[go: up one dir, main page]

RU2190268C2 - Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки - Google Patents

Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки Download PDF

Info

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
Application number
RU2000124648/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000124648A (ru
Inventor
В.И. Лебедев
Л.В. Шмаков
О.Г. Черников
В.М. Тишков
Л.Н. Москвин
Ю.Н. Анискин
В.Н. Феофанов
В.А. Козлов
Ю.М. Черкашов
А.Ф. Чабак
В.Н. Белоус
Е.В. Бурлаков
Original Assignee
Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина
Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина, Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент" filed Critical Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина
Priority to RU2000124648/06A priority Critical patent/RU2190268C2/ru
Publication of RU2000124648A publication Critical patent/RU2000124648A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2190268C2 publication Critical patent/RU2190268C2/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

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. Сущность изобретения: способ включает операцию дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего 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. Раствор дозируют в высокотемпературную часть тракта теплоносителя. Соотношение молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2. Технический результат - совершенствование способа, повышение надежности управления процессом дозирования реакционно-способного алюминия в контура АЭС и ТЭЦ, улучшение радиационной обстановки на АЭС и эффективное подавление общей и локальных видов коррозии конструкционных материалов АЭС и ТЭЦ. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Источники информации
1. В. И. Пашевич. Доклад на Всесоюзной конференции по водно-химическим режимам и химии теплоносителей АЭС. Л., 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.
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.
5. Патент РФ 2120143 от 26.03.96. Способ организации водно-химического режима - аналог.

Claims (2)

1. Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки путем дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего 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 при отношении молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор дозируют в высокотемпературную часть тракта теплоносителя.
RU2000124648/06A 2000-09-27 2000-09-27 Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки RU2190268C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124648/06A RU2190268C2 (ru) 2000-09-27 2000-09-27 Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124648/06A RU2190268C2 (ru) 2000-09-27 2000-09-27 Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000124648A RU2000124648A (ru) 2002-08-10
RU2190268C2 true RU2190268C2 (ru) 2002-09-27

Family

ID=20240477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000124648/06A RU2190268C2 (ru) 2000-09-27 2000-09-27 Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2190268C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785806C1 (ru) * 2022-04-11 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") Способ организации водно-химического режима теплоносителя на энергетических установках

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1047333A (ru) * 1963-06-10
GB1137616A (en) * 1966-11-25 1968-12-27 Atomic Energy Commission Coolant salt for a molten salt breeder reactor
SU277126A1 (ru) * 1964-06-06 1977-04-05 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Способ обработки воды дерного реактора
RU2107956C1 (ru) * 1996-04-19 1998-03-27 Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина Способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов
RU2120143C1 (ru) * 1998-03-26 1998-10-10 Анискин Юрий Николаевич Способ организации водно-химического режима

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1047333A (ru) * 1963-06-10
SU277126A1 (ru) * 1964-06-06 1977-04-05 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Способ обработки воды дерного реактора
GB1137616A (en) * 1966-11-25 1968-12-27 Atomic Energy Commission Coolant salt for a molten salt breeder reactor
RU2107956C1 (ru) * 1996-04-19 1998-03-27 Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина Способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов
RU2120143C1 (ru) * 1998-03-26 1998-10-10 Анискин Юрий Николаевич Способ организации водно-химического режима

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785806C1 (ru) * 2022-04-11 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") Способ организации водно-химического режима теплоносителя на энергетических установках

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4731124A (en) Application technique for the descaling of surfaces
GB2077482A (en) Coolant system decontamination
CN107170503B (zh) 一种降低在役压水堆核电厂集体剂量的化学清洗方法
US4705573A (en) Descaling process
Hancock et al. The inhibition of the corrosion of iron in neutral and alkaline solutions. I
CA2869589C (en) Additives for heat exchanger deposit removal in wet layup condition
Rufus et al. Comparative study of nitrilo triacetic acid (NTA) and EDTA as formulation constituents for the chemical decontamination of primary coolant systems of nuclear power plants
US4364900A (en) Deposit suppression in the core of water-cooled nuclear reactors
RU2190268C2 (ru) Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки
US5892805A (en) Boiling water reactor and its operating method
TWI434294B (zh) 操作核反應器之方法、停機後降低核反應器輻射量之方法、及減輕核反應器內的應力腐蝕裂縫之方法
US6314153B1 (en) Process for introducing zinc into a water-containing component of the primary system of a nuclear power plant
EP3063771B1 (en) Ambient temperature decontamination of nuclear power plant component surfaces containing radionuclides in a metal oxide
RU2120143C1 (ru) Способ организации водно-химического режима
RU2450376C1 (ru) Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки
US20040045935A1 (en) Method for dissolving solids formed in a nuclear installation
RU2782570C1 (ru) Способ удаления радиоактивных загрязнений из первого контура ядерных энергетических установок малой мощности
JPH05288893A (ja) 沸騰水型原子力発電プラントのクロム濃度管理方法
Breden et al. Summary of corrosion investigations on high-temperature aluminum alloys. period covered: February 1955-October 1956
JPH06214093A (ja) 水冷型原子炉の含水容器内における放射性コバルトの沈着を防止する方法
BG96718A (bg) Метод за обработване на първичното охлаждащо средство на реактори с водно налягане
JPWO2001057879A1 (ja) 原子炉プラント構造部材の応力腐食割れを緩和する方法
JP2003035798A (ja) 原子炉の防食方法
JP2024014833A (ja) 水冷原子炉の一次回路の金属部品を処理するための改善された方法
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