ES2567326T3 - Procedimiento para el acondicionamiento de un sistema de circuito que sirve para la producción de energía de una central - Google Patents

Procedimiento para el acondicionamiento de un sistema de circuito que sirve para la producción de energía de una central Download PDF

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ES2567326T3 ES13710799.1T ES13710799T ES2567326T3 ES 2567326 T3 ES2567326 T3 ES 2567326T3 ES 13710799 T ES13710799 T ES 13710799T ES 2567326 T3 ES2567326 T3 ES 2567326T3
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Abstract

Procedimiento para la limpieza y el acondicionamiento del sistema de circuito de una central, en particular de una central nuclear, en el que - al medio de trabajo que circula en el sistema de circuito se le añade por dosificación una amina como agente filmógeno que forma una película hidrófoba sobre las superficies del sistema de circuito, en el que - durante la duración del procedimiento se vigila la concentración del agente filmógeno en al menos un punto de medición mediante mediciones, caracterizado por que - la dosificación del agente filmógeno se finaliza cuando su concentración en el medio de trabajo en al menos un punto de medición (M1) ha alcanzado un valor de 1 ppm a 2 ppm y la concentración del agente filmógeno con una tasa de dosificación constante permanece idéntica en varios puntos de medición (M1, M2, M3).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para el acondicionamiento de un sistema de circuito que sirve para la produccion de ene^a de una central
La invencion se refiere a un procedimiento para el acondicionamiento de un sistema de circuito que sirve para la produccion de energfa de una central. Por un sistema de circuito de este tipo cabe entender, por ejemplo, el circuito primario y secundario de un reactor de agua a presion, el circuito de refrigerante de un reactor de agua hirviente y el circuito de vapor de agua de una central convencional. Por el termino "acondicionamiento" cabe entender en este caso una medida con la que se protegen las superficies de los componentes del sistema de circuito frente a corrosion. Cuando se habla de superficies, entonces se refiere con ello, por un lado, a las superficies interiores, por ejemplo, de conductos, intercambiadores de calor y recipientes y, por otro lado, a superficies de componentes como, por ejemplo, alabes de turbina, alrededor de las que fluye un medio de trabajo (agua, vapor) del sistema de circuito. Por ejemplo, por el documento abierto a inspeccion publica DE 2625607 y la patente DD 107962 son conocidos procedimientos en los que se dosifican aminas filmogenas (FFA = film forming amines) al interior del circuito secundario o del circuito de vapor de agua de reactores de agua a presion durante la operacion de potencia.
El objetivo de un acondicionamiento del tipo en cuestion es generar una pelfcula delgada lo mas permeable posible con un grosor de, como maximo, una a dos capas de moleculas sobre las superficies. Sin embargo, a este respecto existe el riesgo en los procedimientos convencionales de que se formen sedimentaciones de FFA mas gruesas que, por un lado, perturban el desarrollo operativo, por ejemplo, al reducir estas el transporte de calor en generadores de vapor u otros intercambiadores de calor o al estrechar estas secciones transversales de flujo. Ademas existe el riesgo de que partes de las sedimentaciones se suelten y danen alabes de turbina u obstruyan instalaciones de filtro mecanicas e intercambiadores de iones de modo que estos se tienen que remplazar.
El objetivo de la invencion es proponer un procedimiento con el que se eviten los inconvenientes mencionados.
Este objetivo se consigue en un procedimiento del tipo mencionado al inicio por que, preferiblemente durante la operacion de potencia - se le anade por dosificacion al medio de trabajo que circula en el sistema de circuito una amina que actua como agente filmogeno y forma una pelfcula hidrofoba sobre las superficies del sistema de circuito que estan en contacto con el medio de trabajo. El procedimiento se realiza a este respecto de modo que practicamente en cada momento del procedimiento existe un control acerca de la concentracion del agente filmogeno o el proceso de la formacion de pelfcula. Esto se consigue por que durante la duracion del procedimiento se vigila la concentracion del agente filmogeno en al menos un punto de medicion mediante mediciones. El agente filmogeno se dosifica a este respecto de modo que en la fase acuosa del circuito de agua-vapor, al menos en el agua de alimentacion de generador de vapor, resulta una concentracion de 1 a 2 ppm, preferiblemente de 1 a 1,5 ppm. Si dentro de estos lfmites se trabaja con, en particular como maximo, hasta 1,5 ppm de agente filmogeno, se puede evitar la formacion de capas gruesas del agente filmogeno. Ademas, se ha mostrado que en muchos casos ya existe una pelfcula suficiente sobre las superficies cuando se ha alcanzado la concentracion o concentracion objetivo anteriormente mencionada.
Sin embargo, a medida que aumenta la fiabilidad, se obtiene sobre las superficies una pelfcula de una sola capa o fundamentalmente monomolecular que recubre estas fundamentalmente de manera completa si el procedimiento se continua de acuerdo con la invencion bajo las premisas anteriormente mencionadas hasta que la concentracion del agente filmogeno - con una tasa de dosificacion constante - permanezca identica en varios puntos de medicion distribuidos por el circuito de agua-vapor visto de forma promediada en el tiempo en varios puntos de medicion (M1, M2, M3), esto es, si en los puntos de medicion se ajusta una concentracion de equilibrio. Por la promediacion temporal cabe entender la tendencia que resulta cuando se han eliminado intervalos de oscilacion provocados por la tecnica de medicion mediante procedimientos adecuados del calculo de errores clasico.
Los puntos de medicion que ya se han mencionado anteriormente estan distribuidos en el caso de un circuito de agua-vapor de modo que al menos un punto de medicion se encuentra en la region de una fase y al menos un punto de medicion se encuentra en la region de dos fases del circuito.
El procedimiento se realiza en una variante preferida de modo que practicamente en cada momento del procedimiento existe un control no solo de la concentracion del agente filmogeno o el proceso de la formacion de pelfcula, sino tambien de los efectos de la dosificacion del agente filmogeno con respecto a impurezas movilizadas de este modo. Esto se consigue por que durante la duracion del procedimiento se mide la concentracion de al menos una impureza y la concentracion del agente filmogeno y se modifica la concentracion del agente filmogeno en funcion de la concentracion de al menos una impureza. De este modo se garantiza que en cada momento del procedimiento se cumplen o no se superan valores orientativos y valores lfmites previamente establecidos de una impureza, en particular de una impureza ionica que actua de manera corrosiva como, por ejemplo, iones de cloruro o de sodio. Ademas se puede evitar de manera eficaz que una impureza inmovilizada en una region de superficie localmente limitada del circuito de agua-vapor se movilice rapidamente mediante la dosificacion del agente filmogeno y se distribuya en una cantidad grande en todo el circuito.
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Como contramedida a un aumento de la concentracion de una impureza se puede reducir o interrumpir la tasa de dosificacion del agente filmogeno en particular en vista de cumplir con valores Ifmite. Una contramedida adicional consiste en reducir la concentracion de impurezas que han pasado al medio de trabajo. Esto se realiza preferiblemente por que el circuito de agua-vapor se lava y, a este respecto, entre otras cosas, impurezas en forma de partfcula se eliminan mediante deslodado. Preferiblemente, esta medida se realiza, por ejemplo, para obtener un procedimiento economico, a continuacion de una interrupcion de la dosificacion del agente filmogeno. Tambien es concebible que para la eliminacion de impurezas del circuito de agua-vapor se empleen filtros, por ejemplo, las instalaciones de filtro del sistema de limpieza de condensado propio de la central.
Como especialmente eficaz tanto para el efecto de limpieza como para la formacion de pelfcula han demostrado ser monoaminas con un resto de hidrocarburo que comprende de 8 a 22 atomos de carbono, siendo especialmente adecuada en este caso octadecilamina. Monoaminas del presente tipo estan presentes a temperatura ambiente como sustancia similar a cera. Emulsiones convencionales fabricadas a partir de las mismas contienen habitualmente una cantidad relativamente grande de emulsionantes organicos que en el circuito de agua-vapor pueden tener efectos daninos. Por tanto, en el procedimiento de acuerdo con la invencion se emplea la FFA preferiblemente en la forma pura, concretamente como emulsion acuosa sin la adicion de emulsionantes que se pueden obtener mediante una mezcla meramente mecanica aplicando una temperatura aumentada.
El procedimiento se explica ahora en mas detalle mediante un ejemplo de realizacion haciendo referencia a las figuras adjuntas. Muestran:
La figura 1 en una vista muy esquematica, el circuito de agua-vapor de un reactor de agua a presion,
La figura 2 un diagrama que refleja el desarrollo temporal de la concentracion de oDa provocada por una dosificacion de ODA en el agua de alimentacion de generador de vapor,
La figura 3 un diagrama de flujo de un acondicionamiento.
Como ejemplo de un sistema de circuito se hace referencia a continuacion a un circuito de agua-vapor 1 (abreviado a continuacion con WDK) de un reactor de agua a presion. Este comprende un sistema de tubena 2, varios generadores de vapor 3, habitualmente varias turbinas, por ejemplo, una turbina de alta presion 4 y una turbina de baja presion 5, un sobrecalentador intermedio de separacion de agua 17 entre turbinas de alta presion y baja presion, un condensador 6, un deposito de agua de alimentacion 7, una bomba de condensado 8 dispuesta entre el condensador 6 y el deposito de agua de alimentacion 7, varios precalentadores de agua de alimentacion 16 y una bomba de agua de alimentacion 9 dispuesta entre el deposito de agua de alimentacion 7 y el generador de vapor. Ademas existe un sistema de limpieza de condensado 10 conectado aguas abajo del condensador 6 que puede comprender filtros mecanicos y tambien intercambiadores de iones. El generador de vapor 3 esta unido en el lado primario con el circuito primario 13 del reactor nuclear que comprende la vasija de reactor 14 y una bomba principal de refrigerante 15 (figura 1).
Tal como ya se menciono anteriormente, el procedimiento de limpieza y acondicionamiento se realiza preferiblemente durante la operacion de potencia. Este engloba tambien fases durante el arranque y el apagado de la central. En el ejemplo de realizacion explicado a continuacion se realiza el acondicionamiento del circuito de agua- vapor o la dosificacion de una amina filmogena, abreviada a continuacion con FFA (film forming amine), concretamente de octadecilamina (ODA), poco antes del apagado del reactor nuclear. La vigilancia en marcha realizada desde el inicio del procedimiento de concentraciones o cambios de concentracion de FFA e impurezas (vease II en la figura 3) se realiza mediante varios puntos de medicion dispuestos en diferentes posiciones de la WDK 1. A modo de ejemplo se representan algunos de estos puntos de medicion M1, M2, M3 en la figura 1.
Desde el inicio de la dosificacion FFA resulta una movilizacion de impurezas debido a las propiedades a modo de agente tensioactivo de la ODA. Por tanto, tal como ya se menciono anteriormente, para la concentracion de estas impurezas estan establecidos valores lfmite que no se deben superar. La medicion de la concentracion se realiza en el caso de impurezas ionicas directamente, es decir, con respecto a un ion muy determinado con procedimientos de medicion qrnmicos humedos o qmmicos-ffsicos conocidos. Sin embargo, la determinacion de concentracion tambien se puede realizar de forma indirecta, es decir, mediante el aumento de su conductividad electrica provocado por la movilizacion o el paso de iones al medio de trabajo. Los metodos de medicion aplicados a este respecto son conocidos en general para el experto en la tecnica, de modo que no es necesario entrar en los mismos. Un parametro importante adicional para una realizacion controlada del procedimiento es la concentracion de FFA u ODA en el medio de trabajo, el agua existente en la WDK.
Finalmente, como consecuencia de la dosificacion de ODA tambien se liberan productos de corrosion, esto es, partfculas muy finas de magnetita que estan adheridas en las superficies y se disuelven de forma coloidal mediante el efecto de ODA. Dado que la mayor parte de productos de corrosion se basa en oxidos de metal tales como magnetita, es suficiente normalmente cuando solo se realizan mediciones a este respecto. A este respecto, por ejemplo, se determina de manera conocida el contenido en hierro del agua de alimentacion y, debido a la estequiometna conocida de la magnetita se concluye la concentracion de esta en el agua de alimentacion. Finalmente se vigila ademas el valor pH para evitar una corrosion de los componentes metalicos de la WDK 1. Tambien es concebible que se vigile el valor TOC (Total Organic Carbon, carbon organico total) para excluir una
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posible descomposicion de la ODA anadida por dosificacion en las condiciones existentes, esto es, temperatures superiores a 250°, por tanto, la formacion de productos de descomposicion que pueden actuar de forma corrosiva.
La dosificacion de ODA o la cantidad de ODA dosificada por cada unidad de tiempo en la WDK 1 se regula mediante los datos de medicion determinados en los puntos de medicion M1 a M3 de modo que las concentraciones de las impurezas pasadas al medio de trabajo debido a la dosificacion de ODA permanecen por debajo de valores lfmite previamente establecidos (vease III en la figura 3). Ademas, mediante el control de los valores de concentracion anteriormente mencionados ya se puede detectar de forma temprana una tendencia, de modo que se puede iniciar de forma temprana una contramedida, por ejemplo, se puede reducir o interrumpir la dosificacion de ODA. A este respecto cabe tener en cuenta que un cambio de dosificacion debido al volumen de agua y la longitud de tubena de la WDK 1 solo surte efecto algunas horas mas tarde. Sin embargo, este retardo temporal practicamente es irrelevante en un procedimiento de acuerdo con la invencion, ya que, debido a la vigilancia global permanente en varios puntos de medicion M1 a M3 se detecta un cambio de un valor de concentracion cntico mucho antes de que este haya alcanzado su lfmite cntico.
Para tener un punto de referencia con respecto a que cantidades de ODA son necesarias para una WDK 1 dada, es conveniente estimar que cantidad aproximada de ODA es necesaria para generar una pelfcula hidrofoba monomolecular sobre las superficies de la WDK. Esta cantidad se puede multiplicar ademas con un factor para tener en cuenta en la observacion submicroscopica la rugosidad considerable al fin y al cabo de las superficies y efectos que consumen ODA, por ejemplo, el grado de contaminacion de la WDK. Mediante esta estimacion, con una dosificacion de ODA previamente establecida se puede indicar un penodo de tiempo definido para ello en el que se ha producido una pelfcula de ODA que recubre completamente las superficies, por ejemplo, monomolecular.
Al alcanzar una concentracion cntica de una impureza (III en la figura 3), una medida eficaz para la reduccion de la concentracion cntica consiste en una interrupcion de la dosificacion de FFA y un lavado o desenlodado siguiente en el que se elimina la impureza de la WDK (VII en la figura 3). A este respecto se vigila continuamente si los parametros de control o concentraciones espedficos de la instalacion estan situados en un intervalo admisible (VIII en la figura 3). Si este es el caso, se continua el acondicionamiento reanudando la dosificacion de FFA.
La concentracion de ODA en la fase acuosa se regula mediante tasas de dosificacion correspondientes de modo que este valor practicamente no supera un lfmite de seguridad absoluto superior de 2 ppm, preferiblemente de 1,5 ppm, hasta el final del procedimiento. De este modo se evita que se produzca una movilizacion demasiado intensa mas alla de los valores lfmite establecidos de impurezas o una separacion de ODA masiva que ya no se puede controlar. Tambien se asegura que no se forman sedimentaciones de ODA masivas no deseadas. A este respecto se dosifica de modo que, en primer lugar, resulta una concentracion baja de ODA que solo al final del procedimiento aumenta hasta una concentracion objetivo superior a 1 ppm, como maximo, hasta 1,5 ppm o 2 ppm (Cjarget en la figura 1). Preferiblemente, se anade por dosificacion hasta que la concentracion de ODA haya alcanzado con una tendencia ascendiente los valores maximos de 2 ppm o 1,5 ppm. (VI en la figura 3).
Para detectar cuando se forma una pelfcula completa fundamentalmente unimolecular sobre las superficies se observa el desarrollo de concentracion de la concentracion de ODA con una tasa de dosificacion de ODA constante. Si se ha alcanzado la concentracion de equilibrio de la FFA en varios puntos de medicion, preferiblemente en todos los puntos de medicion M1 a M3, esto es, cuando se puede observar una concentracion de FFA constante o ligeramente descendente (V en la figura 3), se ha alcanzado el momento de finalizar la dosificacion de ODA o el procedimiento de acondicionamiento (VI en la figura 3, lrnea CP en la figura 2). La concentracion de ODA constante
0 descendente al final de la formacion de pelfcula se podna deber a que la formacion de capas dobles y multiples de ODA se ve favorecida de manera cinetica y/o termodinamica y, por tanto, se realiza de manera mas rapida que la formacion de pelfcula inicial sobre las superficies metalicas de la WDK 1.
La pelfcula de ODA aplicada sobre las superficies de la WDK puede perder o reducir con el tiempo su eficacia, por ejemplo, al desprenderse esta en parte de superficies o, por ejemplo, al estar esta sujeta a procesos de degradacion termicos o qrnmicos. Por tanto, es conveniente realizar en un momento dado un acondicionamiento de refresco. Para ello es conveniente una vigilancia permanente del medio de trabajo para detectar la presencia de productos de corrosion, esto es, productos relacionados con la formacion de capas de oxidacion, por ejemplo, de iones metalicos procedentes de los materiales de componente de la WDK. Una vez que se pueda detectar un aumento significativo de productos de corrosion (X en la figura 3), se inicia un acondicionamiento del tipo anteriormente mencionado.
Leyenda con respecto al diagrama de flujo de acuerdo con la figura 3:
1 Inicio del acondicionamiento de FFA
II Vigilancia de proceso
- Concentracion de FFA (M1-M3 en la figura 1)
- Parametros de control de acuerdo con la especificacion de instalacion
III ^Se han alcanzado los valores lfmite de los parametros de control?
IV ^Se ha alcanzado la concentracion objetivo de FFA en M1?
V ^Se ha alcanzado la concentracion de equilibrio de FFA por M1-M3?
VI Final del acondicionamiento de FFA
VII Interrumpir la dosificacion, lavar
5 VIII ^Estan los valores de los parametros de control en el intervalo admisible?
IX Vigilancia de proceso de productos de corrosion
X ^Aumenta la concentracion de productos de corrosion?

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la limpieza y el acondicionamiento del sistema de circuito de una central, en particular de una central nuclear, en el que
    - al medio de trabajo que circula en el sistema de circuito se le anade por dosificacion una amina como agente filmogeno que forma una pelfcula hidrofoba sobre las superficies del sistema de circuito, en el que
    - durante la duracion del procedimiento se vigila la concentracion del agente filmogeno en al menos un punto de medicion mediante mediciones,
    caracterizado por que
    - la dosificacion del agente filmogeno se finaliza cuando su concentracion en el medio de trabajo en al menos un punto de medicion (M1) ha alcanzado un valor de 1 ppm a 2 ppm y la concentracion del agente filmogeno con una tasa de dosificacion constante permanece identica en varios puntos de medicion (M1, M2, M3).
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por una concentracion del agente filmogeno de 1 ppm a 1,5 ppm.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que durante la duracion del procedimiento se mide la concentracion de al menos una impureza contenida en el medio de trabajo y se modifica la concentracion del agente filmogeno en funcion de la concentracion de la impureza.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado por que en el caso de un aumento de la concentracion de la al menos una impureza se reduce la tasa de dosificacion del agente filmogeno.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3 o 4, caracterizado por que la dosificacion del agente filmogeno se interrumpe cuando la concentracion de la al menos una impureza se aproxima a un valor lfmite.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el sistema de circuito comprende un generador de vapor, eliminandose la al menos una impureza al menos en parte del sistema de circuito mediante un desenlodado del generador de vapor.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado por que el desenlodado se realiza a continuacion de la interrupcion de la dosificacion del agente filmogeno.
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el caso de un sistema de circuito configurado como circuito de agua-vapor se realiza la medicion de la concentracion del agente filmogeno en al menos un punto de medicion (M1) en la region de dos fases y en al menos un punto de medicion (M3) en la region de una fase del circuito de agua-vapor.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se realiza durante la operacion de potencia de la central.
  10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como agente filmogeno se utiliza una monoamina con un resto de hidrocarburo que comprende de 8 a 22 atomos de carbono.
  11. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado por el uso de octadecilamina.
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