CN110634585B - 一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置，其包括双层树脂床和泵；所述泵将所述双层树脂床和乏燃料水池连通，经配置以将乏燃料水池中的水泵入所述双层树脂床内。本发明提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法，解决乏燃料水池净化床运行中硫酸根离子增加的问题，同时避免树脂被双氧水氧化的问题，改善回路水质，避免阳树脂性能下降和阴树脂提早饱和，最终延长树脂床寿命，改善乏燃料池水水质。

Description

一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法。
背景技术
从反应堆燃料池卸出的乏燃料组件，如果采用湿式储存，需要将乏燃料组件储存在乏燃料储存水池中一段时间，经衰变冷却后方可向后处理厂转运。由于乏燃料水池内贮存的燃料组件存在重返临界的风险，需要对其反应性进行控制，防止链式反应，因此溶液中还需要添加较高浓度的硼酸，通常为2500～3000ppm。同时水中杂质还包含一些放射性的腐蚀产物、裂变产物和少量的硅、钠离子等除盐水带入的杂质。
为了保证乏燃料的安全储存，需要对乏燃料水池中的水通过混合离子交换树脂净化床(通常为强酸阳离子交换树脂和强碱阴离子交换树脂的混合物)循环净化，包括去除其中的放射性腐蚀产物、裂变产物和其他杂质，维持换料水池低放射性水平，并保持池水清澈度。
由于乏燃料水池内的水是直接和空气接触的，因此水中氧浓度一般达到数个ppm，在放射性环境下，会发生如下反应：
O2+2H2O-----2H2O2
而离子交换树脂净化床中的树脂是苯乙烯二乙烯苯高分子聚合物，在氧化性物质H2O2的环境下会产生氧化降解，其中阳树脂含有磺酸基，降解后会产生聚苯乙烯磺酸盐，进一步分解后会产生硫酸根离子，因此很多核电厂乏燃料水净化床运行过程中水中硫酸根浓度逐渐升高。目前通常的解决方案是减少其中阳树脂用量或者采用抗氧化性能更好的高交联度阳离子交换树脂，情况虽然有所缓解，但减少阳树脂用量会影响混床树脂床净化效率，缩短树脂床寿命，增加固废产生量，提高树脂交联度会增加初期采购成本。
如何安全有效解决回路中硫酸根离子问题，又不影响混床净化效果，解决现有核电行业乏燃料水池净化时产生硫酸根导致水质恶化、树脂寿命缩短等问题成为本发明的重点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置。
本发明提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置包括双层树脂床和泵；所述泵将所述双层树脂床和乏燃料水池连通，经配置以将乏燃料水池中的水泵入所述双层树脂床内。
优选地，所述双层树脂床的上层为混合离子交换树脂，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂。
优选地，所述双层树脂床的下层为氢氧型载钯树脂。
优选地，所述泵与所述双层树脂床的顶部连通。
优选地，所述双层树脂床的底部与乏燃料水池连通。
优选地，所述双层树脂床的上层混合离子交换树脂的高度为1000mm-2000mm。
优选地，所述双层树脂床的下层氢氧型载钯树脂的高度为100-600mm。
本发明的另一目的在于，提出一种去除乏燃料池水中硫酸根的方法。
本发明提供的去除乏燃料池水中硫酸根的方法包括如下步骤：
采用泵将乏燃料水池中的水以10～100BV/h的流速自双层树脂床的顶部泵入；
将经所述双层树脂床处理后的液体从所述双层树脂床的底部流入乏燃料水池；
其中，所述双层树脂床的上层为混合离子交换树脂，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂；所述双层树脂床的下层为氢氧型载钯树脂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法，解决乏燃料水池净化床运行中树脂被双氧水氧化的问题，避免在回路中产生聚苯乙烯磺酸盐和硫酸根离子，改善回路水质，阳树脂性能下降，阴树脂提早饱和，最终导致树脂床寿命缩短。
2、本发明提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法，可以高效去除回路中由于其他因素带入的硫酸根离子，不影响床体树脂床寿命。
附图说明
图1为符合本发明优选实施例的去除乏燃料池水中硫酸根的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一实施例提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置由泵1、双层树脂床2、管道和阀门组成，双层树脂床2的上层为混合离子交换树脂21，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂，双层树脂床2的下层为强碱阴离子载钯树脂层。混合离子交换树脂21高度在1000mm～2000mm，强碱阴离子载钯树脂层高在100～600mm。乏燃料水池中的水通过泵以10～100BV/h的流速自双层树脂床2的顶部打入双层树脂床2中，先通过上层强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂交换去除水中的放射性核素和一些非放射性杂质，然后通过下层氢氧型载钯树脂进一步去除水中的杂质阴离子，包括硫酸根离子、硅等杂质，同时和水中的H2O2反应，将其分解为水，进一步降低导致树脂降解的氧化性物质。
采用上述去除乏燃料池水中硫酸根的装置去除硫酸根的方法包括如下步骤：
采用泵1将乏燃料水池3中的水以10～100BV/h的流速自双层树脂床2的顶部泵入；
将经所述双层树脂床2处理后的液体从所述双层树脂床2的底部流入乏燃料水池3；
其中，所述双层树脂床2的上层为混合离子交换树脂21，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂；所述双层树脂床2的下层为氢氧型载钯树脂22。
去除乏燃料池水中硫酸根的方法特点如下：
1.在树脂床下层先装入100～600mm的强碱氢氧型载钯树脂，保证这层树脂在床体内的稳定性；
2.不增加树脂装填量，但可以延长树脂床使用寿命：通过床体内强碱氢氧型载钯树脂分解水中的H2O2，将乏燃料水池中的H2O2浓度从3～10ppm降低维持在1ppm以下，最大程度减少对混床树脂的氧化作用，维持树脂正常交换基团和骨架，延长树脂的寿命；
不增加树脂装填量，不增加装置设计，但可以保证乏燃料水池内低的硫酸根离子水平：通过床体内上层混床树脂中的强碱阴树脂去除部分硫酸根离子，再通过下层强碱氢氧型载钯树脂消耗水中的H2O2，减少混床树脂中阳树脂产生聚苯乙烯磺酸盐，减少硫酸根的最大产生源头，同时混床中产生的或者泄漏的硫酸根离子可以通过下层含有90％以上氢氧型强碱基团的载钯阴树脂去除，通过循环处理，降低乏燃料水池中硫酸根离子浓度，提高单位体积床体对硫酸根的交换能力。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本实施例提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法，解决乏燃料水池净化床运行中树脂被双氧水氧化的问题，避免在回路中产生聚苯乙烯磺酸盐和硫酸根离子，改善回路水质，阳树脂性能下降，阴树脂提早饱和，最终导致树脂床寿命缩短。
2、本实施例提供的去除乏燃料池水中硫酸根的装置和方法，可以高效去除回路中由于其他因素带入的硫酸根离子，不影响床体树脂床寿命。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种去除乏燃料池水中硫酸根的装置，其特征在于，包括双层树脂床和泵；所述泵将所述双层树脂床和乏燃料水池连通，经配置以将乏燃料水池中的水泵入所述双层树脂床内，所述双层树脂床的上层为混合离子交换树脂，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂，所述双层树脂床的上层混合离子交换树脂的高度为1000mm～2000mm，所述双层树脂床的下层为氢氧型载钯树脂，所述双层树脂床的下层氢氧型载钯树脂的高度为100～600mm。
2.如权利要求1所述的去除乏燃料池水中硫酸根的装置，其特征在于，所述泵与所述双层树脂床的顶部连通。
3.如权利要求1所述的去除乏燃料池水中硫酸根的装置，其特征在于，所述双层树脂床的底部与乏燃料水池连通。
4.一种去除乏燃料池水中硫酸根的方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用泵将乏燃料水池中的水以10～100BV/h的流速自双层树脂床的顶部泵入；
将经所述双层树脂床处理后的液体从所述双层树脂床的底部流入乏燃料水池；
其中，所述双层树脂床的上层为混合离子交换树脂，包括强酸氢型阳离子交换树脂和强碱氢氧型阴离子交换树脂；所述双层树脂床的下层为氢氧型载钯树脂。
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