摘要：針對田灣核電站放射性廢物處理中心蒸殘液（泥漿）處理系統試運行過程中影響系統正常運行的問題進行了分析，包括蒸殘液（泥漿）槽車攪拌槳變形導致密封失效無法建立儲罐負壓、桶內干燥器溫濕度計設計環境不滿足實際運行環境導致可編程邏輯控制器（PLC）順序控制程序（簡稱順控程序）無法正常執行、冷凝罐液位計異常波動導致無法判斷烘干效果、桶內液位計異常波動導致順控程序無法正常判斷停止條件等。根據分析結果，提出了相應的解決方案，并對后續類似系統的運行提出了建議。

引 言

田灣核電站放射性廢物處理中心蒸殘液（泥漿）處理系統由蒸殘液（泥漿）接收轉運系統、蒸殘液（泥漿）烘干系統組成。蒸殘液（泥漿）接收轉運系統負責對裝運到放射性廢物處理中心的蒸殘液（泥漿）進行接收、暫存、循環攪拌和取樣等操作，其主要設備包括：蒸殘液（泥漿）運輸槽車、蒸殘液（泥漿）接收泵、蒸殘液（泥漿）接收罐、蒸殘液（泥漿）計量泵。蒸殘液（泥漿）烘干系統負責對蒸殘液（泥漿）進行循環烘干，使其由液態轉換為固態，并對烘干過程中產生的放射性蒸汽進行冷凝處理和排放，其主要設備有：蒸殘液（泥漿）桶內干燥器、冷凝液暫存罐。蒸殘液（泥漿）處理系統試運行過程中，一些典型問題的發生將影響系統的正常運行，包括：無法建立運輸槽車儲罐負壓且儲罐內部出現異音、蒸殘液（泥漿）桶內干燥器溫濕度計故障頻發、冷凝液暫存罐液位計異常波動、桶內液位計異常波動。本文對這些問題的原因進行分析，并給出相應的處理方案。

1 典型問題分析及處理解決方案

1.1 無法建立槽車儲罐負壓

蒸殘液（泥漿）運輸槽車的主要功能是將機組內產生的放射性蒸殘液（泥漿）轉運至廢物處理廠房進行卸載，然后進行烘干減容處理。其工作原理為通過放射性氣體處理系統的離心風機建立儲罐真空環境，當達到指定參數（壓力≤2 kPa）時，順控程序依次啟動槽車儲罐攪拌槳對蒸殘液（泥漿）進行攪混、接收泵通過負壓將槽車儲罐內的蒸殘液（泥漿）輸送至接收罐內，并執行管道沖洗動作，zui終沖洗水卸載至接收槽。槽車首次執行除鹽水卸載作業時，無法建立儲罐真空負壓環境且儲罐內部出現異音，為了保護設備，終止卸載作業并進行設備檢查。

1.1.1 原因分析 

當卸載作業多次失敗后，運行人員就地分步驟執行卸載作業。啟動攪拌槳后，槽車儲罐內部出現明顯剮蹭碰撞。停運相關設備，聯系維修人員進行儲罐解體檢查，拆開頂部鉛屏蔽層及頂蓋之后發現，攪拌槳電機與攪拌槳脫落后發生移位，攪拌槳尾部出現變形，在攪拌槳執行攪混過程中，攪拌槳尾部與槽車法蘭接口面頻繁碰撞，導致攪拌槳電機固定螺栓連接處松動。隨著運行時間的增長，電機螺栓出現不同程度的脫落，密封圈出現破損，儲罐內部與外部環境聯通，導致儲罐無法建立真空環境。

經廠家及維修人員現場勘查及分析，確定電機螺栓出廠時未緊固到位，在長途運輸過程中螺栓松脫，且電機部分位于槽車鉛屏蔽層內部，無法隨時觀察，試驗過程中頻繁啟動攪拌槳導致固定螺栓部分脫落，電機位置出現偏移，攪拌槳受外部應力影響而發生扭曲變形，失去了螺栓固定后，密封圈破損，儲罐失去密封效果。

1.1.2 處理方案及驗證 

維修部門聯合設備廠家臨時對攪拌槳扭曲部位進行消缺修復，回裝時對電機及攪拌槳螺栓進行力矩緊固。槽車儲罐回裝完成后，通過沖洗管線向儲罐內注入 80%液位除鹽水進行卸載驗證，順控程序啟動約 1 min 后，儲罐壓力≤0 kPa，成功建立負壓。接收泵啟動約2 min 后，接收罐液位出現明顯上漲，同時槽車儲罐液位出現明顯下降，卸載作業成功。

由于攪拌槳電機長期在槽車儲罐屏蔽層內運行，且操作員監控畫面無振動參數監測，為了保證后續電機或攪拌槳故障時攪拌槳不會再與緩存槽或外壁碰撞導致槽車儲罐或攪拌槳本體受損，運行部門提出對攪拌槳進行改造，由原驅動端直接連接攪拌槳，更改為驅動端后端增加一橫 S 彎之后再連接攪拌槳。目前該方案已反饋到相關設計部門，zui終以廠家及設計部門方案為準。

1.2 桶內干燥器溫濕度計故障頻發

蒸殘液（泥漿）烘干系統通過桶壁上的 4 組電加熱絲（zui高輸出溫度 300℃）對 165 L 桶內蒸殘液進行隔桶加熱烘干，使其由液態變成固態。當桶內溫濕度到達設定值且重量小于設定值時，順控程序自動執行重復下料并進行烘干；當桶內溫濕度到達設定值且重量大于設定值時，停運電加熱絲進入停止工況模式。

在使用模擬硼酸蒸殘液烘干（總固含量≥100 g/L、pH 值≥11）過程中，溫濕度計頻繁出現信號傳輸故障、溫濕度讀數負數或超限值報警等問題，導致無法觸發自動停止信號。

1.2.1 原因分析 

溫濕度計采用型號為 EE310的電子溫濕度計，其zui佳工作環境溫度為 0℃~180℃，當 4 組電加熱絲滿功率運行且桶內蒸殘液（泥漿）處于半凝固狀態時，桶內溫度可達到200℃~250℃，持續時間約 20~40 h，此時環境溫度嚴重超出溫濕度計zui佳工作環境溫度，從而導致溫濕度計故障頻發，引起順控程序判斷故障。

1.2.2 處理方案及驗證 

由于市場無法找到與工作環境溫度相匹配的溫濕度計，經過多次討論，zui終將蒸殘液（泥漿）烘干子系統自動停止條件由溫濕度參數判斷修改為可編程邏輯控制器（PLC）根據一定時間內的溫度差、液位差、重量自動判斷是否具備停止條件。修改前后的蒸殘液（泥漿）烘干系統順控程序流程見圖 1。

經過 4 次模擬蒸殘液烘干驗證，順控程序在設備溫度、液位、重量等判斷參數滿足相應條件的情況下，均可正常觸發循環下料、自動停止冷卻等動作。蒸殘液（泥漿）烘干系統停止條件的修改，保證了系統運行時參數的準確性和可靠性，提高了蒸殘液減容的效率，同時可減少后續系統運行中人員意外照射、放射性廢物外泄等風險。

1.3 冷凝液暫存罐液位計異常波動

桶內干燥器冷凝液暫存罐主要負責蒸殘液（泥漿）烘干系統在烘干過程中冷凝水的接收及排放，當儲罐液位達到指定排放液位時，自動起動冷凝泵將冷凝液排放至冷凝液暫存罐，整個排放過程中需記錄冷凝液排放次數及排放量，用于判斷蒸殘液（泥漿）烘干效果。在執行模擬蒸殘液烘干過程中，冷凝液暫存罐液位計出現液位讀數異常波動，冷凝泵由于液位異常波動頻繁觸發起泵信號，導致設備重復啟停故障，影響冷凝液排放體積的計算及桶內干燥效果判斷。

1.3.1 原因分析 

冷凝液暫存罐液位計采用SC3051DP差壓變送器，根據罐內壓差變化來反饋液位變化。當罐內液位由管側球形面滴落至罐內時，壓力變送器將壓力轉換成電流信號傳遞至主儀控系統。在模擬蒸殘液（泥漿）烘干過程中，由于單臺、雙臺桶內干燥器運行時，冷凝液無規律性產生且冷凝液暫存罐始終處于負壓環境，液位出現讀數異常波動現象，導致冷凝泵頻繁啟停，觸發啟停保護，且無法根據冷凝液排放次數計算桶內干燥效果。

1.3.2 處理方案及驗證 

針對該故障，對儀表采用異常波動曲線抑制及儀表本體復位、修改儀表量程等手段均無法將問題徹底消除。結合設備實際運行環境以及廠家建議，在液位計安裝中增加一根 500 mm 緩沖管（圖 2），原 0 點液位高度由罐內的 110 mm 延長至 610 mm，儀表測量范圍由110~576 mm 修改為 610~1076 mm。經驗證，液位讀數異常波動現象消失。

1.4 桶內液位計異常波動

桶內液位計主要作用為烘干過程中實時監測桶內液位，為順控程序中液位損失率及液位zui終高度提供數值判斷。但在模擬蒸殘液烘干過程中，液位計出現異常數值波動及跳零現象，跳零后短時間內無法恢復，影響順控程序執行。

1.4.1 原因分析 桶內液位計采用型號為

SCLD-93雷達液位計，從雷達傳感器的針狀天線以大約 1 ns 的時間發射短雷達脈沖，該脈沖被介質反射并作為回音被天線接收。由此測得的充填高度被轉換成相應的輸出信號并作為測量值輸出。但在實際執行過程中發現以幾個因素影響其判斷：①蒸殘液由液體轉換為固態過程中，蒸殘液沸騰冒泡，雷達波探測泡頂得到回音；②蒸殘液烘干過程中產生含有少量酸堿的蒸汽，該化學物質對液位計喇叭口進行腐蝕，導致喇叭口銹蝕，雷達波發送時，喇叭口銹蝕部位產生回音反饋。

1.4.2 處理方案及驗證 

經與儀表廠家溝通，決定將型號為 SCLD-93的雷達液位計（金屬針式天線）更換為型號為 SCLD-99 的雷達液位計（球面耐腐蝕材質天線），可有效避免雷達天線被侵蝕性氣（液）體腐蝕。液位計更換驗證過程中，液位曲線無明顯異常波動，且該系列設備多次正確觸發順控程序執行循環下料或停止動作。

2 結 論

田灣核電站放射性廢物處理中心蒸殘液（泥漿）處理系統屬于國內首套全程自動化蒸殘液（泥漿）處理系統，與以往的通過旋流器處理的蒸殘液（泥漿）系統相比，該系統提高了處理效率，同時又大幅度降低了人員就地操作次數，減少了人員接觸放射性物質的風險，可為國內核電廠提供參考和借鑒。

但因系統屬于國內首套設備，其實際運行工況與設計工況存在一定偏差，同時每批次處理的蒸殘液（泥漿）化學指標不固定，后續系統實際運行中需重點關注以下問題：

（1）蒸殘液（泥漿）由液態轉換為無游離水純固態的zui佳烘干溫度，保證桶內蒸殘液（泥漿）zui佳烘干效果。

（2）目前該系統采用的加熱方式為 4 組電加熱絲，但隨著時間的變化及加熱絲性能的下降，加熱效率也會隨之下降，需考慮更換熱源方式，如采用熱油或者蒸汽加熱。

（3）蒸殘液（泥漿）烘干過程中每次自動投料液位高度及初始液位高度設定值需固化，以保證zui終烘干后桶餅高度滿足設計要求。