摘要：针对田湾核电站放射性废物处理中心蒸残液（泥浆）处理系统试运行过程中影响系统正常运行的问题进行了分析，包括蒸残液（泥浆）槽车搅拌桨变形导致密封失效无法建立储罐负压、桶内干燥器温湿度计设计环境不满足实际运行环境导致可编程逻辑控制器（PLC）顺序控制程序（简称顺控程序）无法正常执行、冷凝罐液位计异常波动导致无法判断烘干效果、桶内液位计异常波动导致顺控程序无法正常判断停止条件等。根据分析结果，提出了相应的解决方案，并对后续类似系统的运行提出了建议。

引 言

田湾核电站放射性废物处理中心蒸残液（泥浆）处理系统由蒸残液（泥浆）接收转运系统、蒸残液（泥浆）烘干系统组成。蒸残液（泥浆）接收转运系统负责对装运到放射性废物处理中心的蒸残液（泥浆）进行接收、暂存、循环搅拌和取样等操作，其主要设备包括：蒸残液（泥浆）运输槽车、蒸残液（泥浆）接收泵、蒸残液（泥浆）接收罐、蒸残液（泥浆）计量泵。蒸残液（泥浆）烘干系统负责对蒸残液（泥浆）进行循环烘干，使其由液态转换为固态，并对烘干过程中产生的放射性蒸汽进行冷凝处理和排放，其主要设备有：蒸残液（泥浆）桶内干燥器、冷凝液暂存罐。蒸残液（泥浆）处理系统试运行过程中，一些典型问题的发生将影响系统的正常运行，包括：无法建立运输槽车储罐负压且储罐内部出现异音、蒸残液（泥浆）桶内干燥器温湿度计故障频发、冷凝液暂存罐液位计异常波动、桶内液位计异常波动。本文对这些问题的原因进行分析，并给出相应的处理方案。

1 典型问题分析及处理解决方案

1.1 无法建立槽车储罐负压

蒸残液（泥浆）运输槽车的主要功能是将机组内产生的放射性蒸残液（泥浆）转运至废物处理厂房进行卸载，然后进行烘干减容处理。其工作原理为通过放射性气体处理系统的离心风机建立储罐真空环境，当达到指定参数（压力≤2 kPa）时，顺控程序依次启动槽车储罐搅拌桨对蒸残液（泥浆）进行搅混、接收泵通过负压将槽车储罐内的蒸残液（泥浆）输送至接收罐内，并执行管道冲洗动作，zui终冲洗水卸载至接收槽。槽车首次执行除盐水卸载作业时，无法建立储罐真空负压环境且储罐内部出现异音，为了保护设备，终止卸载作业并进行设备检查。

1.1.1 原因分析 

当卸载作业多次失败后，运行人员就地分步骤执行卸载作业。启动搅拌桨后，槽车储罐内部出现明显剐蹭碰撞。停运相关设备，联系维修人员进行储罐解体检查，拆开顶部铅屏蔽层及顶盖之后发现，搅拌桨电机与搅拌桨脱落后发生移位，搅拌桨尾部出现变形，在搅拌桨执行搅混过程中，搅拌桨尾部与槽车法兰接口面频繁碰撞，导致搅拌桨电机固定螺栓连接处松动。随着运行时间的增长，电机螺栓出现不同程度的脱落，密封圈出现破损，储罐内部与外部环境联通，导致储罐无法建立真空环境。

经厂家及维修人员现场勘查及分析，确定电机螺栓出厂时未紧固到位，在长途运输过程中螺栓松脱，且电机部分位于槽车铅屏蔽层内部，无法随时观察，试验过程中频繁启动搅拌桨导致固定螺栓部分脱落，电机位置出现偏移，搅拌桨受外部应力影响而发生扭曲变形，失去了螺栓固定后，密封圈破损，储罐失去密封效果。

1.1.2 处理方案及验证 

维修部门联合设备厂家临时对搅拌桨扭曲部位进行消缺修复，回装时对电机及搅拌桨螺栓进行力矩紧固。槽车储罐回装完成后，通过冲洗管线向储罐内注入 80%液位除盐水进行卸载验证，顺控程序启动约 1 min 后，储罐压力≤0 kPa，成功建立负压。接收泵启动约2 min 后，接收罐液位出现明显上涨，同时槽车储罐液位出现明显下降，卸载作业成功。

由于搅拌桨电机长期在槽车储罐屏蔽层内运行，且操作员监控画面无振动参数监测，为了保证后续电机或搅拌桨故障时搅拌桨不会再与缓存槽或外壁碰撞导致槽车储罐或搅拌桨本体受损，运行部门提出对搅拌桨进行改造，由原驱动端直接连接搅拌桨，更改为驱动端后端增加一横 S 弯之后再连接搅拌桨。目前该方案已反馈到相关设计部门，zui终以厂家及设计部门方案为准。

1.2 桶内干燥器温湿度计故障频发

蒸残液（泥浆）烘干系统通过桶壁上的 4 组电加热丝（zui高输出温度 300℃）对 165 L 桶内蒸残液进行隔桶加热烘干，使其由液态变成固态。当桶内温湿度到达设定值且重量小于设定值时，顺控程序自动执行重复下料并进行烘干；当桶内温湿度到达设定值且重量大于设定值时，停运电加热丝进入停止工况模式。

在使用模拟硼酸蒸残液烘干（总固含量≥100 g/L、pH 值≥11）过程中，温湿度计频繁出现信号传输故障、温湿度读数负数或超限值报警等问题，导致无法触发自动停止信号。

1.2.1 原因分析 

温湿度计采用型号为 EE310的电子温湿度计，其zui佳工作环境温度为 0℃~180℃，当 4 组电加热丝满功率运行且桶内蒸残液（泥浆）处于半凝固状态时，桶内温度可达到200℃~250℃，持续时间约 20~40 h，此时环境温度严重超出温湿度计zui佳工作环境温度，从而导致温湿度计故障频发，引起顺控程序判断故障。

1.2.2 处理方案及验证 

由于市场无法找到与工作环境温度相匹配的温湿度计，经过多次讨论，zui终将蒸残液（泥浆）烘干子系统自动停止条件由温湿度参数判断修改为可编程逻辑控制器（PLC）根据一定时间内的温度差、液位差、重量自动判断是否具备停止条件。修改前后的蒸残液（泥浆）烘干系统顺控程序流程见图 1。

经过 4 次模拟蒸残液烘干验证，顺控程序在设备温度、液位、重量等判断参数满足相应条件的情况下，均可正常触发循环下料、自动停止冷却等动作。蒸残液（泥浆）烘干系统停止条件的修改，保证了系统运行时参数的准确性和可靠性，提高了蒸残液减容的效率，同时可减少后续系统运行中人员意外照射、放射性废物外泄等风险。

1.3 冷凝液暂存罐液位计异常波动

桶内干燥器冷凝液暂存罐主要负责蒸残液（泥浆）烘干系统在烘干过程中冷凝水的接收及排放，当储罐液位达到指定排放液位时，自动起动冷凝泵将冷凝液排放至冷凝液暂存罐，整个排放过程中需记录冷凝液排放次数及排放量，用于判断蒸残液（泥浆）烘干效果。在执行模拟蒸残液烘干过程中，冷凝液暂存罐液位计出现液位读数异常波动，冷凝泵由于液位异常波动频繁触发起泵信号，导致设备重复启停故障，影响冷凝液排放体积的计算及桶内干燥效果判断。

1.3.1 原因分析 

冷凝液暂存罐液位计采用SC3051DP差压变送器，根据罐内压差变化来反馈液位变化。当罐内液位由管侧球形面滴落至罐内时，压力变送器将压力转换成电流信号传递至主仪控系统。在模拟蒸残液（泥浆）烘干过程中，由于单台、双台桶内干燥器运行时，冷凝液无规律性产生且冷凝液暂存罐始终处于负压环境，液位出现读数异常波动现象，导致冷凝泵频繁启停，触发启停保护，且无法根据冷凝液排放次数计算桶内干燥效果。

1.3.2 处理方案及验证 

针对该故障，对仪表采用异常波动曲线抑制及仪表本体复位、修改仪表量程等手段均无法将问题彻底消除。结合设备实际运行环境以及厂家建议，在液位计安装中增加一根 500 mm 缓冲管（图 2），原 0 点液位高度由罐内的 110 mm 延长至 610 mm，仪表测量范围由110~576 mm 修改为 610~1076 mm。经验证，液位读数异常波动现象消失。

1.4 桶内液位计异常波动

桶内液位计主要作用为烘干过程中实时监测桶内液位，为顺控程序中液位损失率及液位zui终高度提供数值判断。但在模拟蒸残液烘干过程中，液位计出现异常数值波动及跳零现象，跳零后短时间内无法恢复，影响顺控程序执行。

1.4.1 原因分析 桶内液位计采用型号为

SCLD-93雷达液位计，从雷达传感器的针状天线以大约 1 ns 的时间发射短雷达脉冲，该脉冲被介质反射并作为回音被天线接收。由此测得的充填高度被转换成相应的输出信号并作为测量值输出。但在实际执行过程中发现以几个因素影响其判断：①蒸残液由液体转换为固态过程中，蒸残液沸腾冒泡，雷达波探测泡顶得到回音；②蒸残液烘干过程中产生含有少量酸碱的蒸汽，该化学物质对液位计喇叭口进行腐蚀，导致喇叭口锈蚀，雷达波发送时，喇叭口锈蚀部位产生回音反馈。

1.4.2 处理方案及验证 

经与仪表厂家沟通，决定将型号为 SCLD-93的雷达液位计（金属针式天线）更换为型号为 SCLD-99 的雷达液位计（球面耐腐蚀材质天线），可有效避免雷达天线被侵蚀性气（液）体腐蚀。液位计更换验证过程中，液位曲线无明显异常波动，且该系列设备多次正确触发顺控程序执行循环下料或停止动作。

2 结 论

田湾核电站放射性废物处理中心蒸残液（泥浆）处理系统属于国内首套全程自动化蒸残液（泥浆）处理系统，与以往的通过旋流器处理的蒸残液（泥浆）系统相比，该系统提高了处理效率，同时又大幅度降低了人员就地操作次数，减少了人员接触放射性物质的风险，可为国内核电厂提供参考和借鉴。

但因系统属于国内首套设备，其实际运行工况与设计工况存在一定偏差，同时每批次处理的蒸残液（泥浆）化学指标不固定，后续系统实际运行中需重点关注以下问题：

（1）蒸残液（泥浆）由液态转换为无游离水纯固态的zui佳烘干温度，保证桶内蒸残液（泥浆）zui佳烘干效果。

（2）目前该系统采用的加热方式为 4 组电加热丝，但随着时间的变化及加热丝性能的下降，加热效率也会随之下降，需考虑更换热源方式，如采用热油或者蒸汽加热。

（3）蒸残液（泥浆）烘干过程中每次自动投料液位高度及初始液位高度设定值需固化，以保证zui终烘干后桶饼高度满足设计要求。