核电化学知识培训.ppt
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核电厂一回路辅助系统核电厂一回路辅助系统分类典型的PWR核电厂通常设置20多个一回路辅助系统。这些系统分为三类(按基本功能):①反应堆装置的流体系统e.g.化学和容积控制系统(化容系统)、硼回收系统、堆芯余热排出系统、设备冷却水系统、主泵轴封水系统、废燃料池冷却及净化系统、取样系统、重要厂用水系统etc.②专设安全设施(工程安全设施)e.g.安全注射系统(安注系统)、安全壳冷却系统、安全壳通风冷却系统、安全壳隔离系统、空气净化系统、消氢系统etc.③放射性废物处理系统e.g.放射性废液处理系统、废气处理系统、固体废物处理系统etc.进入正题1、冷却剂水质控制与放射性水处理工艺水质控制即净化反应堆冷却剂,控制pH值和O2、H2浓度,以减少冷却剂对设备和管道的腐蚀。在0.5%的燃料包壳破损情况下,能保持堆冷却剂水质及放射性水平符合要求。①放射性水平的控制冷却剂的放射性来自:水及其中杂质的活化;裂变产物的释放;腐蚀产物的活化;化学添加物的活化。水活化产物中最重要的是16N,其射线很强,是决定一回路系统二次屏蔽设计的主要因素。但16N半衰期极短,一般不列入冷却剂总放射性。事实上,冷却剂放射性绝大部分来自裂变产物,小部分来自腐蚀产物活化产物。有些核电厂对冷却剂总放射性指标作出规定,一般为4l04Bq/L4l05Bq/L。此指标完全由燃料包壳破损率和冷却剂净化系统的效率所决定。裂变产物向冷却剂的释放速度正比于它在燃料中的累积量。冷却剂中裂变产物的放射性大小取决于三个因素:裂变产物逃逸率;核素衰变;净化作用、裂变产物沉积等原因造成的裂变产物损失。对于一座典型的1000MW级压水堆核电厂,在冷却剂中各种裂变产物和活化腐蚀产物的放射性中,冷却剂的放射性主要是由惰性气体(占90%以上)、碘(占3%以上)、铷(占1%)、钼(约占1%)和铯(小于1%)组成的。进入一回路冷却剂的放射性惰性气体每年大约有数千万GBq,绝大部分是Kr、Xe等短寿命的同位素,它们在运行过程中自行衰变,排出堆外后很快就消失,需作净化处理的仅占很小一部分。化容系统的设计应能有效地去除上述放射性物质,在设计规定的燃料包壳破损情况下(例如0.5%),保持冷却剂低于规定的放射性水平。②水质指标控制A.氧对于冷却剂中含氧量采取的控制手段:①对溶液氧的控制在室温及常压下,由空气中溶入冷却剂中的饱和氧含量为10ppm。目前采用的办法是联氨除氧,即通过化学添加箱注入一定数量联氨:N2H4+O2→N2+2H2O以上反应在90-120C范围内反应速率最快。因而在反应堆启动过程中,在90C以下加入联氨,在升温至120C时要停留几小时,直至取样分析表明氧含量达到水质标准为止。联氨在175C起缓慢分解,在反应堆额定工作温度下,已全部分解完毕,因而过量的联氨不会造成不良后果。②对水的辐射分解产生氧的控制电离辐射引起的水的化学变化过程相当复杂。按照辐解产物的化学形态,可分为分子产物(H2、O2、H2O2等),以及自由基产物(OH、H、HO2等)。当外来游离氧已去除时,辐射分解氧化产物就成为材料腐蚀所需氧的来源。如果水中含有氢,则由于它和辐射氧化产物之间的合成作用,能够抑制水的辐射分解。在未加氢的冷却剂中,由于辐解氧与金属化合而逐渐消耗,辐解氢将逐渐积累起来,此时也能起抑制氧含量的作用。因而,有人认为冷却剂中无需另外加氢,尤其是不带硼运行的电厂,或者排水量较少的基本负荷电厂。但那些频繁排水的负荷跟踪电厂,还必需加氢。实际运行中,考虑泄漏及分布不均等因素,通常对每公斤冷却剂加入2535mlH2(标准状态)。B.氢C.氯离子和氟离子D.pH值及pH值控制剂pH值对金属腐蚀行为的影响对于压水堆一回路水浸润表面的主要材料不锈钢和镍基合金,水质偏碱能提高材料耐腐蚀性。但是对于锆合金,水质偏碱会导致腐蚀速度增加,当pH<11.3时,对锆腐蚀速率无明显影响,而当pH>12时,腐蚀明显加剧。pH值对腐蚀产物在回路中的迁移的影响。腐蚀产物迁移是由于回路中温度不同引起腐蚀产物的溶解度不同,从而形成腐蚀产物在溶解度大的地方溶解,流到溶解度小的地方沉积下来的现象。如果能减少或防止回路中腐蚀产物向堆芯转移,使其免于活化,则不仅可以大大降低停堆后一回路的辐射水平,而且可以减少腐蚀产物在燃料元件表面的沉积,维持良好的传热条件,提高pH值有助于达到上述目的。在碱性介质中,亚铁离子的溶解度在某一温度下有一最小值,pH值越高,相应的最小溶解度温度越低。此后,亚铁离子的溶解度随温度升高而增加。这样,在碱性溶液中,腐蚀产物从一回路较热的地方溶解,转移到温度低的地方沉积下来。因此,冷却剂保持较高的pH值,能使腐蚀产物从堆内迁移至堆外。pH值对腐蚀的