中国实验快堆钠泄漏探测技术简介
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【摘 要】中国实验快堆以钠作为冷却剂，钠是活泼金属，与空气易发生猛烈的化学反应，能够及早发现钠泄漏是控制漏钠事故的前提条件。中国实验快堆主要采用接触式钠泄漏探测技术和氢含量探测技术来探测钠泄漏，同时通过钠的液位、流量及工艺间环境参数等手段间接判断是否存在钠泄漏，这些探测技术对后续建设的钠冷快堆和钠回路钠泄漏探测设计有具有一定的指导意义。
【关键词】快堆； 钠； 泄漏探测器
【Abstract】The coolant of China experimental fast reactor （CEFR） is sodium. Due to the highly chemically active nature of sodium and its reaction with air， the detection of sodium leakage in time plays an important role in guaranting against the accident. Based on the electrical conductivity of sodium and the principle of sodium water reaction， two methods of leakage detection are adopted in CEFR. Besides， the monitorings of sodium level ， flow and environmental parameters are applied to fulfill the sodium leakage detection indirectly. The technologies presented have a certain guiding significance for practical engineering design of sodium leakage detection in sodium cooled fast reactor and sodium loops in future.
【Key words】Fast reactor； Sodium； Leak detector
0 引言
中国实验快堆（CEFR）以液态金属钠作为冷却剂，但钠是活泼金属，会与水发生猛烈地化学反应，高温液态钠在空气中能够燃烧。在构成反应堆冷却剂边界的机械设备和管道中，需要设置钠泄漏探测器，以便尽早发现钠泄漏的部位，并采取相应措施以控制漏钠事故的影响。
1 接触式钠泄漏探测技术
CEFR 设有一回路和二回路冷却剂系统，一、二回路管道和设备采用接触式钠泄漏探测器来探测钠泄漏。接触式钠泄漏探测器是基于钠的导电性设计的，根据使用场合的不同，可分为单点接触式钠泄漏探测器和分布接触式钠泄漏探测器两种，单点接触式钠泄漏探测器依靠其探头头部被钠短路的原理来探测钠泄漏，分布接触式钠泄漏探测器依靠其由陶瓷绝缘子间隔的2根不锈钢丝被钠短路来探测钠泄漏。这两种型式的钠泄漏探测器探测灵敏度为0.1cm3 的液态钠，无惯性响应。这两种钠泄漏探测器已在国外及其他快堆和钠回路中广泛使用。
1.1 分布接触式钠泄漏探测器
探测单层钠管道、钠泵、容器、钠阀阀体等设备的钠泄漏采用分布接触式钠探测器。其特点是安装灵活，不管设备是什么样的形状，不管大小，不管位置，不管长短，分布接触式钠泄漏探测器都可以牢固的附在设备的表面上；检查方便，因该探测器一端通过接线端子与监控系统相连，另一端也有一个接线端子，这个接线端子是专供检查用的，在正常情况下，两根不锈钢丝之间的阻值>1 MΩ。其结构组成如图1所示
对于水平钠管道，探测器顺着钠管道下沿安装。对于竖直管道，可采用螺旋方式布置探测器。当遇到电加热元件时，把1型绝缘子反扣在电加热元件上。现场安装时需注意防止不锈钢丝受到油污，绝缘子之间应紧密安装。安装时探测器两端的接线端子应露在保温层外面，一端用于连接信号电缆，另一端用于现场定期检验。用热缩塑料管保护接线端子。
1.2 单点接触式钠泄漏探测器
探测带夹层的钠设备及双层管道的钠泄漏，采用单点接触式钠泄漏探测器，图2为双层管道钠泄漏探测器安装图。该探测器具有结构简单，可靠性高，维修性好的特点，探测器安装在带有接头的接管内，该接管插入到外管内，其接管头部离外层管内壁还有约1mm的距离，以便钠能漏到接管里。探测器须安装在在管道的最低处。
2 氢含量监测钠泄漏
在蒸汽发生器中，一次侧流过的介质为高温液态钠，二次侧流过的介质为水，水的压力要高于钠，若换热管发生泄漏，高压侧的水会泄漏到钠中，钠与水发生的反应为[1]
Na（固）+H2O（液）NaOH（固）+1/2H2 ΔH=-33.67 kcal/mole
Na（液）+H2O（液）NaOH（固）+1/2H2 ΔH=-35.2 kcal/mole
Na（液）+H2O（汽）NaOH（固）+1/2H2 ΔH=-45.7 kcal/mole
2Na（固）+H2O（液）Na2OH（固）+1/2H2 ΔH=-31.05 kcal/mole
1983海牙快堆蒸汽发生器会议把泄漏范围分为4级：微泄漏、小泄漏、中泄漏和大泄漏[2]，这种划分方法已被广泛采用，CEFR泄漏率等级划分如表1所示
2.1微、小泄漏探y
CEFR采用电化学氢计和扩散型氢计两种氢计来探测微泄漏，用钠中气泡噪声探测器探测小泄漏。为保证测量的可靠性和有效性，根据重要程度不同，蒸发器出口钠流中、蒸发器上部溢流管钠流中、钠缓冲罐气体中都分别安装了电化学和扩散型两种氢计，一级事故排放罐气体中安装了电化学氢计，过热器上部溢流管中只安装了扩散型氢计。在蒸汽发生器上部溢流管和过热器的上部溢流管安装了钠中气泡噪声探测器。