如遇到大量海洋生物的入侵，将使故障处理十分被动。如1、2号机取水口附近海面生物过多，长时间逗留，来不及清理等，将有可能持续损害运行设备，延长对故障的处理时间，损害经济效益。

　　3降低海洋生物入侵风险的措施

　　1）建立防止海洋生物入侵的应急响应预案；

　　2）雨量充沛的季节加强监视，及时发现异常和设备缺陷。如有必要请专人在现场待命；

　　3）及时检修或改造有隐患的设备、零部件等；

　　4）定期对附近海域进行水质监测，分析监测结果；

　　5）与在附近海域进行泄洪的河道管理部门建立联系，要求其在泄洪前根据河道动、植、杂物情况，酌情向秦山核电基地汇报；

　　6）如发现取水口附近海面上动、植、杂物较多，有可能影响机组安全稳定运行时，及早对海面漂浮的水藻、杂物等进行收集、处理。

　　4小结

　　SEC系统为核安全相关系统，本系统的长期正常稳定运行，对于整个机组的安全性，经济性有着重要的意义。系统内设备工作环境恶劣，故障率高，存在海洋生物入侵的风险，可能会影响机组的可用性。对该系统应加强关注，对于已经存在和可能发生的故障，应从内因及外因等方面进行分析，防患于未然。

　　【参考文献】 

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　　[2]陈红卫，等.格栅除污机缺陷原因分析及应对措施[J].设备管理与维修，2010（3）：51-53. 

　　[3]苗学良，等.某核电厂鼓型旋转滤网斜拉筋断裂原因[J].腐蚀与防护，2013，11，34（11）：1041-1043. 

　　[4]何德华，等.秦山核电站运行后对邻近海域生态环境及其水质影响评价[J].1999，5，18（2）：53-58. 

    作者：刘泳