DE2833664A1

DE2833664A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberwachung von ionenaustauschern in kernkraftwerken

Info

Publication number: DE2833664A1
Application number: DE19782833664
Authority: DE
Inventors: Max Ing Grad Stiefel
Original assignee: Babcock Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1980-02-14
Also published as: ATA503479A; AT364050B

Description

Verfahren und Einrichtung zur Überwachung von Ionenaustauschern
in Kernkreftwerken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Überwachung von Ionenaustauschern in Kernkraftwerken, wobei nach dem Durchströmen eines Ionenaustauschers der Borgehalt der eluierten Flüssigkeit ermittelt wird.
Während des Betriebes einer wassergekühlten Reaktoranlage wird zur Änderung des Borgehaltes gegen Ende des Brenstoffzyklus ein Teil des Primärkühlmittels ausgespeist und über Ionenaustauscher geleitet. Da die Kapazität von Ionenaustauschern begrenzt ist, muß der Beginn ihrer Erschöpfung erkannt werden. Es ist daher erforderlich, den Zustand der Ionenaustauscher in bestimmten Zeitabständen zu überprüfen.
Das Primärkühlmittel wird bisher nach dem Durchströmen des Ionenaustauschers durch Messen der Leitfähigkeit auf seinen Borgehalt überprüft, um über den Borgchalt auf den Zustand des Ionenaustauschers schließen zu können. Hierzu ist es erforderlich, dem Eluat eine große Menge Mannit zuzsetzen, damit auch kleine Borgehalte sicher erkannt werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein hoher Mannitbedarf erforderlich ist und ein beträchtlicher Arfall an zusätzlichen aktivem Alwesser verursacht wird, da nach dem Mannit-Zusatz das ausgespeiste Prinärkübl@ittel in der Anlage nicht weiterverwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es,ein einfach aufgebautes, schnell und sicher arbeitendes Verfahren zur Uberprüfung der Ionenaustauscher zu finden hei dem nur eine geringe Menge aktives Abwasser anfällt Celöst wird die Aufgabe dsdi-rch, daß in einem Meßgefäß über separate Zuleitungen Eluat, Mannitlösung und Natronlauge in einer Gesamtmenge von höchstens einem Liter zudosiert wird, daß der Inhalt des Meßgefäßes gemischt, nach dem Mischen der pH-Wert gemesson und die Lösung dem Abwassersammelsystem zugeführt wird.
Die Vorteile dieser Maßnahme bestehen darill, daß das Abwassersammelsystem wenig belastet wird und aufgrund der Dosierung eine zuverlässige Aussage über den Zustand der Ionenaustauscher möglich ist.
Vorzugsweise werden in das Meßgefäß fünfzig ml Eluat, zehn ml zehnprozentige Mannit-Lösung und zehn ml 0,001 n Natronlauge gegeben. Der Gefäßinhalt wird beispielsweise 30 Sekunden gertihrt und ist dann bereits ausreichend gemischt. Damit wird eine schnelle Analyse sichergestellt, Der ermittelte pH-Wert wird mit einem Sollwert verglichen und bringt somit eine unmittelbare Aussage über den Zustand der ionenaustauscher.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Eluatleitung wegführende Analysenleitung und die Zuführleitungen für die Nannitlösung und für die natronlauqe mit cinem Absperrventil und einer Dosierpumpe vorseheu sind, daß das Naßgefäß einen Rührer und eiue einstab-Flaktrode aufveist und daß am Neßgefäß eine Verbindungsleitung zum Abwassersammelsystem vergesehen ist.
Gemaß einer besonderen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, in der Analysenleitung hinter der Dcsierpumpe in Durchflußrichtung gesehen ein Dreiwegeventil einzubauen das mit einem Abgang an eine zur Eluatleitung führende Leitung angeschlossen ist. Durch diese Rückführung während der I%'sen zwischen den einzelnen Messungen wird sichergestellt, daß im Bereich der Dosiorpumpe stets repräsentatives Eluat zur Verfügung steht.
Die Entlüftungsleitungen der Vorlagenbehälter für Mannit und Natronlauge sind mit CO2-Absorptionsfilterpatronen be- und entlüftbar um eine pH-Wert Beeinflussung durch unkontrollierten CO2-Eintrag zu vermeiden.
Über die Analysenleitung ist das Meßgefäß spülbar.
Wird die Meßeingichtung ni.cht benutzt, dann ist vorgesehen, daß das Meßgefäß soweit mit Eluat gefüllt ist, daß die Sinstab Elektrode eingetaucht ist.
Anhand einer schematischen Zeichnug wird das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Vom Hauptkühlmittelstrom 1 wird über die Leitung 2 ein zur Deborierung bestimmter Teilstrom des Primärkühlmittels in Pfeilrichtung 3 durch einen lonenaustauscher 4 geleitet. Das eluierte Primärkühlmittel verläßt über die Leitung 5 den Ionenaustauscher zur weiteren Verwendung in der Kernreakteranlage.
Eine Analysenleitung 6 zweigt von der Leitung 5 ab, passiert einen Wärmetauscher 7 und führt ihren Inhalt über den Einlauftrichter 8 in den Meßbehälter 9. In die Analysenleitung 6 ist nach dem Wärmetauschen 7 in Strömungsrichtung gesehen in Reihe ein Absperrvendil 14, eine Dosiernumpe 15, ein Druckhalteventil 16 und ein Dreiwegeventil 17 eingebaut. An den Abgang 18 des Drei@@geventils ist eine Leitung 19 angebracht, die eine Verbindung zur @luat führenden Leitung 5 herstellt.
Von einem Vorlagenbehälter 10 für die Mannitlösung führt eine Zufuhrleitung 11 und von einem Vorlagenbehälter 12 für die Natronlauge fiihrt eine Zufuhrleitung 13 zu dem Einlauftrichter 8.
In diesen Leitungen 11,13 sind Absperrventile 20,21 und in Durchflußrichtung gesehen hinter denselben Dosierpumpen 22,23 angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab: Die Absperventile 14, 20 und 21 werden geöffnet, die Dosierpuinpe 15 speist fünfzig ml Eluat, die Dosiperpumpe 22 zehn ml zehnprozentige Mannit-Lösung und die Dosierpumpe 23 zehn ml 0,001 n Natronlauge In des Meßgefäß 9 ein, wobei dasselbe zu ca. zwei Drittal gefüllt ist, wie durch die Linie 33 angedeutet wird. Ein in den Meßgefäßinhalt eingetauchter Rührer 24 wird dreißig Sekunden eingeschaltet und bewirkt eine intensive Durchmischung der Komponenten. Nach dem Mischen wird der pH-Wert der Lösung mit Hilfe einer eingetauchten Einstab-Elektrode 25 ermittelt.
Darsuf wird der Meßbehälterinhalt von ca. 70 ml über den Bodenauslaß 26 und die Verbindungsleitung 27 dem Abwassersammelsystem 28 zugeführt. Dieses Beispiel zeigt, daß das Abwasser sammelsystem nur mit ener geringen Menge Abwasser belastet wird.
Bei Einstellung des Grenzvertes der pH-Messung auf pH 8 kann eine Borsäurckenzentretion von z.B. 10 ppm in Abhängigkeit der Natronlauge-Menge als Abschalt- bzw. Alammpunkt für den überwachten Ionenaust@usc@er gewählt werden. Die @mpfindlichkeit der Messung kann durch die Wahl des Prchevelume@s, den Menge und Konzentration der Matrenl@@@e und des Schalt@unktes der pH-Messung in weiten Gren@@@ v@@ient v@@den.
Über die Anelysenl itung 6 ist das Meßgefäß 9 spülbar. Bei län e@@ Zeit@bständen zwise @ zwei @@ssungen verbleibt eine selehe @enge @@@@ im @efgef@@, daß die Einstab-Elekt@ede ein@e@@@cht ist.
DI-c.e- Maßnahme dient dem Schutz der Elektrode. Um stets eine repräsentative Messung zu gewährleisten wird zwischen zwei Messungen die Analysenleitung bis zum Dreiwegeventil 17 mit Hilfe der Leitung 19 gesptilt.
An den Vorlagenbehältern 10,12 sind Entlüftungsleitungen 29,30 angebracht die mit CO2-Absorptionsfilterpatronen 34 versehen sind. Damit wird eine pH-Wert Bceinflussung durch unkontrollierten CO2-Eintrag vermieden. Über das Probenahmeventil 31 der Leitung 32 kann eine Kontrollprobe entnommen werden.
Die Analysenleitung 6 und die Leitung 11,13 sind im Bereich ihrer Mündung in das Meßgefäß 9 derart ausgebildet, daß ein Nachtropfen nach erfolgter Dosierung verhindert wird.
Das Volumen der Dosierleitungen 6,11 und 13 ist in Durchflußrichtung gesehen hinter den Dosierpumpen 15,22 uni ?3 im Verhältnis zu den Dosiervolurnen so gering, daß eine CO2-Sättigung aus der Atmosphäre die Messung nicht verfälscht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird auf schnelle und einfache Weise der Ionenaustauscher überwacht ohne daß das Abwassersammelw system stark beansprucht wird.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Überwachung von Ionenaustauschern in Kernkraftwerken, wobei nach dem Durchströmen eines Ionenaustauschers der Bar@ehalt der eluierten Flüssigkeit ermittelt wird, d a d u r c h g e k e n n z a i c h n e t , daß in ein Meßge (9)über separate Zuleitungen Elunt, Mannitlösung und Natronlauge in einer Gesamtmenge von höchstens 1 Liter zudosiert wird, daß der Inhalt des Meßgefäßes gemischt, nach dem Mischen der pH-Wert gemessen und die Lösung dem Abwassersammelsystem (28) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß fünfzig ml Eluat, zehn ml zehnprozentige Mannit-Lösung und zehn ml 0,001 n Natronlauge in daß Meßgefäß (9) gegeben werden und der Meßgefäßinhalt dreißig Sekunden gerührt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der ermittelte pH-Wert mit einem Sollwert verglichen wird.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine von der Eluatleitung (5) wegführende Analysceleitung (6) und die Zufuhrleitungen (11,13) für die Mannitlösung und für die Natronlauge mit einem Absperrventil (14,20,21) und einer Desierpumpe (15,22,23) versehen sind, daß der Meßbehälter einen Rührer (24) und eine Einstab-Elektrode (25) aufweist und daß am Meßgefäß eine Verbindungsleitung (27) zum Abwassersammelsystem vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Analysenleitung (6) hinter der Desierpumpe (15) in Durchflußrichtung ge@ehen ein Dreiwegeventil (17) eingebaut ist, dessen Abgeng (13) au einer zur Eluatleitung (5) führenden Ieitung (19) angeseblessen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fatlüftungsleitungen (29,30) der Vorlagenbehälter (10,12) mit CO2-Absorptionsfilterpatronen be- und entlüftbar sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Meßgefäß (9) über die Analysenleitung (6) spülbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Nichtgebrsuch der Meßeinrichtung das Meßgeofäß soweit mit Eluat gefüllt ist, daß die Einstab-Elektrode (25) eingetaucht ist.