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核能產業應用專區

全球主流核反應爐技術與過濾應用

  • 壓水式反應爐（Pressurized Water Reactor, PWR）

    • 目前全球運轉數量最多的爐型（包含台灣核三廠）。採用「雙迴路」設計，一次側的高壓冷卻水不會沸騰，而是透過蒸汽產生器（Steam Generator）將熱能傳遞給二次側來產生蒸汽。

    • 過濾關鍵： 濾芯需精準控制一次側冷卻劑的純度以降低輻射活化產物（Crud），同時二次側需配備蒸汽產生器排污過濾（SGBD Filters）以防止設備腐蝕。

  • 沸水式反應爐（Boiling Water Reactor, BWR）

    • 採用「單一迴路」設計（如台灣核一、核二廠）。冷卻水直接在反應爐壓力槽內吸收熱量並沸騰，產生的蒸汽直接送往汽機房推動汽輪機發電

    • 過濾關鍵：由於蒸汽帶有微量輻射，汽輪機廠房也屬於輻射管制區。這使得 BWR 對於反應爐水淨化系統 (RWCU)與凝結水除礦過濾 (Condensate Polishing) 的要求極高，需要超大流量且高納污量的濾芯來維持水質。​

  • 進步型沸水式反應爐（Advanced Boiling Water Reactor, ABWR）

    • BWR 的全面升級版（如台灣核四廠）。最大的技術突破是將冷卻水再循環泵浦直接內建於反應爐壓力槽內，去除了外部大口徑管線，大幅降低了冷卻水流失事故（LOCA）的風險。

    • 過濾關鍵： 繼承了 BWR 的單迴路過濾需求，但對系統的整體安全性、防震性與濾芯的絕對可靠度有著更嚴苛的核安法規要求。​

  • 小型模組化反應爐 (Small Modular Reactors, SMRs)

    • 代表著核能的未來趨勢。SMR 體積小、具備高度模組化與被動安全設計，可在工廠預先組裝後運至現場安裝，大幅降低建設成本並提高部署靈活性。

    • 過濾關鍵：空間極其寶貴。過濾系統必須走向高密度、微型化 (Compact & High-density)，並且要求更長的更換週期，以配合 SMR 長達數年不需停機換料的運轉特性。​

  • ​其他特種反應爐 (Other Reactor Designs) 過濾純化需求

    • 重水式反應爐 (PHWR/CANDU) 的慢化劑純化系統

    • 新一代高溫氣冷爐 (HTGR) 的高溫氣體過濾需求，提供具備特殊化學兼容性與耐極端高溫的金屬濾材解決方案。​​​

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壓水式反應爐（Pressurized Water Reactor, PWR）

壓水式反應爐 (PWR) 最大特徵是擁有「兩個獨立的迴路」（一次側與二次側），一次側的水處於高壓狀態不會沸騰，而是透過蒸汽產生器（Steam Generator）將熱量傳遞給二次側來產生蒸汽。PWR 是核能發電的其中一種，是目前全球數量最多的商用反應爐型（佔比約 60-70%）。台灣核三廠（馬鞍山核能發電廠）是台灣唯一一座採用壓水式反應爐（PWR）的核電廠。

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一次側與化學容積控制系統 (Primary Loop & CVCS)

這是核電廠的核心輻射區，濾芯的可靠性直接關係到核安與人員輻射劑量。

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  • 1. Reactor Coolant Filters (反應爐冷卻劑過濾器)

    • 功能說明： 攔截一次側冷卻水中的活化腐蝕產物（Crud）與懸浮顆粒，維持冷卻劑的清澈度。

    • 技術要點： 需具備極高的耐輻射性與耐高溫高壓能力，過濾精度通常要求絕對精度（例如 1um或 5um）。

    • 維護： 高品質濾芯能延長使用壽命，減少 O&M 人員進入高輻射區更換濾芯的頻率，符合 ALARA 精神，並有效降低高階放射性固體廢料的產生。

  • 2 & 3. Seal Water Injection / Return Filters (軸封注水 / 回水過濾器)

    • 功能說明： 保護反應爐冷卻劑泵（RCP）的精密軸封，防止顆粒磨損導致一次側冷卻水外洩。

    • 技術要點： 極高的濾芯結構強度（高耐壓差能力），確保在系統壓力波動時濾材不破裂、不變形。

    • 維護： RCP 軸封損壞是核電廠非計畫性停機的常見原因，選用高可靠度濾芯可大幅降低停機風險與高昂的維修成本。

  • 4. Chemical Addition Filters (化學添加過濾器)

    • 功能說明： 過濾硼酸或氫氧化鋰等化學添加劑中的雜質。

    • 技術要點： 優異的化學材質兼容性，防止濾材被化學藥劑降解。

    • 維護： 防止未溶解的硼結晶或外部雜質進入一次側，確保反應爐功率控制的精準度。

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二次側系統 (Secondary Loop)

二次側的重點在於保護蒸汽產生器（SG）與汽輪機，預防腐蝕並維持熱交換效率。

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  • 10. Steam Generator Blowdown Filters (蒸汽產生器排污過濾器)

    • 功能說明： 移除蒸汽產生器底部的污泥與金屬氧化物，維持 SG 內部的水質純度。

    • 技術要點： 需適應高溫與大流量工況，通常採用具備高納污量的深層過濾技術或金屬濾芯。

    • 維護： 有效的排污過濾能防止 SG 傳熱管產生凹陷（Denting）或應力腐蝕破裂（SCC），延長這項昂貴重型設備的壽命。

  • 6 & 7. Condensate Prefilters (冷凝水預過濾器)

    • 功能說明： 淨化從凝汽器回收的水，在進入除礦床前攔截鐵鏽與懸浮物。

    • 技術要點： 超大流量處理能力、極低的初始壓降（Low Pressure Drop）。

    • 維護： 減輕下游離子交換樹脂的負擔，延長樹脂壽命，減少系統中的「鐵傳輸（Iron Transport）」現象。

  • 11. Makeup Water Filters (補充水過濾器)

    • 功能說明： 確保進入二次側迴路的除鹽補充水不含微粒雜質。

    • 技術要點： 高性價比的微米級過濾，確保水質達標。

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廢料處理、冷卻與輔助系統 (Waste Processing & Auxiliary)

確保廠內水資源循環與發電機組穩定運行。

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  • 8 & 9. Filter Demineralizers & Resin Traps (去礦質器與樹脂捕捉器)

    • 功能說明： 樹脂捕捉器安裝於離子交換床下游，防止破裂的樹脂微粒逃逸進入主系統。

    • 技術要點： 精密的楔型鋼絲（Wedge Wire）或高強度金屬網結構，孔徑必須嚴格小於樹脂粒徑。

    • 維護與痛點： 樹脂若進入高溫系統會引發嚴重的硫酸鹽腐蝕與輻射熱點，可靠的 Resin Trap 是系統的最後防線。

  • 5. Recycle Evaporator Filters (回收蒸發器過濾器)

    • 功能說明： 處理廠內廢水與回收水，攔截放射性濃縮物。

    • 維護與痛點： 透過高效過濾，最大化減少液態與固態放射性廢棄物的最終處置體積。

  • 12 & 13. Stator Cooling & Closed Cycle Water Filters (定子冷卻水與閉式循環冷卻水過濾器)

    • 功能說明： 保護發電機定子線圈的冷卻水路不被堵塞，以及廠內輔助機電設備的散熱。

    • 技術要點： 無磁性材質（針對定子冷卻）、防結垢與防腐蝕。

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