核电站化学_压水反应堆水处理系统

化学和容积控制系统（RCV）一、概述化学和容积控制系统（RCV）是反应堆冷却剂系统（RCP）的一个主要的辅助系统。

它在反应堆的启动、停运及正常运行过程中都起着十分重要的作用，它保证了反应堆的冷却剂的水容积，化学特性的稳定和控制反应性的变化。

二、系统功能：主要功能：a)容积控制：通过上充和下泄功能维持稳压器水位，保持一回路水容积；b)反应性控制：与反应堆硼和水的补给系统（REA）相配合，调节冷却剂硼浓度以跟踪反应堆的缓慢的反应性变化;c)化学控制：控制反应堆冷却剂的PH值，氧含量和其他容积气体含量，防止腐蚀，裂变气体积聚和爆炸，降低冷却剂放射性水平，净化冷却剂。

辅助功能：（1）为主泵轴封提供经过过滤及冷却的水（2）为稳压器提供辅助喷淋水（3）一回路冷却剂过剩下泄（4）需要时，上充泵可作为高压安注泵运行三、系统功能描述：1. 容积控制所谓容积控制就是通过RCV吸收稳压器不能全部吸收的那部分一回路水容积的变化的量，维持稳压器水位在一个整定的范围内。

一回路水容积变化的原因主要是温度的改变，如图（1）所示：从图可见当反应堆冷却剂系统RCP 从冷态（60℃）增温到热态（291℃）时，其比容增加将近40%；正常运行时，冷却剂的平均温度随功率的变化而变化，从而比容也随之改变，也造成一回路中水的体积的改变。

另外，由于冷却剂系统处于155Bar 的高压下，也会不可避免地发生泄漏，需要调节水容积。

容控原理见图（2）化学和容积控制系统RCV 从RCP 二环路过渡段引出下泄流，经容控箱再由上充泵把上充流打回RCP ，反应堆稳定运行时，上充流量与下泄流量相等。

当温度变化引起一回路内水体积变化时，稳压器水位发生变化，当水位偏离设定值时，调节上充流量，使稳压器水位恢复到设定值。

但容控箱容量有限，在RCP 系统升温、降温过程，或其它瞬态，水容积发生很大变化时，可与其它系统配合，容控箱水位高时，可排放到硼回收系统（TEP ），容控箱水位低时，可由硼和水补给系统（REA ）按需要进行补给。

压水反应堆水化学压水反应堆水化学是指压水反应堆中与水相互作用的化学过程。

压水反应堆是一种核反应堆设计，它使用水作为冷却剂和减速剂，以控制和稳定核裂变反应过程。

在这种反应堆中，水化学是非常重要的，因为它涉及到核反应堆的燃料元素、冷却剂、结构材料和放射性废物的相互作用。

压水反应堆中的水化学主要包括废水处理、燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水母质的行为等方面。

首先，压水反应堆中产生的废水需要进行处理，以去除放射性核素和其他污染物。

废水处理过程中通常包括沉淀、滤过、吸附等步骤，以确保废水在放出环境之前达到安全标准。

其次，压水反应堆的燃料元素需要在水中溶解，以促进核反应的进行。

在核反应堆中，燃料棒是由铀或钚等放射性元素制成的。

当燃料棒置于水中时，水化学过程会导致铀或钚等元素从燃料棒中溶解出来。

这些溶解的放射性核素需要通过适当的措施进行处理和隔离，以防止对环境和人类健康造成危害。

此外，压水反应堆中的燃料包壳也需要注意腐蚀问题。

由于水中存在氧气和其他溶解的气体和离子，燃料包壳可能会受到腐蚀。

腐蚀会导致燃料包壳的退化和开裂，进而影响核反应堆的安全和性能。

因此，需要进行适当的防腐蚀处理，以延长燃料包壳的寿命并确保堆的运行稳定。

另外，由于压水反应堆使用的是轻水，水中的氢原子和氧原子之间的化学相互作用也需要考虑。

例如，氧原子可以与金属材料反应形成氧化物，从而引起材料的腐蚀。

此外，水中的氢原子还可以与放射性核素发生还原反应，导致核素的转化和迁移。

这些水中的行为和反应需要加以研究和管理，以确保核反应堆的安全运行和废物的处理。

总之，压水反应堆水化学是一个复杂而关键的领域，涉及到核反应堆的运行安全、废物处理和环境保护等方面。

从废水处理到燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水质的行为，都需要进行综合研究和管理，以确保核反应堆的安全性和可持续性发展。

题型：1.填空题、2.看图填空、3.简单题、4.计算题或论述题。

复习要点第一部分：水化学概述1.水的特殊（反常）性质与分子结构的关系。

何谓分子的缔合？何谓氢键？关系：水分了是具有偶极矩的强极性分了，这种结构成为水具有许多反常性质的主要原因；水分子的缔合:水分了的偶极矩相互吸引，并通过“氢键”而形成多分了的聚集状态。

这种由简单分了结合成比较复杂的分了，而不引起物质的化学性质改变的现象，称为分了的缔合。

氢键：与负电性强的元素（尤其是氟和氧）作共价结合的氢原子，还可以再和此类元素的另一原子相结合。

此时所形成的第二个键，称为氢键。

2什么叫水的离子积？写出表达式。

练习溶液的pH值计算。

\H+]OH-]_K水的离子积:水的离解平衡式为[玦0] ”或间[°成]=犬””2。

],几乎在所有溶液中，H2O的活度接近1.0,因此不考虑H2O的平衡常数，贝ij Kw=[H+][OH-],称为水的离了积。

表达式：Kw=[H+][OH-]pH 值计算：pH=-lg[H+]3.解释硬水、软水、暂时硬度、永久硬度。

硬水软化的常用方法有哪些。

硬水：溶有较多量Ca2+和Mg2+的水叫做硬水。

软水：溶有少量Ca2+和Mg2+的水叫做软水。

暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的硬度，叫做暂时硬度。

永久硬度：如果水中溶有Ca和Mg的硫酸盐或氯化物，则不能用加热的方法去掉Ca和Mg 的离子，这种硬度叫永久硬度。

方法：1.药剂软化法：采用石灰、纯碱、碳酸三钠和硼砂等药剂中的一种或几种。

反应结束后澄清就得到软水。

（操作复杂但成本低，适于处理大量的高硬度的水，常作为水软化的初步处理。

）2.离子交换法：现代使用盐型离子交换树脂来降低水的硬度。

3其他方法：过滤法：在大规模滤水时，使用由沙砾和石子组成的过滤器；小规模的过滤采用烧结玻璃、特制的过滤材料和过滤膜等。

过滤法只能除掉不溶性杂质。

蒸馅法。

第二部分：压水堆的放射性1.压水堆放射性物质的来源及组成？压水堆核电厂一回路冷却剂中主要的裂变产物有哪些？列出其中6中主要核素。

M310压水堆系统简介一、 反应堆冷却剂系统（RCP），又称一回路系统。

该系统将堆芯内核裂变所释放的大量热能导出，通过蒸汽发生器将一回路热量传给蒸汽发生器二次侧给水，使之产生饱和蒸汽，送到汽轮发电机发电。

1.系统由堆和三个环路组成.每一环路上有一台蒸汽发生器、一台反应堆冷却剂泵。

在其中的一个环路上还连接有一台稳压器以及稳压器卸压箱。

（见图1）。

一回路也起到包容住放射性裂变产物的第二道屏障。

2.主要设备——反应堆反应堆中核燃料芯块叠置在锆—4合金包壳管中，装上端塞，把燃料封焊在里面，从而构成燃料棒。

包壳将核燃料及其裂变产物包容住，构成了强放射性的裂变产物与外界环境之间的第一道屏障。

在堆芯装入三种不同浓度的核燃料，分别为1.8%、2.4%和3.1%。

高浓度燃料组件布置在外区，中心区浓度最低。

每次换料时，取出中心区的燃料组件，将第二区燃料组件倒换到中心区，将外区燃料组件倒换到第二区。

而在外区装入新燃料，这样每年更换三分之一核燃料组件。

控制棒束组件用于反应性的控制，它由强烈吸收中子的银—铟—镉合金构成。

它在燃料组件的导向管内移动，并由在反应堆压力容器顶盖上方的驱动机构提升和下降。

当需紧急自动停堆时，控制棒束组件靠重力自动落下。

控制棒束组件用来控制由负荷变化或反应堆停堆时所引起的反应性急速变化。

另一方面，依靠溶于反应堆冷却剂中的硼酸浓度来控制反应性缓慢而长期的变化。

这两种控制反应性的方式互为补充，相互结合确保堆芯反应性的调节和控制。

——蒸汽发生器它为自然循环型，由垂直的U型管束的蒸发段和汽水分离段组成。

用一回路的水加热二回路给水，使之产生饱和蒸汽并进行汽水分离和干燥后输送到汽轮机高压缸。

——反应堆冷却剂泵（又称主泵）用于克服一回路中设备和管道阻力，保证冷却剂的循环，它为立式离心泵，由泵体、电机、密封组件和飞轮组成。

主泵轴上有三级轴封，同时用高压水注入泵轴泵和密封组件之间，用于限制冷却剂从泵轴中泄漏。

在主泵顶部安装飞轮，以增加主泵的转动惯量。

压水堆核电厂水化学知识一、绪论1.1、水在核电厂的作用：（1）中子慢化剂：将快中子慢化为易引发核反应的热中子；（2）主回路冷却剂：将核反应产热传导至二回路；（3）发电工质：通过水汽循环实现热能发电；（4）冷却水：将二回路余热导入最终热阱（海水）、设备冷却水（闭式冷却水）、定子冷却水、轴封冷却水；（5）辐射屏蔽：水是良好的放射线屏蔽剂，核电厂的换料水池、乏燃料池充满水可起到吸收中子及辐射屏蔽作用；（6）其它：消防水、配制各种去污剂等1.2、水化学对材料腐蚀的作用：通过对水中杂质含量限制、调整水的酸碱性和氧化还原性可有效控制水对材料的腐蚀速率和损伤程度，延长设备使用寿命。

1.3、水化学对控制集体剂量的贡献：1）通过水质控制可以抑制材料腐蚀，减少腐蚀产物产生量；2）适宜的水质可以减少燃料破损的风险，减少裂变产物进入一回路冷却剂；3）冷却剂酸碱性及氧化还原性的合理调配，可以改变活化腐蚀产物的释放、迁移、沉积路径。

二、水化学基础知识2.1、水的密度随温度变化：1）常压时，在0~4℃之间，水具有反膨胀性，T↑→ 密度↑；2）大于4℃的饱和水，T↑ → 密度↓（符合热胀冷缩规律）2.2、水是离子型化合物的优良溶剂。

2.3、溶解度：一定温度下，某种物质溶解在一定量溶剂中达到饱和时所能溶解的量。

2.4、溶液：一种或几种以上的物质高度分散（以分子、离子或原子状态）到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物。

能溶解其他物质的物质叫溶剂；被溶解的物质叫溶质。

2.5、胶体溶液：数量较多的分散质粒子的直径在1nm—100nm之间的分散系，是一种高度分散的多相不均匀体系。

2.6、悬浮液：大量的微小的不溶性固体颗粒因布朗运动而分散于液体中形成的混合物。

固体颗粒粒径通常大于100nm。

2.7、浓度单位：一般有摩尔浓度、质量浓度、体积浓度。

如：mol/L、mg/kg、μg/kg 、ml/kg等，也有无量纲单位ppm、ppb、ppt（通常表示数量级）。

压水堆核电厂的工作原理压水堆（Pressurized Water Reactor，PWR）核电厂是一种常见的核电发电系统，其工作原理如下：1. 核燃料：压水堆核电厂使用铀（Uranium）燃料。

铀燃料通常以浓缩氧化铀（Uranium Dioxide）的形式呈现，如UO2。

2. 核反应：铀燃料中的铀-235核发生裂变反应。

裂变释放大量的能量，并产生了新的裂变产物或核中子。

3. 热交换：核反应释放的能量用于加热循环中的冷却剂，通常是水。

热交换器（Steam Generator）中的核反应区通过与循环中的水隔离，以避免辐射泄漏。

4. 主循环：加热的水蒸气离开热交换器并进入主循环，通过高压泵被重新压缩。

通过高温和高压，水将保持在液体状态，即使其温度超过了常规沸点。

5. 反应堆压力控制：循环中的水压力决定了水的沸点。

为了保持恒定的温度和压力，系统具备压力控制装置。

6. 蒸汽发电：在主循环中，压缩的冷却水进入蒸汽发生器（Steam Generator），再次加热潜藏在核反应中产生的热。

加热的水蒸气通过旋转的涡轮叶片，驱动发电机产生电能。

7. 冷却：离开蒸汽发生器后，剩余的水蒸气在冷凝器（Condenser）中冷却并转化为液体。

冷却水从冷却器中收集，并重新注入热交换器，以形成循环。

8. 辅助系统：核电厂还包括其他辅助系统，例如安全系统、应急供电系统和核废料处理系统等，以确保核电站的安全运行和辐射防护。

总体来说，压水堆核电厂利用铀燃料的核反应释放的热能，通过循环中的水冷却产生蒸汽，进而驱动发电机产生电能。

冷却水循环不断，使得反应堆保持在恒定的温度和压力条件下工作，确保核电厂的安全与稳定性。

压水堆核电站工作原理
压水堆核电站（PWR）是一种重要的核反应堆系统，它是利用水作为中子反应媒介来产生核能的。

这种核电站经常被称为“汽轮发电机”，因为它是由蒸汽产生动力来驱动汽轮发电机发电，从而生产电能的。

压水堆核电站的基本原理是：由核反应堆提供的热能，通过循环的冷却剂（水）来移动，从而使压力增加，从而使水热能变成动能，把水中的热量转换为动能，转换成机械能，进而变成电能。

压水堆核电站的主要部件有核反应堆、汽蒸发器和汽轮发电机。

核反应堆是核电站中最重要的部分，它是核电站的热源，是产生电能的核动力装置。

核反应堆中发生核裂变，产生的热量可以把水变成蒸汽，使其增压，从而驱动汽轮机发电。

汽蒸汽器是将水加热到一定的温度，从而蒸发形成蒸汽，并将其导入汽轮发电机，从而获得动力的装置。

汽轮发电机是将发动机的机械能转变成电能而发电的装置。

压水堆核电站的工作过程可以概括为：核裂变产生热量，使水蒸发，从而使水中的热量转换为动能，动能转换为机械能，把机械能转换为电能，最后通过变压器将电能转换成高压电后输出到家庭用电。

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