RU2450376C1 - Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки - Google Patents
Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450376C1 RU2450376C1 RU2011106439/07A RU2011106439A RU2450376C1 RU 2450376 C1 RU2450376 C1 RU 2450376C1 RU 2011106439/07 A RU2011106439/07 A RU 2011106439/07A RU 2011106439 A RU2011106439 A RU 2011106439A RU 2450376 C1 RU2450376 C1 RU 2450376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- coolant
- nuclear power
- power plant
- water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 claims 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 42
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 19
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 7
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N oxalic acid group Chemical group C(C(=O)O)(=O)O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 4
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 abstract description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical class C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 6
- ZUGAOYSWHHGDJY-UHFFFAOYSA-K 5-hydroxy-2,8,9-trioxa-1-aluminabicyclo[3.3.2]decane-3,7,10-trione Chemical compound [Al+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O ZUGAOYSWHHGDJY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M acetyloxyaluminum;dihydrate Chemical compound O.O.CC(=O)O[Al] HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229940009827 aluminum acetate Drugs 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
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 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 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000006481 Colocasia esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 240000004270 Colocasia esculenta var. antiquorum Species 0.000 description 1
- 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 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 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
- ZCLVNIZJEKLGFA-UHFFFAOYSA-H bis(4,5-dioxo-1,3,2-dioxalumolan-2-yl) oxalate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O ZCLVNIZJEKLGFA-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
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
Изобретение относится к области атомной энергетики. Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки путем дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего алюминий, при поддержании соотношения мольных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более двух. В теплоноситель дозируют соли алюминия и органических кислот, например уксусной, или щавелевой, или лимонной, в количестве, необходимом для создания концентрации 20-50 мкг/л в пересчете на алюминий. Изобретение позволяет упростить процесс поддержания водно-химического режима ЯЭУ, уменьшить расход реагентов на подавление коррозионных процессов и количества образующихся радиоактивных отходов более чем на порядок, а также улучшить радиационную обстановку на объекте. 3 пр.
Description
Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к технологии ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с водным теплоносителем, и может быть использовано в технологии поддержания их водно-химического режима.
Основным конструкционным материалом оборудования первых контуров ЯЭУ являются стали, легированные Cr, Ni, Ti и др. В результате коррозии контурного оборудования в процессе эксплуатации ЯЭУ эти элементы попадают в теплоноситель и скапливаются в коррозионных отложениях. В результате активации нейтронами происходит образование радионуклидов хрома, марганца, железа и кобальта. Основная часть (более 90%) дозовых нагрузок на персонал, обслуживающий ЯЭУ, определяется гамма-излучением активированных продуктов коррозии конструкционных материалов. Наиболее долгоживущим (период полураспада 5,2 года) из которых является продукт активации кобальта в нейтронном потоке по реакции 59Co (n, γ) - 60Co [Коростелев Д.П. Водный режим и обработка радиоактивных вод АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.89-96].
Известен способ организации окислительно-восстановительного режима ЯЭУ, заключающийся в дозировании в теплоноситель добавок гидразина (N2H4) [В.И.Пашкевич Доклад на всесоюзной конференции по водно-химическим режимам и химии теплоносителей АЭС. Сборник докладов. Л., 1978]. В этом случае при повышении общей концентрации радиоактивных продуктов коррозии в теплоносителе наблюдается снижение уровня радиоактивного загрязнения внутренних поверхностей контуров ЯЭУ.
Недостатком этого способа является жесткое требование по поддержанию концентраций термически неустойчивого N2H4 в теплоносителе в достаточно узком интервале. Выход за пределы этого интервала приводит к повышенному радиационному загрязнению внутренних поверхностей контура ЯЭУ, либо вызывает 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 коррозионных отложений, содержащих кобальт, за счет замещения последнего цинком [US Patent №6314153, 2001]. Это способствует снижению скорости образования 60Co на этих поверхностях, уменьшению его выхода в теплоноситель и снижению уровня радиоактивных загрязнений внутренней поверхности контура ЯЭУ.
Недостатком этого способа является то, что добавка ионов цинка не снижает скорости образования коррозионных отложений на греющих поверхностях. Кроме того, требуется дорогостоящее предварительное извлечение из природной смеси изотопов цинка изотопа 64Zn, который при активации образует достаточно долгоживущий (период полураспада 245 суток) радионуклид 65Zn [Lister D.H. Venkateswaran G. Effect of Magnesium and Zinc addition on corrosion and cobalt contamination of stainless steels in simulated BWR coolant. - Nucl. Technol. 1999, 125, №3, p.316-317].
Известен способ организации водно-химического режима с дозированием в контур ЯЭУ (в качестве корректирующей) добавки ионов алюминия с поддержанием его мольной концентрации по отношению к мольной концентрации ионов двухвалентного железа более 2. Дозирование ионов алюминия осуществляют за счет естественной коррозии (электрохимического растворения) алюминия при пропускании теплоносителя через фильтры-дозаторы, содержащие металлический алюминий или его сплав [Патент РФ №2120143, опубл. 10.10.98].
По мнению авторов изобретения введение алюминия способствует образованию в теплоносителе алюминатов железа, растворимость которых существенно выше железо-оксидных соединений (магнетита и гематита) и ферритов (смешанных оксидов железа и легирующих железо металлов). При наличии в теплоносителе реакционно-способного алюминия и двухвалентного железа наблюдается преимущественное образование алюминатов вместо магнетита (Fe2O3) и гематита (Fe2O3). Одновременно вместо ферритов, включающих ионы двухвалентных металлов (Co2+, Ni2+, Mn2+и т.д.), образуются преимущественно алюминаты, включающие эти ионы. Перераспределение железа, ионов двухвалентных металлов и радионуклидов между алюминиевыми и железо-оксидными формами способствует снижению образования отложений на греющих поверхностях и, соответственно, снижению гамма-облучения персонала от отложений активированных продуктов коррозии. Кроме того, дозирование алюминия в контур ЯЭУ приводит к снижению скорости коррозии.
Недостатком этого способа является то, что из-за низкой скорости растворения алюминия, которая зависит от pH среды, температуры, содержания кислорода и расхода теплоносителя через многочисленные крупногабаритные фильтры-дозаторы, возникают значительные технологические сложности при эксплуатации этих фильтров-дозаторов. Кроме того, из-за образования при растворении алюминия малорастворимого гидроксида алюминия, который при гидратации переходит в нереакционноспособные формы, эффективность такого дозирования значительно снижается.
Известен также способ поддержания водно-химического режима ЯЭУ путем дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего алюминат щелочного металла с концентрацией от 1·10-2 до 10 моль/л и гидроксид щелочного металла с концентрацией не менее 1·10-3 моль/л при соотношении молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2. При этом растворы могут дозироваться и в высокотемпературную часть тракта теплоносителя [Патент РФ №2190268, опубл. 27.09.2002]. Данный способ по своей технической сущности и достигаемому техническому результату наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа.
Основным недостатком данного способа является то, что при дозировании щелочных алюминатов требуется введение избытка реагентов и поддержание узкого интервала pH среды. Дело в том, что нижняя граница концентрации щелочи в растворе определяется величиной pH полного растворения гидрооксида алюминия (pH>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. Нормами качества теплоносителя АЭС с бескоррекционным водно-химическим режимом не допускается превышение pH теплоносителя выше 8, поэтому вся дозируемая в контур ЯЭУ щелочь будет выводиться на фильтрах очистки. Отсюда следует, что чем меньше концентрация свободной щелочи в дозируемом растворе, тем меньше нагрузка на системы очистки и, в конечном счете, меньшее количество получаемых (образующихся) радиоактивных отходов (РАО). Так, при концентрации алюмината 1·10-3 моль/л требуется 100% избыток щелочи, что, в свою очередь, требует введения алюмината с концентрацией не менее 1·10-2 моль/л (что при концентрации щелочи 1·10-3 моль/л определяет избыток свободной щелочи не более 10%), в то время как фактически необходимая концентрация реакционно-способного алюминия в теплоносителе составляет 20-50 мкг/л. Кроме того, в первый контур ЯЭУ возможно введение только сравнительно дорогостоящей щелочи калия (особенно с учетом требования использования для теплоносителя реагентов класса ХЧ), так как дешевая щелочь натрия, используемая на АЭС при проведении дезактивационных работ, в работающем контуре приводит к образованию в нейтронном потоке по реакции 23Na (n, γ) короткоживущего изотопа 24Na, который может влиять на систему контроля герметичности оболочек твэлов (КГО). В то же время калий в нейтронном потоке по реакции 39K (n, γ) образует долгоживущий изотоп 40K, который входит в природную смесь изотопов калия и, являясь слабым γ-излучателем, не представляет экологической опасности [Патент РФ №2190268, опубл. 27.09.2002].
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в оптимизации pH теплоносителя ЯЭУ, уменьшении количества вводимых в него корректирующих добавок и, в конечном счете, сокращении количества образующихся РАО без снижения эффективности подавления коррозионных процессов конструкционных материалов ЯЭУ, а также в улучшении радиационной обстановки на объекте.
Техническим результатом изобретения является упрощение процесса поддержания водно-химического режима ЯЭУ, уменьшение расхода реагентов на подавления коррозионных процессов и количества образующихся РАО, а также улучшение радиационной обстановки на объекте.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе поддержания водно-химического режима ЯЭУ путем дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего алюминий, и поддержания соотношения мольных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2, согласно заявляемому техническому решению в теплоноситель дозируют соли алюминия и органических кислот, например ацетата, или оксалата, или цитрата алюминия, в количестве, необходимом для создания концентрации 20-50 мкг/л в пересчете на алюминий. Кроме того, предложено дозировать в теплоноситель соли алюминия и органических кислот, например, ацетат, или оксалат, или цитрат алюминия, путем пропускания теплоносителя через фильтр с ионообменными смолами, насыщенными этими солями. Соли алюминия и органических кислот - ацетат, оксалат и цитрат алюминия обладают аналогичными свойствами.
Способ осуществляется следующим образом.
При эксплуатации ЯЭУ в теплоноситель дозируют соли алюминия и органических кислот (уксусной, лимонной, щавелевой) при поддержании соотношения мольных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2 в количестве, необходимом для создания концентрации 20-50 мкг/л в пересчете на алюминий. Дозировать соли алюминия можно как в виде водных растворов, так и путем пропускания теплоносителя через фильтр с ионообменными смолами, насыщенными этими солями, причем в обоих случаях практически весь вводимый в теплоноситель алюминий будет в реакционно-способной форме. При наличии в теплоносителе реакционно-способного алюминия и двухвалентного железа происходит преимущественное, по сравнению с железооксидными соединениями (магнетитами и гематитами) и ферритами, образование алюминатов, отлагающихся на греющих поверхностях контура ЯЭУ в значительно меньших количествах, соответственно, снижается гамма-облучение персонала от отложений активированных продуктов коррозии. Кроме того, дозирование алюминия в контур ЯЭУ приводит к снижению скоростей общей и локальных видов коррозии. При этом анионы органических кислот, например ацетат (CH3COO-) в активной зоне реактора разлагается до CO2 и H2O, так что pH теплоносителя практически не изменяется. В случае дозирования алюминия в высокотемпературную часть тракта теплоносителя эти процессы интенсифицируются.
По сравнению с известным способом поддержания водно-химического режима ЯЭУ дозирование в теплоноситель солей алюминия и органических кислот (уксусной, щавелевой и лимонной) в количестве, необходимом для создания концентрации 20-50 мкг/л в пересчете на алюминий, обеспечивает минимальный расход реагентов при практически неизменном солесодержании и pH теплоносителя без снижения эффективности подавления коррозионных процессов конструкционных материалов ЯЭУ, что не следует явным образом из уровня техники, т.е. предлагаемый способ соответствует критерию изобретательского уровня.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. (Прототип) В теплоноситель ЯЭУ дозировали водный раствор, содержащий KAlO2 с концентрацией 1·10-2 моль/л и КОН с концентрацией 1·10-3 моль/л, при соотношении молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2, что обеспечивало создание в теплоносителе концентрации 50 мкг/л в пересчете на общий алюминий при 20 мкг/л в пересчете на реакционно-активный алюминий при pH 8. Солесодержание теплоносителя, определяющее количество образующихся РАО, при этом увеличивалось на 540 мкг/л. Избыток алюмината выводили из теплоносителя на ионообменных фильтрах, которые затем регенерировали трехкратным избытком реагентов.
Пример 2 (Заявляемый способ с дозированием в виде водных растворов или порошков). Отличается от примера 1 тем, что в теплоноситель дозировали водный раствор, содержащий ацетат алюминия с концентрацией 1·10-3 моль/л при соотношении молярных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более 2, что обеспечивало создание в теплоносителе концентрации 20 мкг/л в пересчете на реакционно-активный алюминий при pH 7. Цитрат и оксалат алюминия готовили растворением солей в дистиллированной воде с последующим дозированием раствора цитрата и оксалата алюминия для создания концентрации 20 мкг/л в пересчете на алюминий. Солесодержание теплоносителя, определяющее количество образующихся РАО, при этом увеличится на 40 мкг/л. На ионообменных фильтрах выводили только 60Co и другие продукты коррозии, замещаемые в отложениях на греющих поверхностях контура алюминием.
Пример 3 (Заявляемый способ с дозированием химически неустойчивого ацетата алюминия). Приготовление ацетата алюминия проводили непосредственно перед дозированием в теплоноситель. Ацетат алюминия синтезировали в две стадии. Вначале анионо-обменную смолу переводили из OH--формы в CH3COO--форму путем пропускания ледяной (90%) уксусной кислоты. Далее через анионит в CH3COO--форме пропускали раствор нитрата алюминия. На выходе из колонки получали реакционно-активный Al(CH3COO)3, который далее дозировали в теплоноситель. Для использования солей алюминия с щавелевой или лимонной кислотами такую процедуру не требуется проводить, так как цитраты и оксалаты алюминия являются устойчивыми соединениями.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает оптимизацию pH теплоносителя ЯЭУ, уменьшение более чем в десять раз количества вводимых в него корректирующих добавок и, в конечном счете, количества образующихся РАО более чем на порядок без снижения эффективности подавления коррозионных процессов конструкционных материалов ЯЭУ, а также улучшение радиационной обстановки на объекте.
Предлагаемый способ не требует существенных изменений в регламенте эксплуатации ЯЭУ. Соли алюминия и органических кислот (уксусной, щавелевой и лимонной) являются недорогими и недефицитными реагентами.
Claims (1)
- Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки путем дозирования в теплоноситель водного раствора, содержащего алюминий, при поддержании соотношения мольных концентраций между алюминием и двухвалентным железом более двух, отличающийся тем, что в теплоноситель дозируют соли алюминия и органических кислот, например, уксусной, или щавелевой, или лимонной, в количестве, необходимом для создания концентрации 20-50 мкг/л в пересчете на алюминий.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106439/07A RU2450376C1 (ru) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106439/07A RU2450376C1 (ru) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450376C1 true RU2450376C1 (ru) | 2012-05-10 |
Family
ID=46312403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011106439/07A RU2450376C1 (ru) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450376C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440402A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-06 | 华能核能技术研究院有限公司 | 核电站化学状态的控制方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| FR2394151A1 (fr) * | 1977-06-09 | 1979-01-05 | Ca Atomic Energy Ltd | Procede pour supprimer des depots dans le coeur de reacteurs nucleaires a refroidissement par eau |
| RU2120143C1 (ru) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Способ организации водно-химического режима |
-
2011
- 2011-02-21 RU RU2011106439/07A patent/RU2450376C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| FR2394151A1 (fr) * | 1977-06-09 | 1979-01-05 | Ca Atomic Energy Ltd | Procede pour supprimer des depots dans le coeur de reacteurs nucleaires a refroidissement par eau |
| RU2120143C1 (ru) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Способ организации водно-химического режима |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440402A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-06 | 华能核能技术研究院有限公司 | 核电站化学状态的控制方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4731124A (en) | Application technique for the descaling of surfaces | |
| KR102122164B1 (ko) | 원자력 발전소의 금속면을 제염하는 방법 | |
| CN102405500A (zh) | 用于表面去污染的方法 | |
| GB2077482A (en) | Coolant system decontamination | |
| CA3003488C (en) | Method of decontaminating metal surfaces in a heavy water cooled and moderated nuclear reactor | |
| US11443863B2 (en) | Method for decontaminating metal surfaces of a nuclear facility | |
| US20130220366A1 (en) | Method for surface decontamination | |
| TWI416543B (zh) | 抑制對原子能發電所構成構件附著放射性核素的方法及被膜形成裝置、原子能發電所 | |
| CN104903969A (zh) | 用于核反应堆的冷却剂回路的组件的表面去污的方法 | |
| US5024805A (en) | Method for decontaminating a pressurized water nuclear reactor system | |
| 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 | |
| CA1064626A (en) | Deposit suppression in the core of water-cooled nuclear reactors | |
| US20140338696A1 (en) | Process for dissolving an oxide layer | |
| RU2450376C1 (ru) | Способ поддержания водно-химического режима ядерной энергетической установки | |
| US11728054B2 (en) | Ambient temperature decontamination of nuclear power plant component surfaces containing radionuclides in a metal oxide | |
| EP0790621A1 (en) | A method of preventing the deposition of radioactive corrosion products in nuclear plants | |
| 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 | |
| KR930005582B1 (ko) | 금속 표면의 오염 제거방법 | |
| Velmurugan et al. | Experience with dilute chemical decontamination in Indian pressurized heavy water reactors | |
| US10056163B2 (en) | Method for dissolving an oxide layer | |
| JP3709514B2 (ja) | 原子力プラント及びその運転方法 | |
| Keny et al. | Radiation effects on the dissolution kinetics of magnetite and hematite in EDTA-and NTA-based dilute chemical decontamination formulations | |
| US10950360B2 (en) | Method for treating waste water from the decontamination of a metal surface, waste-water treatment device and use of the waste-water treatment device | |
| RU2190268C2 (ru) | Способ поддержания водно-химического режима энергетической установки | |
| Sathyaseelan et al. | High temperature dissolution of oxides in complexing media |