RU2190268C2 - Method for maintaining power installation water chemistry - Google Patents
Method for maintaining power installation water chemistry Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190268C2 RU2190268C2 RU2000124648/06A RU2000124648A RU2190268C2 RU 2190268 C2 RU2190268 C2 RU 2190268C2 RU 2000124648/06 A RU2000124648/06 A RU 2000124648/06A RU 2000124648 A RU2000124648 A RU 2000124648A RU 2190268 C2 RU2190268 C2 RU 2190268C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- coolant
- concentration
- power plants
- dosing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- -1 alkali metal aluminate Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 abstract 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- KVOIJEARBNBHHP-UHFFFAOYSA-N potassium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [K+].[O-][Al]=O KVOIJEARBNBHHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к технологии энергетических установок (АЭС и ТЭЦ) с водным теплоносителем, и может быть использовано в технологии поддержания их водно-химического режима. The invention relates to the field of power engineering, and in particular to the technology of power plants (nuclear power plants and thermal power plants) with a water coolant, and can be used in the technology of maintaining their water-chemical regime.
Основными задачами водно-химического режима АЭС и ТЭЦ являются поддержание нормируемых показателей теплоносителя по величине рН и электропроводности, допустимое содержание примесей, снижение общей и локальных видов коррозии конструкционных материалов и скорости образования отложений на теплопередающих поверхностях, а также улучшение радиационной обстановки на АЭС. The main tasks of the water-chemical regime of nuclear power plants and thermal power plants are to maintain normalized coolant pH and conductivity, allowable impurities, reduce the general and local types of corrosion of structural materials and the rate of formation of deposits on heat transfer surfaces, and improve the radiation situation at nuclear power plants.
Известен способ организации окислительно-восстановительного водно-химического режима установок типа ВВЭР, заключающийся в дозировании в теплоноситель добавок гидразина [1]. В этом случае при повышении общей концентрации радиоактивных продуктов коррозии в теплоносителе наблюдается снижение уровня радиоактивного загрязнения внутренних поверхностей контуров. Недостатком этого способа является жесткое требование по поддержанию концентраций термически неустойчивого гидразина в теплоносителе в достаточно узком интервале. Выход за пределы этого интервала приводит либо к повышенному радиационному загрязнению внутренних поверхностей контура, либо вызывает повышенную коррозию циркониевого сплава. There is a method of organizing a redox water-chemical regime of VVER-type plants, which consists in dosing hydrazine additives in a coolant [1]. In this case, with an increase in the total concentration of radioactive corrosion products in the coolant, a decrease in the level of radioactive contamination of the inner surfaces of the circuits is observed. The disadvantage of this method is the strict requirement to maintain the concentration of thermally unstable hydrazine in the coolant in a fairly narrow range. Going beyond this interval leads either to increased radiation contamination of the inner surfaces of the circuit, or causes increased corrosion of the zirconium alloy.
Известен способ организации водно-химического режима, предусматривающий введение в теплоноситель ионов цинка. Дозирование ионов цинка приводит к снижению скорости образования на греющих поверхностях шпинельных структур, содержащих кобальт, способствует снижению скорости образования 60Со на этих поверхностях, уменьшению его выхода в теплоноситель и снижению уровня радиоактивных загрязнений поверхностей контура. Однако эта корректирующая добавка не снижает скорость общей и локальных видов коррозии и скорость образования отложений на греющих поверхностях. Водно-химический режим с добавкой цинка применяется за рубежом на АЭС кипящего типа. Ведутся работы по внедрению этого режима на АЭС с водой под давлением [2]. В работе [3] показано, что возможным путем снижения кобальтовой активности является повышение отношения концентрации растворенных форм железа и никеля. Было установлено, что концентрации железа и никеля (Fe/Ni>2) приводит к резкому снижению удельной активности теплоносителя и уменьшению уровней радиоактивного загрязнения внутренних поверхностей контура. В paботе [4] было установлено, что дозирование реакционно-способного алюминия в контур существенно улучшает радиационную обстановку.A known method of organizing a water-chemical regime, comprising introducing zinc ions into the coolant. Dosing of zinc ions leads to a decrease in the rate of formation of spinel structures containing cobalt on heating surfaces, contributes to a decrease in the rate of 60 Co formation on these surfaces, to a decrease in its release to the coolant, and to a decrease in the level of radioactive contamination of the contour surfaces. However, this corrective additive does not reduce the rate of general and local types of corrosion and the rate of formation of deposits on heating surfaces. The water-chemical regime with the addition of zinc is used abroad at boiling-type nuclear power plants. Work is underway to introduce this regime at nuclear plants with water under pressure [2]. In [3], it was shown that a possible way to reduce cobalt activity is to increase the concentration ratio of dissolved forms of iron and nickel. It was found that the concentration of iron and nickel (Fe / Ni> 2) leads to a sharp decrease in the specific activity of the coolant and a decrease in the levels of radioactive contamination of the inner surfaces of the circuit. In [4], it was found that dosing reactive aluminum into the circuit significantly improves the radiation situation.
Аналогом заявляемого способа дозирования алюминия в контура АЭС и ТЭЦ является способ организации водно-химического режима с дозированием алюминия, описанный в патенте РФ [5]. Данный способ заключается в дозировании в теплоноситель в качестве корректирующей добавки реакционно-способного алюминия и поддержании его молярной концентрации по отношению к молярной концентрации двухвалентного железа в соотношении более 2. Введение реакционноспособного алюминия способствует образованию в теплоносителе алюминатов железа, растворимость которых существенно выше растворимости железоокисных соединений и ферритов. При наличии в теплоносителе реакционноспособного алюминия и двухвалентного железа наблюдается преимущественное образование алюминатов вместо магнетита и гематита. Одновременно вместо ферритов, включающих ионы двухвалентных металлов (кобальт, цинк, никель и т.д.), образуются преимущественно алюминаты, включающие эти ионы. Перераспределение железа, ионов двухвалентных металлов и радионуклидов между алюминиевыми и железо-окисными формами способствует снижению образования отложений на греющих поверхностях. Кроме того, дозирование алюминия в контура АЭС и ТЭЦ приводит к уменьшению скоростей общей и локальных видов коррозии. Дозирование алюминия осуществляют за счет естественной коррозии (электрохимического растворения) алюминия при пропускании теплоносителя через систему, содержащую металлический алюминий или его сплав. An analogue of the proposed method of dosing aluminum in the circuit of nuclear power plants and thermal power plants is a method of organizing a water-chemical regime with dosing of aluminum, described in the patent of the Russian Federation [5]. This method consists in dosing reactive aluminum as a corrective additive and maintaining its molar concentration relative to the molar concentration of ferrous iron in a ratio of more than 2. The introduction of reactive aluminum promotes the formation of iron aluminates in the coolant, the solubility of which is significantly higher than the solubility of iron oxide compounds and ferrites. In the presence of reactive aluminum and ferrous iron in the coolant, the predominant formation of aluminates is observed instead of magnetite and hematite. At the same time, instead of ferrites, including ions of divalent metals (cobalt, zinc, nickel, etc.), mainly aluminates are formed, including these ions. Redistribution of iron, divalent metal ions and radionuclides between aluminum and iron oxide forms helps to reduce the formation of deposits on heating surfaces. In addition, the dosing of aluminum in the circuit of nuclear power plants and thermal power plants leads to a decrease in the rates of general and local types of corrosion. Dosing of aluminum is carried out due to natural corrosion (electrochemical dissolution) of aluminum while passing the coolant through a system containing metallic aluminum or its alloy.
Данный способ обладает следующими недостатками:
1. Сложность технологического осуществления процесса дозирования, так как из-за низкой скорости растворения алюминия (сплавов алюминия) узел дозирования должен включать в себя несколько крупногабаритных фильтров-дозаторов.This method has the following disadvantages:
1. The complexity of the technological implementation of the batching process, since due to the low dissolution rate of aluminum (aluminum alloys), the batching unit should include several large-sized metering filters.
2. Сложность осуществления контролируемого регулирования дозирования алюминия в теплоноситель и сложность автоматизации этого процесса, так как скорость растворения алюминия или его сплавов зависит от множества факторов (рН среды, температура, содержание кислорода и расход теплоносителя через фильтр-дозатор). 2. The complexity of the controlled regulation of the dosing of aluminum in the coolant and the complexity of automation of this process, since the dissolution rate of aluminum or its alloys depends on many factors (medium pH, temperature, oxygen content and coolant flow rate through the filter dispenser).
3. В процессе растворения алюминия в фильтрах-дозаторах образуется малорастворимая гидроокись алюминия, которая в результате процесса дегидратации переходит в нереакционноспособные формы. Это приводит к необходимости существенного увеличения производительности узла дозирования для обеспечения в теплоносителе необходимой концентрации реакционноспособного алюминия. 3. In the process of dissolving aluminum in the metering filters, poorly soluble aluminum hydroxide is formed, which, as a result of the dehydration process, goes into non-reactive forms. This leads to the need for a significant increase in the performance of the metering unit to provide the necessary concentration of reactive aluminum in the coolant.
Задачи, решаемые изобретением, заключаются в совершенствовании способа, повышении надежности управления процессом дозирования реакционноспособного алюминия в контура АЭС и ТЭЦ, улучшении радиационной обстановки на АЭС и эффективного подавления общей и локальных видов коррозии конструкционных материалов АЭС и ТЭЦ. The problems solved by the invention are to improve the method, increase the reliability of controlling the process of dispensing reactive aluminum in the circuit of nuclear power plants and thermal power plants, improve the radiation situation at nuclear power plants and effectively suppress the general and local types of corrosion of structural materials of nuclear power plants and thermal power plants.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе поддержания водно-химического режима энергетической установки, включающем операции дозирования алюминия в теплоноситель и поддержания молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2, предложено в теплоноситель дозировать водный раствор, содержащий алюминат щелочного металла, взятого из группы литий, натрий, калий с концентрацией 1•10-2-1,0 моль/л, и гидроокись соответствующего щелочного металла с концентрацией не менее 1•10-3 моль/л. Кроме того, предложено раствор дозировать в высокотемпературную часть тракта теплоносителя.The essence of the invention lies in the fact that in the method of maintaining the water-chemical regime of a power plant, including the operation of dosing aluminum in a coolant and maintaining molar concentrations between aluminum and ferrous iron of more than 2, it is proposed to meter an aqueous solution containing an alkali metal aluminate from the group lithium, sodium, potassium with a concentration of 1 • 10 -2 -1.0 mol / l, and hydroxide of the corresponding alkali metal with a concentration of not less than 1 • 10 -3 mol / l. In addition, it is proposed to dose the solution into the high-temperature part of the coolant path.
Использование водных растворов алюминатов лития, натрия и калия для дозирования в теплоноситель алюминия обусловлено следующими причинами. Основным преимуществом лития является его высокая эффективность по подавлению локальных видов коррозии и невозможность их протекания при высоких концентрациях лития по щелочному механизму. Однако при его активации в нейтронном потоке образуется тритий по реакции 6Li(n, α)3H, что может привести к ухудшению экологической обстановки. Самым общедоступным и дешевым щелочным металлом является натрий. Однако при его активации в нейтронном потоке по реакции 23Na(n, γ) образуется короткоживуший изотоп 24Na, который может влиять на систему контроля герметичности оболочек твэлов (КГО). Таким образом, наиболее целесообразно дозировать алюминаты лития и натрия во вторые контура АЭС с ВВЭР и ТЭЦ. Наиболее безопасным при активации в нейтронном потоке является калий. Образующийся по реакции 39К(n, γ)40К долгоживущий изотоп входит в природную смесь изотопов калия, является слабым β-излучателем и не представляет экологической опасности. Поэтому дозирование алюмината калия возможно в первый контур АЭС с ВВЭР и КМПЦ АЭС с РБМК. Нижняя граница концентрации щелочи в растворе определяется величиной рН полного растворения гидроокиси алюминия (рН>10,8). При концентрации щелочи менее 1•10-3 моль/л алюминаты щелочных металлов частично гидролизованы. Нижняя граница концентрации алюмината в растворе определяется величиной подщелачивания теплоносителя при гидролизе алюмината. Нормами качества теплоносителя АЭС с бескоррекционным водно-химическим режимом не допустимо превышение рН теплоносителя выше 8, поэтому вся дозируемая в контур щелочь должна выводиться на системах очистки. Отсюда следует, что чем меньше концентрация свободной щелочи в дозируемом растворе, тем меньше нагрузка на системы очистки. При концентрации алюмината в растворе 1•10-2 моль/л, а щелочи 1•10-3 моль/л, избыток свободной щелочи не превышает 10% (при концентрации алюмината 1•10-3 моль/л избыток щелочи 100%). Верхняя граница концентрации алюмината в растворе определяется растворимостью алюминатов щелочных металлов в воде. Дозирование алюминия в высокотемпературную часть конденсатно-питательного тракта теплоносителя более предпочтительно, так как при взаимодействии реакционноспособного алюминия с ионами двухвалентных металлов (Fe2+, Со2+, Ni2+, Мn2+ и др. ) при низкой температуре образуются плохо растворимые алюминаты данных металлов, которые осаждаются на низкотемпературных участках контура, что приводит к увеличению поступления щелочи в контур. Узел дозирования алюминийсодержащих растворов для осуществления данного способа прост и представляет собой емкость с дозируемым раствором и насос-дозатор.The use of aqueous solutions of lithium, sodium and potassium aluminates for dosing aluminum into the coolant is due to the following reasons. The main advantage of lithium is its high efficiency in suppressing local types of corrosion and the impossibility of their occurrence at high concentrations of lithium by the alkaline mechanism. However, upon its activation, tritium is formed in the neutron flux by the reaction 6 Li (n, α) 3 H, which can lead to environmental degradation. The most commonly available and cheapest alkali metal is sodium. However, when it is activated in the neutron flux by the reaction of 23 Na (n, γ), a short-lived isotope 24 Na is formed, which can affect the tightness control system for cladding of fuel elements (KGO). Thus, it is most advisable to dose lithium and sodium aluminates to the secondary circuits of nuclear power plants with VVER and TPPs. The safest when activated in a neutron flux is potassium. The long-lived isotope formed by the reaction of 39 K (n, γ) 40 K is included in the natural mixture of potassium isotopes, is a weak β-emitter and does not pose an environmental hazard. Therefore, dosing of potassium aluminate is possible in the first circuit of nuclear power plants with VVER and KMPTs nuclear power plants with RBMK. The lower limit of the alkali concentration in the solution is determined by the pH of the complete dissolution of aluminum hydroxide (pH> 10.8). When the alkali concentration is less than 1 • 10 -3 mol / l, alkali metal aluminates are partially hydrolyzed. The lower limit of the concentration of aluminate in the solution is determined by the amount of alkalization of the coolant during the hydrolysis of aluminate. The quality standards of the coolant of nuclear power plants with an uncorrected water-chemical regime are not permissible to exceed the pH of the coolant above 8, so all alkali dosed into the circuit should be removed to the cleaning systems. It follows that the lower the concentration of free alkali in the dosed solution, the less the load on the cleaning system. When the concentration of aluminate in the solution is 1 • 10 -2 mol / l, and the alkali is 1 • 10 -3 mol / l, the excess of free alkali does not exceed 10% (when the concentration of aluminate is 1 • 10 -3 mol / l, the excess of alkali is 100%). The upper limit of the concentration of aluminate in a solution is determined by the solubility of alkali metal aluminates in water. Dosing of aluminum into the high-temperature part of the condensate-feed path of the coolant is more preferable, since when reactive aluminum interacts with divalent metal ions (Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Mn 2+ , etc.), poorly soluble aluminates are formed at low temperature these metals, which are deposited in the low-temperature sections of the circuit, which leads to an increase in the flow of alkali to the circuit. The unit for dispensing aluminum-containing solutions for the implementation of this method is simple and is a container with a dosed solution and a metering pump.
Пример 1. Определение стационарной концентрации алюминия в воде в зависимости от эффективности работы системы очистки проводилось на стенде, имитирующем гидравлические параметры реакторной установки РБМК-1000. Стенд представлял собой циркуляционный контур с баком емкостью 20 л (расход воды 200 л/ч) и байпасную линию с насыпным катионообменным фильтром с засыпкой КУ-2-8 чс (расход на очистку 10 л/ч). Предварительные эксперименты показали, что эффективность очистки воды от алюминия на насыпном фильтре не превышает 5%, в то время как эффективность очистки от щелочи приближается к 100%. Для варьирования степенью очистки фильтра от алюминия на байпасной линии после фильтра был предусмотрен слив фильтрата. Эксперименты проводились при 25oС. Дозирование алюминия (GAl=0,3 мг/ч) путем введения водного раствора алюмината натрия с концентрацией 1•10-2 моль/л и NaOH 1•10-2 моль/л (G=1 мг/ч) и подпиточной воды (в зависимости от величины слива фильтрата) проводилось в бак циркуляционного контура. При этом рН воды в циркуляционном контуре к концу испытаний не превышал значения 8. Пробы воды для определения концентрации алюминия и рН отбирались раз в 2 ч из бака циркуляционного контура. Время установления стационарной концентрации алюминия составило ~20 ч. В таблице 1 представлены экспериментальные данные по стационарной концентрации алюминия в теплоносителе в зависимости от эффективности очистки воды от алюминия. Как видно из таблицы 1, необходимая концентрация реакционноспособного алюминия (20-50 мкг/л) достигается без превышения нормируемой величины рН (не более 8) даже при практически полном выведении алюминия системами очистки. Таким образом, данный способ дозирования алюминия в теплоноситель может быть реализован на АЭС и ТЭЦ.Example 1. The determination of the stationary concentration of aluminum in water depending on the efficiency of the cleaning system was carried out on a bench simulating the hydraulic parameters of the RBMK-1000 reactor. The stand was a circulation circuit with a tank with a capacity of 20 l (water flow 200 l / h) and a bypass line with a bulk cation-exchange filter filled with KU-2-8 hs (cleaning flow 10 l / h). Preliminary experiments have shown that the efficiency of water purification from aluminum on a bulk filter does not exceed 5%, while the efficiency of alkali purification approaches 100%. To vary the degree of purification of the filter from aluminum on the bypass line after the filter, the filtrate was drained. The experiments were carried out at 25 o C. Dosing of aluminum (G Al = 0.3 mg / h) by introducing an aqueous solution of sodium aluminate with a concentration of 1 • 10 -2 mol / l and NaOH 1 • 10 -2 mol / l (G = 1 mg / h) and make-up water (depending on the size of the filtrate discharge) was carried out in the tank of the circulation circuit. In this case, the pH of the water in the circulation circuit at the end of the tests did not exceed 8. The water samples for determining the aluminum concentration and pH were taken every 2 hours from the tank of the circulation circuit. The time to establish a stationary concentration of aluminum was ~ 20 hours. Table 1 presents the experimental data on the stationary concentration of aluminum in the coolant, depending on the efficiency of water purification from aluminum. As can be seen from table 1, the required concentration of reactive aluminum (20-50 μg / l) is achieved without exceeding the normalized pH value (no more than 8) even with almost complete removal of aluminum by cleaning systems. Thus, this method of dosing aluminum into a coolant can be implemented at nuclear power plants and thermal power plants.
Пример 2. В лабораторных условиях изучалось влияние алюминия на величину отложений на греющих поверхностях. Для этого использовали стенд, имитирующий гидравлические параметры реакторной установки РБМК-1000 (см. пример 1), включающий индикатор скорости образования отложений продуктов коррозии на тепловыделяющих поверхностях. Example 2. In laboratory conditions, the effect of aluminum on the value of deposits on heating surfaces was studied. To do this, we used a bench simulating the hydraulic parameters of the RBMK-1000 reactor installation (see Example 1), which includes an indicator of the rate of formation of corrosion product deposits on fuel surfaces.
Модельный раствор имел показатели:
Электропроводность, мкСм/см - 10±1,0
рН - 6±0,2
Общая концентрация железа, мкг/л - 50±2
Общая концентрация алюминия, мг/л - 100±5
Скорость образования отложений определяли при расходе 200 л/ч, тепловом потоке 2,8 МВт/м2. Время накопления практически определяемых количеств окисных отложений составляло не более 20 ч.The model solution had indicators:
Conductivity, μS / cm - 10 ± 1,0
pH - 6 ± 0.2
The total concentration of iron, μg / l - 50 ± 2
The total concentration of aluminum, mg / l - 100 ± 5
The rate of formation of deposits was determined at a flow rate of 200 l / h, a heat flux of 2.8 MW / m 2 . The accumulation time of practically determined amounts of oxide deposits was no more than 20 hours.
Было установлено, что в замкнутой системе скорость образования отложений на греющей поверхности уменьшается со временем. В таблице 2 приведены данные по влиянию дозирования алюминия и продуктов анодного растворения стали Ст.20 в воду указанного выше состава. Как видно из таблицы 2, дозирование алюминия в контур приводит к резкому снижению величины отложений (примерно в 5 раз), по способу-аналогу - в 3 раза. It was found that in a closed system, the rate of formation of deposits on the heating surface decreases with time. Table 2 shows the data on the effect of dosing aluminum and products of the anodic dissolution of steel St.20 into water of the above composition. As can be seen from table 2, the dosing of aluminum in the circuit leads to a sharp decrease in the value of deposits (about 5 times), by the method of the analogue - 3 times.
Преимущества данного способа по сравнению с аналогом:
- упрощение способа дозирования реакционноспособного алюминия в теплоноситель;
- возможность автоматизации процесса дозирования;
- значительное улучшение радиационной обстановки на АЭС;
- эффективность подавления общей и локальных видов коррозии конструкционных материалов АЭС и ТЭЦ.The advantages of this method compared to the analogue:
- simplification of the method of dispensing reactive aluminum into the coolant;
- the ability to automate the dosing process;
- a significant improvement in the radiation situation at nuclear power plants;
- the effectiveness of the suppression of general and local types of corrosion of structural materials of nuclear power plants and thermal power plants.
Источники информации
1. В. И. Пашевич. Доклад на Всесоюзной конференции по водно-химическим режимам и химии теплоносителей АЭС. Л., 1978.Sources of information
1. V.I. Pashevich. Report at the All-Union Conference on Water-Chemical Regimes and Chemistry of Coolants of NPPs. L., 1978.
2. Hading J. H. Modelling the effect of zinc addition on the uptare of cobalt by oxide films in PWRs. Water Chemistry of Nyclear Reactor sistems, 7, BNES, 1996. 2. Hading J. H. Modeling the effect of zinc addition on the uptare of cobalt by oxide films in PWRs. Water Chemistry of Nyclear Reactor sistems, 7, BNES, 1996.
3. Otsumi K. Operating Exsperience on Radiation Reduction in the Latest BWRs - 1988, JAIF International conference on water chemistry in NPP - Operational Exsperience and Now Technology for management. April 1988, Tokio. 3. Otsumi K. Operating Exsperience on Radiation Reduction in the Latest BWRs - 1988, JAIF International conference on water chemistry in NPP - Operational Exsperience and Now Technology for management. April 1988, Tokio.
4. А.Ф.Чабак. Доклад на 2-й Всероссийской конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" - Возможность использования новых комплексных соединений металлов при корректировке теплоносителя АЭС, 1996. 4. A.F. Chabak. Report at the 2nd All-Russian Conference "Physicochemical Processes in the Selection of Atoms and Molecules" - The Possibility of Using New Complex Metal Compounds for Correction of the Nuclear Fluid, 1996.
5. Патент РФ 2120143 от 26.03.96. Способ организации водно-химического режима - аналог. 5. RF patent 2120143 dated 03/26/96. A method of organizing a water-chemical regime is an analog.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000124648/06A RU2190268C2 (en) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Method for maintaining power installation water chemistry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000124648/06A RU2190268C2 (en) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Method for maintaining power installation water chemistry |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000124648A RU2000124648A (en) | 2002-08-10 |
| RU2190268C2 true RU2190268C2 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20240477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000124648/06A RU2190268C2 (en) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | Method for maintaining power installation water chemistry |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2190268C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785806C1 (en) * | 2022-04-11 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") | Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1047333A (en) * | 1963-06-10 | |||
| GB1137616A (en) * | 1966-11-25 | 1968-12-27 | Atomic Energy Commission | Coolant salt for a molten salt breeder reactor |
| SU277126A1 (en) * | 1964-06-06 | 1977-04-05 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | The method of processing water nuclear reactor |
| RU2107956C1 (en) * | 1996-04-19 | 1998-03-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method for quality control of boiling reactor coolant |
| RU2120143C1 (en) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Water chemistry organizing process |
-
2000
- 2000-09-27 RU RU2000124648/06A patent/RU2190268C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1047333A (en) * | 1963-06-10 | |||
| SU277126A1 (en) * | 1964-06-06 | 1977-04-05 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | The method of processing water nuclear reactor |
| GB1137616A (en) * | 1966-11-25 | 1968-12-27 | Atomic Energy Commission | Coolant salt for a molten salt breeder reactor |
| RU2107956C1 (en) * | 1996-04-19 | 1998-03-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Method for quality control of boiling reactor coolant |
| RU2120143C1 (en) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Water chemistry organizing process |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785806C1 (en) * | 2022-04-11 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") | Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4731124A (en) | Application technique for the descaling of surfaces | |
| GB2077482A (en) | Coolant system decontamination | |
| CN107170503B (en) | A kind of chemical cleaning method reducing in-service PWR nuclear power plant collective dose | |
| US4705573A (en) | Descaling process | |
| CA2869589C (en) | Additives for heat exchanger deposit removal in wet layup condition | |
| CA1064626A (en) | Deposit suppression in the core of water-cooled nuclear reactors | |
| US5024805A (en) | Method for decontaminating a pressurized water nuclear reactor system | |
| RU2190268C2 (en) | Method for maintaining power installation water chemistry | |
| TWI434294B (en) | Methods for operating,methods for reducing post-shutdown radiation levels of,and methods for mitigating stress-corrosion cracking in, nuclear reactors | |
| US6314153B1 (en) | Process for introducing zinc into a water-containing component of the primary system of a nuclear power plant | |
| CN105684094B (en) | Ambient temperature decontamination of surfaces of nuclear power plant components containing radionuclides in metal oxides | |
| RU2120143C1 (en) | Water chemistry organizing process | |
| RU2450376C1 (en) | Method to maintain water-chemical mode of nuclear power plant | |
| US20040045935A1 (en) | Method for dissolving solids formed in a nuclear installation | |
| JPH0765204B2 (en) | Method for dissolving and removing iron oxide | |
| RU2782570C1 (en) | Method for removing radioactive contamination from the primary circuit of low-power nuclear power plants | |
| JPH05288893A (en) | Chromium Concentration Control Method for Boiling Water Nuclear Power Plant | |
| Breden et al. | Summary of corrosion investigations on high-temperature aluminum alloys. period covered: February 1955-October 1956 | |
| JP3309784B2 (en) | Water quality control method for boiling water nuclear power plant | |
| JPH06214093A (en) | Method for prevention of sedimentation of radioactive cobalt at inside of water-contained container of water-cooled nuclear reactor | |
| BG96718A (en) | METHOD FOR PROCESSING THE PRIMARY COOLING DEVICE OF WATER PRESSURE REACTIVES | |
| JPWO2001057879A1 (en) | Methods for mitigating stress corrosion cracking in nuclear reactor plant structural components. | |
| JP2024014833A (en) | Improved method for processing metal parts of the primary circuit of a water-cooled nuclear reactor | |
| JPH0784090A (en) | Method and apparatus for injecting metal ions into primary reactor coolant | |
| WO2000003398A1 (en) | Method for treating waste containing technetium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160928 |