材料与水化学第讲核电厂一回路水化学
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【核电站】一回路主要辅助系统:化学和容积控制系统(RCV)1.2 一回路主要辅助系统§ 1.2.1 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82(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8282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。
核电厂一回路水化学辐射优化控制研究作者:李建兴孔祥贡来源:《现代企业文化》2020年第03期中图分类号:TM623 文献标识:A 文章编号:1674- 1145(2020)01- 160- 01摘要在核电厂中,当一回路水质控制较差时会增强一回路的腐蚀性,加剧相关设备及材料的腐蚀,造成设备损坏,同时增强一回路的放射性活度,增加设备检修人员的集体剂量,最终形成辐射危害。
所以,在核电厂中,一回路水化学优化控制具有重要意义。
本文首先分析核电厂一回路水化学的特点,然后主要从溶解氧及溶解氢含量的降低两个方面,探讨水化学辐射的优化控制对策。
关键词核电厂一回路水化学辐射优化控制核电厂一回路水质的化学辐射受到多种因素的影响,首先是系统中相关设备的材料,其次是一回路水化学控制参数。
随着一回路腐蚀产物的积累,会增强一回路辐射场的强度。
腐蚀产物在系统表面产生,溶解到一回路冷却剂中流入冷却剂,最后通过主回路冷却剂传输到堆芯燃料包壳表面,被中子活化。
被活化之后的腐蚀产物会大大增加一回路辐射场的剂量,在管道拐角处沉积,形成局部热点,增加检修人员剂量。
一、核电厂水化学控制的特点在反应堆的运行过程中,一回路水化学控制的优劣会直接影响着燃料包壳的完整性,一旦控制不当,就会引起很多问题。
比如:第一,燃料元件包壳出现腐蚀现象,缩短燃料元件的正常使用寿命;第二,燃料棒表面结垢,降低传热效率;第三,腐蚀严重的情况下会造成燃料元件包壳破损,导致裂变产物的泄露,增强一回路的放射性活度。
水化学控制的优劣对反应堆核反应的正常运行有很大的影响。
所以,在核电厂中要求补给水的纯度较高,在最大程度上降低相关离子的浓度。
另一方面,在核电厂的运行中,为了抑制水的辐射分解而造成的含氧量的增加,会通过加氢的方式来解决,同时为了控制其pH值,也可以加入适量碱性较弱的氢氧化物。
二、核电厂回路水化学辐射优化控制一回路冷却剂水质的好坏,直接影响着相关设备的使用寿命。
当反应堆冷却剂的腐蚀性过强的时候,其性质无法正常发挥,设备不能正常使用,对反应造成不良影响,甚至有可能造成设备的直接报废。
压水堆核电厂一回路水汽化学监督导则
压水堆核电厂一回路水汽化学监督导则是指对压水堆核电厂的一回路水和蒸汽进行化学监督的规定和指导。
一回路水和蒸汽在核电厂中起着重要的作用,它们不仅用于冷却核反应堆,还直接接触到核燃料和其他核设备,因此其化学性质对核电厂的安全和运行稳定性具有重要影响。
一回路水和蒸汽的化学监督主要包括以下内容:
1. 水质控制:监督一回路水的化学成分,确保其符合规定的标准。
包括控制水中的溶解氧、氧化还原电位、硅、铁、铜、铅、镉等离子的浓度,防止水中的腐蚀、沉积和污染。
2. 蒸汽质量控制:监督蒸汽中的化学成分,防止蒸汽中的杂质对设备和管道的腐蚀和堵塞。
包括控制蒸汽中的溶解氧、硅、铁、铜、铅、镉等离子的浓度。
3. 水处理剂的使用和监督:核电厂通常使用一些化学品作为水处理剂,用于控制水中的腐蚀、沉积和污染。
监督水处理剂的使用和浓度,确保其在安全范围内使用。
4. 水和蒸汽的监测和分析:定期对一回路水和蒸汽进行取样,进行化学分析,了解其化学特性和质量情况。
监测结果用于评估水质和蒸汽质量的稳定性,并根据分析结果进行必要的调整和控制。
5. 废水处理:对一回路水的废水进行处理和排放,确保其符合环境保护的要求。
通过对一回路水和蒸汽的化学监督,可以保证核电厂的一回路系统的安全运行和设备的寿命,减少事故和故障的发生。
同时,也可以保护环境,防止化学污染物的排放。
核电厂一回路水化学辐射优化控制研究作者:安洋吴玉彬来源:《科技创新导报》2019年第14期摘; ;要:压水堆一回路的水,即反应堆冷却剂的水质问题非常重要。
水质的好与坏,直接影响到材料的使用寿命与性能,一回路的水具有极强的腐蚀性质。
如果水质的腐蚀性太过于强烈,水质不好会引起或加剧反应堆结构材料和燃料包壳材料的腐蚀,导致设备损坏以及在反应堆主、辅系统的放射性活度的增高,构成放射性危害。
因此,控制水质指标,成了核电厂水化学研究的重要问题。
关键词:一回路; 水化学; 控制中图分类号:TL341; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码:A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号:1674-098X(2019)05(b)-0093-021; 核电厂水化学控制的特点在反应堆的运行期间,一回路水化学的控制对燃料包壳的完整性有着很直接的影响。
如果水化学的控制不当。
容易出现很多问题。
(1)燃料元件包壳发生腐蚀,影响燃料元件使用寿命。
(2)燃料棒表面结垢,影响传热效率。
(3)严重时候会引起燃料元件包壳破损。
有可能导致裂变产物泄露事故的发生。
由于水化学的控制好坏的程度,会直接影响到反应堆核反应的进行。
因此在核电厂中,一般使用高纯的补给水,尽可能的降低Cl-,F-,O-等离子的浓度。
同时,核电厂一般通过加氢的方式,来抑制由于水的辐射分解所导致反应堆中含氧量的增加问题。
通过加入弱碱性的氢氧化物,来调控其pH值。
2; 核电厂水化学存在的一系列反应介绍核电厂水化学的反应,是极其复杂的。
目前国际上,尚未能完全弄清楚其各方面的过程。
完全了解清楚其所有反应。
2.1 反应堆中的放射现象在反应堆中,有着各种放射性物质的存在,如中子,氦核质子,氚核质子以及一些裂变碎片的存在。
由于存在这些粒子,因此反应堆中存在各种射线。
这些射线穿透能力大小不同,但是却与反应堆中的物质存在各种相互作用。
主要有(1)电离作用,射线打出物质的核外电子,使得物质产生电离。
核电机组启动阶段的一回路水化学控制摘要:压水堆核电站具有功率密度高、结构紧凑、安全控制容易、技术成熟、成本和发电成本相对较低的特点。
它是世界上使用最广泛的商用核电站,占轻水堆核动力机组总数的3/4。
高温高压轻水作为一回路冷却剂、慢化剂和二回路工作介质。
主系统冷却剂在强辐射条件下工作。
因此,核电站的水化学问题,如放射性污染、设备和材料的腐蚀、水质的保证和控制等变得非常复杂和严重。
多年来,国内外许多研究机构或专家对核电站水化学进行了大量的研究工作。
通过对水化学的控制,减少了腐蚀和放射性污染,从而维护了反应堆的运行安全,提高了核电站的可用性,效果显著。
关键词:核电机组;启动阶段;一回路;水化学控制1、前言作为包含核心的系统回路,系统设备长期处于高温、高压、高辐射环境中。
为了保证系统设备在使用寿命期内安全可靠地运行,水化学控制是必不可少的。
一次水化学主要从两个方面影响机组的运行安全:一是影响一次回路边界的完整性;二是影响堆芯外的辐射剂量水平。
实践表明,为了提高一回路水化学控制水平,减少腐蚀,减少放射性污染,除加强正常运行期间水质的监督控制外,机组启动阶段的水质控制也显得尤为直接和必要,对后续机组正常运行时的水化学有着直接而深远的影响。
2、启动期间的水化学指标机组启动时,通常只进行热态试验或大修,所有重要设备和管道容器长期处于停(备)开状态,不可避免地会产生大量杂质和腐蚀。
应严格控制含氧量及其它各项指标,尤其是含氧量高的水质指标。
2.1溶解氧氧本身是一种活性腐蚀元素,也是其他元素腐蚀不锈钢的催化剂。
当温度超过120℃时,会引起不锈钢和燃料包壳的应力腐蚀。
因此,在反应堆冷却剂温度升至120℃之前,溶解氧含量必须控制在100μg/kg以内,因此在化学平台期间加联氨进行除氧,确保主系统和稳压器溶氧小于100μg/kg,否则应停止升温和机组上升,直到溶解氧合格为止。
2.2氢水在高辐射环境中的分解反应是可逆的。
加氢可以有效地抑制水的辐射分解,从而减少氧化产物的生成,使一回路系统处于还原环境中。
2020年第19卷第11期Industrial &Science Tribune 2020(19)11压水堆核电厂一回路化学除氧分析□陆伟【内容摘要】福清核电厂1 4号机组采用M310堆型压水反应堆,机组启动阶段一回路系统必须经过化学平台除氧。
业届成熟的除氧做法是在NS /RRA 模式,通过添加一定量的联氨溶液来实现。
国内各核电厂一回路除氧效果不尽相同,没有可遵循的确定方式。
本文分析了影响除氧效果的因素,如:一回路温度、冷却剂pH 、一回路静/动排气效果、系统运行方式(主泵运转时间、系统扫气)、化学加药量及化学加药方式等。
比较了其它电厂的除氧情况,提出福清核电启动除氧的一些可行建议。
【关键词】一回路冷却剂;联氨;化学除氧【作者简介】陆伟(1987.10 ),男,湖北仙桃人;福建福清核电有限公司工程师;研究方向:电厂化学分析及监督压水堆核电机组从换料停堆至启动过程中,一回路系统须经过除氧,否则一回路冷却剂温度不能超过120ħ[1]。
当温度大于120ħ时,一回路冷却剂中存在溶氧会加速不锈钢和燃料包壳应力腐蚀。
在一回路冷却剂系统温度处于80 120ħ,压力≤3MPa.g 时,一回路冷却剂水化学集中进行调整,我们称之为化学平台。
一回路除氧的影响因素较多,各核电厂一般会建立本厂化学平台除氧的经验公式,指导除氧工作的开展。
化学平台除氧主要依靠经验和实际情况来判断,因此一回路除氧常常会占据较长的主线计划时间,部分国内同行电厂初次化学除氧时间甚至超过12小时。
优化除氧过程,减少占用主线时间是本文探讨的目的。
一、化学除氧过程压水堆核电厂普遍采用的除氧剂为联氨,联氨的水溶液是一种极为有效的除氧剂。
冷却剂中联氨与氧的反应变化:N 2H 4+O 2=N 2+2H 2O从上式可以看出,联氨与溶氧理论上按照物质的量1ʒ1的方式反应生成氮气和水。
用联氨除氧,联氨的消耗量较少,且不会对一回路冷却剂引入任何腐蚀物质而影响机组安全运行。
压水堆核电厂一回路化学除氧探讨摘要:现阶段,在核电厂运行过程中,主要是以压水反应堆为主,在启动机组的过程中,一回路系统必须经过化学平台处理,通过添加相应数量的联氨溶液达到该项目开展的目的,对于我国各项核电厂一回路除氧方式来讲,产生的效果是不一样的,没有能够基本确定的方式。
在本篇文章中重点探究了对除氧效果产生影响的基本因素,其中表现为系统运行方式,一回路温度、冷却剂、化学加药量和化学加药方式等,综合性比较了和其他类型电厂的具体情况提出了相应的除氧策略。
关键词:压水堆;核电厂一回路;化学除氧当前,在压水堆核电机组从换料停堆到启动环节中一回路系统应当经过除氧。
不然的话,一回路冷却剂温度将会处于较低的状态,在温度远远超出了120℃以后,一回路冷却剂内的溶液将会加快不锈钢的腐蚀程度。
通过集中式的调整一回路冷却剂水化学,将其叫做化学平台。
通过探究来看,影响一回路除氧的因素表现为多方面,一般情况下,核电厂会创建化学平台除氧的经验公式,为除氧工作开展提供良好的依据。
化学平台除氧过程中是以基本的经验和具体情况为主,综合性判断。
从实际情况看出,一回路除氧占据的主线计划时间是非常多的,部分国内同行电厂初次化学除氧时间甚至已经超出了12个小时,所以在本篇文章中就需要进一步改善除氧环节,缩减占用主线的时间,这是基本的目的。
1、化学除氧阶段在压水堆核电场运行过程中,一般是以联氨为主,联氨的水溶液被称之为十分有效的除氧剂,结合具体情况来看,联氨和溶氧理论上依照物质的具体比例相互反应,形成了氮气和水液使用联氨除氧,联氨的消耗量程度较小,而且不会对一回路冷却剂引进各项腐蚀物质而影响到机组自身的安全情况,除氧环节通过将相应数量的浓度联氨添加到反应堆和水补给系统化学试剂中,应用补给水把联氨溶液落实于化学和容积控制系统中的上充泵入口,然后落实于一回路冷却剂系统内,实施化学平台除氧工作的具体目标是为了降低一回路冷却剂内的溶解氧,进而与一回路持续升温的基本需求相符合。
1582020.2MEC MODERN ENTERPRISE CULTURE对策建议 核电厂换料大修期一回路水化学控制孔祥贡 李建兴 海南核电有限公司中图分类号:TM623 文献标识:A 文章编号:1674-1145(2020)02-158-01核电站机组大修是核电厂重要生产活动之一。
机组在进行一个周期运行后需要对反应堆内核燃料进行替换,同时对设备进行预防性和纠正性维修。
反应堆水池中的水即为一回路水,它的主要作用为在反应堆燃料进行链式反应时慢化中子、对反应性进行控制、对一回路进行压力控制及对主系统具有放射性屏蔽作用等。
保证反应堆水池水质是核电厂检修及运行过程中的重中之重。
一、反应堆水池水质浑浊的现象(一)现场巡检机组换料大修完成低低水位检修工作后,对反应堆水池进行充水,充水过程中燃料操作人员在现场进行巡检,观察水池水质情况。
待反应堆水池充满水时,反应堆水池水质静置,此时燃料操作人员最终确认反应堆水池水质情况是否满足装载核燃料要求。
大亚湾、宁德、红沿河等多个核电站,在此作业窗口,燃料操作人员巡视无法看见下部堆内构件燃料落座堆芯下栅格板,反应堆水池水质不能满足燃料装载需求,装载核燃料工作暂停,投运净化回路,待反应堆水池水质满足进行燃料装载操作。
(二)水质化验结果在反应堆水池水质发生浑浊后,化学专业对余热排出系统(简称“RRA系统”)泵出口、反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却和处理系统(简称“PTR系统”)过滤器前、后进行取样化验。
其中,投入净化回路水质改善情况举例,列出机组一次大修反应堆水池浑浊后投运净化回路后的各项指标变化情况。
在投运净化回路后,RRA系统泵出口、PTR系统过滤器前、后浊度有明显下降,净化回路对水质改善较大。
对水样中Fe,Co,Ni,Cr,Si02进行分析,水质中各元素含量无明显变化,与浊度无直接关系。
二、大修期间一回路水质浑浊的原因核电站大修过程中的检修项目及试验可能会造成水质浑浊原因如下:(一)长周期试验将杂质充入系统核电厂监督大纲运行试验按照周期执行(如有5a执行的一回路安全注入泵流量试验),这些试验设计的管线多年无流体流通或流体压力较低,由于长时间的积累,部分杂质沉积于管道内。
压水堆核电站一回路主要活化腐蚀产物及水化学控制措施压水堆核电站一回路是核电站中最重要的部分之一,其主要活化腐蚀产物包括氢气、氧化铁、铜、铁、镍、锌等。
这些产物不仅会对核电站的设备造成损害,还会污染循环水和环境。
因此,必须采取水化学控制措施来防止这些产物的产生和积聚。
水化学控制措施包括添加缓蚀剂、调节pH值、控制水质、控制氢气浓度等。
其中,添加缓蚀剂可以减少金属材料的腐蚀速度,调节pH值可以控制水中溶解氧和还原气体的浓度,控制水质可以降低金属材料的腐蚀程度,控制氢气浓度可以减少金属材料的氢脆。
此外,还需要定期检测水化学参数,并进行调整。
如果发现水中的溶解氧、还原气体、铜、铁、锌等元素的浓度过高,就需要采取相应的措施进行调整。
同时,也需要对水中的放射性物质进行监测和控制。
总之,水化学控制是保证压水堆核电站一回路正常运行和安全的必要措施。
通过合理的水化学控制,可以减少设备的损害和污染,保证核电站的长期稳定运行。
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