核電廠系統(tǒng)與設(shè)備(第五講)-文庫吧
2025-02-05 16:33 本頁面
【正文】 冷卻劑中裂變產(chǎn)物的放射性大小取決于三個因素 :裂變產(chǎn)物逃逸率 。核素衰變 。凈化作用 ,裂變產(chǎn)物沉積等原因造成的裂變產(chǎn)物損失。 22 ? 一座典型的 1000MW級壓水堆核電廠在冷卻劑中各種裂變產(chǎn)物和活化腐蝕產(chǎn)物的放射性。冷卻劑的放射性主要是由惰性氣體 (占 90%以上 )、碘 (占3%以上 )、銣（占 1%）、鉬（約占 1%）和銫（小于 1%）組成的。進(jìn)入一回路冷卻劑的放射性惰性氣體每年大約有數(shù)千萬 GBq，絕大部分是 Kr（ ）、 Xe（ ）等短壽命的同位素，它們在運(yùn)行過程中自行衰變，排出堆外后很快就消失，需作凈化處理的僅占很小一部分。 23 表 42壓水堆冷卻劑的放射性（電功率 1000MW，冷卻劑溫度 303oC,燃料破損率 1%） 24 （ 2）水質(zhì)指標(biāo)控制 ? 水除了載熱和慢化中子外 ,還發(fā)生一系列的反應(yīng) ,其中包括 :水和其中雜質(zhì)的中子活化反應(yīng) ,水的輻射分解 ,水對材料的腐蝕及腐蝕產(chǎn)物的活化、遷移和沉積 ,裂變產(chǎn)物從破損的燃料元件中逃逸及其隨冷卻劑的轉(zhuǎn)移等。 25 ? 腐蝕帶來的問題尤為重要。腐蝕除了能引起結(jié)構(gòu)材料破壞外 ,也是裂變產(chǎn)物釋放和腐蝕產(chǎn)物活化的根本原因。 防止腐蝕時冷卻劑化學(xué)的中心任務(wù)。 26 ① 氧 ? 水中游離氧的存在是造成金屬材料腐蝕的重要原因。 在無氧的高溫水中 ,不銹鋼表面將生成 Fe3O4和伽瑪 Fe2O3型氧化物。它們構(gòu)成了致密的氧化膜 ,保護(hù)金屬不被進(jìn)一步氧化。相反 ,若水中存在游離氧 ,則生成阿爾帕Fe2O3型氧化物。它結(jié)構(gòu)疏松 ,不具備保護(hù)作用。氧的存在還加劇不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破壞。 27 ② 氫 ? 輻照作用下，水分解生成 H O H2O2以及多種自由基。如水中含有氫氣，能抑制水的輻射分解，從而抑制金屬腐蝕。 ? 實(shí)際核電廠運(yùn)行中 ,考慮到泄漏和不均勻等因素 ,每公斤冷卻劑中加入 25ml~40ml氫氣。 28 ③ 氯離子和氟離子 ? 不銹鋼應(yīng)力腐蝕破壞的幾率正比于氯離子濃度和游離氧含量的乘積。當(dāng)水中氧含量較高時 ,即使氯離子濃度低于 1 106時 ,應(yīng)力腐蝕破裂也會發(fā)生。為防止發(fā)生應(yīng)力腐蝕 ,除限制含氧量外 ,氯離子濃度也不宜超過 106或 106。 29 ? 水中存在微量氟離子既能明顯加劇鋯合金的腐蝕和吸氫 ,又能與氧共同作用引起不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。在不發(fā)生沸騰的情況下 ,氟離子含量小于 2 106的水對鋯合金已無危害。 ? 目前壓水堆一回路水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將氟含量規(guī)定在 106以下。 30 ④ pH值及 pH值控制劑 ? 對不銹鋼和鎳基合金，水質(zhì)偏堿性會導(dǎo)致腐蝕加劇。 ? 試驗(yàn)表明： 當(dāng) pH ,對鋯腐蝕不明顯 。 當(dāng) pH12時 ,腐蝕明顯加劇。 31 ? 在堿性介質(zhì)中 ,亞鐵離子的溶解度在某一溫度下有一最小值 ,pH值越高 ,相應(yīng)的最小溶解度溫度越低。冷卻劑保持較高的 pH值 ,能使腐蝕產(chǎn)物從堆內(nèi)遷移至堆外。對于現(xiàn)行的壓水堆核電廠一回路結(jié)構(gòu)材料 ,水質(zhì)偏堿性較好 ,以 pH值為 ~。 ? 常用的 pH值控制劑有兩種 ,它們是氫氧化鋰和氫氧化銨。 32 ⑤ 電導(dǎo)率 ? 電導(dǎo)率是水中離子總濃度的一個指標(biāo) ,單位（ uS/cm）水越純凈 ,電導(dǎo)率越低。 電導(dǎo)率是水純度的一個度量標(biāo)準(zhǔn)。 ? 冷卻劑中加入硼酸和 pH值控制劑后，電導(dǎo)率已不能有效地反映冷卻劑的純度，而只能規(guī)定一個允許范圍，具體取值大小取決于硼酸和 pH值控制劑的添加量。通常電導(dǎo)率范圍為1~40 。 33 系統(tǒng)流程 34 1 下泄管線 ? 核電廠正常運(yùn)行時 ,從一回路的冷管段引出一股冷卻劑 ,稱為下泄流 ,其正常流量約為,經(jīng)下泄隔離閥進(jìn)入再生熱交換器的殼側(cè) ,冷卻至 140℃, 再經(jīng)過節(jié)流孔板 ,將壓力降至 ,進(jìn)入下泄熱交換器的管側(cè) ,由殼側(cè)的設(shè)備冷卻水將下泄流溫度降低至 46℃左右 ,離開下泄熱交換器的下泄流經(jīng)下泄壓力控制閥再次降壓，進(jìn)入過濾器，濾去水中 5μ以上的懸浮顆粒。經(jīng)溫控三通，進(jìn)入凈化段。 35 管道的前后壓差較大時，往往采用增加節(jié)流孔板的方式，其原理是：流體在管道中流動時，由于孔板的局部阻力，使得流體的壓力降低，能量損耗 . 36 ? 正常下泄實(shí)際上是兩次降溫降壓過程，第一次降溫降壓是通過布置在安全殼內(nèi)的再生熱交換器和其下游的節(jié)流孔板，使反應(yīng)堆冷卻劑從 、 ℃ 降至 、140℃ 左右；第二次降溫降壓是通過安全殼外的下泄熱交換器及其下游的下泄壓力控制閥。 37 圖 (4) RCV系統(tǒng)冷卻和降壓 38 2 凈化段 ? 凈化段的離子交換樹脂的正常工作溫度范圍為46℃~℃ 。若下泄流溫度高于 57℃ ，三通閥將自動切換，使下泄流旁路離子交換樹脂床，防止離子交換樹脂經(jīng)受高溫后失效。下泄流經(jīng)溫控三通閥進(jìn)入兩臺并聯(lián)的混合除離子床中的一臺，除去大多數(shù)離子狀態(tài)的裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物，然后進(jìn)入間歇運(yùn)行的除陽離子床除去銫、鉬和過量的鋰離子。在除離子床下游，設(shè)置三通閥，借此可將下泄流導(dǎo)向硼回收系統(tǒng)進(jìn)行除硼操作。 39 ? 下泄流最后進(jìn)入容積控制箱，經(jīng)容積控制箱頂部的噴頭噴出，霧化，釋放出冷卻劑中的部分氣態(tài)裂變產(chǎn)物，同時吸收部分氫氣。 40 41 (1) 過濾器 ? 在下泄熱交換器出口，設(shè)置了前置過濾器，用來攔截懸浮顆粒；在下泄流離開除離子床之后，設(shè)置了后置過濾器以清除樹脂碎片。 42 (2)混合除離子床 ? 由于冷卻劑中加硼酸和氫氧化鋰，為了使離
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