KR970004356B1 - 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법 - Google Patents

콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법 Download PDF

Info

Publication number
KR970004356B1
KR970004356B1 KR1019880011711A KR880011711A KR970004356B1 KR 970004356 B1 KR970004356 B1 KR 970004356B1 KR 1019880011711 A KR1019880011711 A KR 1019880011711A KR 880011711 A KR880011711 A KR 880011711A KR 970004356 B1 KR970004356 B1 KR 970004356B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
coolant
reactor
colloidal
magnetic
Prior art date
Application number
KR1019880011711A
Other languages
English (en)
Other versions
KR890005756A (ko
Inventor
주리언 팬슨 아맨드
트로이 마이클
Original Assignee
웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀
제트. 엘. 더머
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 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀, 제트. 엘. 더머 filed Critical 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀
Publication of KR890005756A publication Critical patent/KR890005756A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR970004356B1 publication Critical patent/KR970004356B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
    • G21C17/0225—Chemical surface treatment, e.g. corrosion
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/303—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

없음

Description

콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법
제1도는 본 발명의 방법으로서 원자로냉각제 계통을 보호하는 흐름의 계통도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 원자로12a, 12b, 12c : 루우프
14a, 14b, 14c : 펌프16a, 16b, 16c : 증기발생기
20 : 원자로냉각제 시스템(RCS)22 : 화학체적제어 시스템(CVCS)
24, 26, 36, 38, 46 : 라인30 : 배출오리피스
32 : 제어밸브34 : 배출열교환기
40 : 이온교환기41 : 여과기
42 : 체적제어탱크(VCT)44 : 화학제 혼합탱크
본 발명은 액체의 흐름에서 현탁된 고형물을 제거함으로서 콜로이드질 부식 생성물의 퇴적율을 감소시키는 방법에 관한 것이며, 특히 원자로냉각제의 흐름에서 콜로이드질 부식생성물을 제거하는 방법에 관한다.
발전소를 운전할때, 보수문제는 발전소의 냉각계통의 흐름에서 이 냉각계통의 기기표면에 퇴적되는 부식생성물의 존재로인해 항상 현실적인 것이다.
이러한 문제는 특히 원자력 발전소에서 큰 문제가 되는데 1차 계통에서의 부식생성물의 퇴적은 운전 및 보수요원에게 방사선피폭의 원인이 되어 발전소에서의 보수가 특히 값이 비싼 원인이 되기도 한다. 1차 냉각계통의 부식생성물은 일반적으로 고형물인데, 이들은 원리적으로는 증기발생기의 배관이나 이보다 작은 스테인레스강의 기기류표면의 부식으로 인해서 생성되는 것이다.
이 부식생성물은, 1차 냉각제용액속을 환류하고 있는데 이들은 불용성의 고형물상으로 냉각제속에 현탁하고 있거나 용액속에 이온으로서 존재하고 있다. 이 고형물상의 입자들은 원자로심의 표면에 퇴적되어 방사선을 조사하고 있다. 조사가 계속되는 동안 이 고형물상의 입자들은 1차 냉각제 용액속에 현탁된 상태로 로심이외의 곳에서도 퇴적해서 이 방사선을 띄운 고형물상의 입자들은 발전소의 종사자의 피폭의 가장 중요한 원인이 된다.
가압수로(PNR)형 원자력 발전소에서의 1차와 2차의 냉각제 흐름속의 이러한 불용성 자화부식생성물의 큰 부담이 되고 있다. 이들 부식생성물들은 또한 표면하전의 원인이 되기도 하며 냉각제의 pH에도 영향을 주어 결국에는 보다 작은 입자들이 정전기적인력으로 인해 시스템 표면에 입자들이 부착되는 원인이 되기도 한다.
1차 냉각계통의 부식생성물의 많은 것이 닛켈 페라이트와 닛켈 페라이트 조성물들인데 그외에도 코발트, 망간, 기타의 원소들이 닛켈 대신에 존재하고 있다. 부식생성물 중에는 철 대신에 크롬도 발전된다. 이와 같은 부식생성물은 소위 크러드(crud)로서 알려져 있다.
문헌에 따르면, 원자력 발전소의 운전과 보수요원의 직접적 방사선 피폭의 주원인(약 70-90%)은 1차 냉각계통표면 도처에 퍼져있는 방사성 부식생성물의 퇴적물로부터 방사되는 감마선이 원인이라 한다. 이와 같은 부식생성물이나 크러드, 기기표면에서 이탈되고 또한 운반된 작은 입자나 콜로이드, 그리고 원자로 연료요소 위에 퇴적된 것들은 중성자 속에 의해서 활성화된다. 크러드는, 다시 현탁되거나 운반되어 다른 제품으로 가기도 한다.
이들 입자와 발전소의 원자로냉각제의 화학상태와 표면의 전기적 하전은 퇴적되는 음을 확대시키는데 크게 영향을 준다. 그외에도 수압이나 용액의 형상도 이에 관여한다. 이것들은 정기검사시에도 영향을 준다. 따라서, 크러드라고 알려져 있는 이 불용성 부식생성물은 종사원의 안전과 발전소의 이용율, 그리고 경제적인 인센티브에 크게 역효과를 주고 있다.
불용성 자화페라이트 부식생성물은 냉각제의 pH가 원인이 되는 표면하전을 가져오며, 최소한으로 작은 이들 입자들은 정전기적 인력을 가지게 되어 연료요소피복위에 크러드의 퇴적이 일어나서 시스템 내부 표면에 입자가 부착되는 원인이 된다. 연료요소는 일반적으로 질카로이의 피복표면을 가지고 있는데 여기에는 질코니아(ZrO2)의 염은 층이 형성되어 있다. 이 ZrO2의 층은 크러드의 표면의 전기적 하전과 ZrO2사이의 자연적인 인력으로 인해 크러드의 퇴적율에 영향을 주고 있다.
용액속에 현탁하고 있는 입자달은 표면의 가수분해 반응과 용액속의 이온을 흡착한 결과 표면에 하전을 가지게 된다. 용액의 pH는 일반적으로 극성과 산화물 표면의 하전의 확대로서 조절된다. 입자의 크기가 더욱 작아지면 작아질수록 그의 표면하전이 현탁된 입자의 특성을 결정하는데 더욱 큰 역할을 한다. 입자의 크기가 10에서 100A사이로 작이지면 현탁된 고형물은 콜로이드 입자가 되는데 이는 그 표면하전의 특성을 결정지우는 가장 중요한 역할을 한다. 현탁된 입자들의 안정성은 엉김과 응고 또는 침전에 관계되는데 이는 전기적인 하전에 의해 정해진다. 입자들이 전기장내에 있을 때는 움직이게 되는데 이 프로세스는 전기적 이동이 기인한다. 하전입자는 그에게 적용되는 전기장내에서의 이동도에 따라서 용액내를 움직이면서 대전한 표면으로 모이거나 퇴적된다. 이와 같은 전기적 이동에 대한 퇴적프로세스는 공업적 피복분야, 예컨데 절연물질이나 폴리머 등에 엷은 필름을 입힌다든가 페인트피복 등에서 중요한 기술에 속한다. 정전기적인 힘은 하전입자를 표면에 부착시킬 수가 있는 것이다.
크러드의 자기적 특성을 이용해서 원자로냉각제로부터 크러드를 제거하기 위한 진보된 방법으로서는 1986년 6월 10일에 발행된 미국 특허 제4,594,215호가 있다. 이 '215호 특허의 자기필터는 성공적인 크러드 수집기이기는 하나 방사선 피폭이라는 위험성과 원자로 경제성에 본 관점에서 좀 더 효율적인 방법을 과감하게 제출하여야 했다. 본 발명은, 이와 같은 점을 감안해서 제출된 것으로서, 원자로냉각제와 접하고 있는 기기들의 표면에 현탁부식생성물의 고형물 침착을 경제적이면서도 낮은 방사선피폭으로서 이들 고형물을 제거하여 감소시키는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에서는 냉각제와 접하고 있는 원자로 내부의 기표면에 원자로냉각제로부터의 콜로이드 부식생성물이 퇴적하는 율을 감소시키며 또한 이와 같은 생성물을 흡착하는 특성을 가지도록 하는 방법인 개량된 시스템을 제공한다. 이 방법은 입자들을 위한 배치(batch)를 성형하는 것인데, 이는 크러드를 냉각제속에 현탁시키며 또한 고유의 잡아당기는 표면특성을 이용해서 활성화된 표면을 가지게 하는 것이다.
이와 같은 원자는 퇴적된 크러드 생성물이 냉각제속에 현탁되어서된 것이다. 원자로 시스템에서 특히 상처를 받기 쉬운 표면들이 있는데 이런곳은 질코늄의 산화물의 피막으로서 피복되어 있는 모의 표면이다. 그래서, 본 발명에서는 활성화된 질코늄의 2산화물의 표면을 가진 현탁된 입자를 제공하는 것이다. 이 입자들은 바람직하기는 질코늄의 산화물인데 그 밖에도 질코늄 금속 스폰지의 산화물, 질코늄 임의 산화된 것, 또는 질코늄 수소화물의 산화된 것들도 사용할 수 있다. 여기서 적당한 입자로서는 다른 조성의 개개의 미입자의 기질위에 진공 스퍼터링으로서 질코늄 산화물을 피복해서 성형된 것이다. 이는 본 발명에서 특히 중요한 형상인데 이 미세입자의 기질은 양성의 민감한 자성감수성을 가지는 것으로 이들은 마그네타이트로서 되어있다. 거기에다가 위에서 주의해야 할 것은, 페라이트로 된 크러드입자들은 그 자체가 강한 자성을 띄우고 있다는 점이다. 본 발명에서의 바람직한 형태로서는 활성화된 표면의 합계표면적이 원자로내의 보호를 받아야 할 표면면적보다도 커야 하며 이 프로세스에서의 오버올 효율은 현탁되어 있는 활성화된 입자들의 합계 표면적이 보호를 받아야 할 원자로내의 표면의 면적보다 적어도 20배 이상이라야 한다는 점이다.
본 발명은 또한 원자로냉각제로부터 코로이드산 부식생성물을 제거하는 방법을 제공하기도 한다. 본 발명의 견해로서는, 본 발명의 방법은 입자들의 배치를 형성하게 하므로서 냉각제속에 현탁시키며 이들의 표면특성을 이용해서 크러드 생성물들을 흡인하는 것이다. 이들 입자들은 냉각제속에 현탁되어 있는데 이 크러드 생성물들이 바로 이 입자들의 표면에 흡착되는 것이다. 그리고서는, 이들 입자들이 크러드 생성물들을 흡착퇴적한채 냉각제로부터 제거되는 것이다. 본 발명에서 또 하나의 바람직한 형태로서는 이들 입자들이 자성을 띄우고 있기 때문에 제거과정에서 이와 같은 입자들과의 사이에서 자기적 흡인력을 가지고 있다는 점이다. 본 발명에서 또 다른 바람직한 양상은, 제거단계에서 종래의 방법에서 보다 더 효율적으로 냉각제를 여과할 수 있다는 점이다. 여기서 명백한 것은, 본 발명의 방법에서는 냉각제의 흐름속에서의 흡인과 이를 여과하는 두가지의 일을 한다. 본 발명의 프로세스는 높은 방사성 물질이 냉각제제 등의 내부표면에 퇴적되기 전에 로 냉각제 계통에서 발생하는 현탁된 고형물 크러드를 실질적으로 제거하는 진보된 방법이다. 본 발명의 진보된 프로세스는 원자로 운영을 더욱 경제적인 것으로 할 것이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면에 따라 아래에서 더욱 구체적으로 설명하겠다.
제1도는, 원자로냉각제제등의 계통 프로우 다이어그램로서 이들은 본 발명의 방법에 의해서 보호되고 있다.
연료요소의 표면면적보다도 상대적으로 큰 면적의 표면을 가지고 있는 크러드 제거용 ZrO2는 콜로이드 상의 크러드를 로심속에서나 그외의 플란트의 표면에서 퇴적하기 전에 이를 제거한다. 근본적으로, ZrO2의 표면은 냉각제의 흐름속에 있는 콜로이드상 크러드 입자를 흡착(getter) 또는 포집제(scavenger)의 성질을 가지고 있다. 이와 같이 포집된 입자들은 전용의 여과과정에서 원자로냉각제의 흐름으로부터 쉽게 제거분리시킬 수가 있다.
본 발명의 방법에서는, 고유의 크기를 가진 스케빈저 입자에 의해 씨앗용(seeding)의 목적으로 원자로냉각제 계통(RCS)에 가해지는 ZrO2의 표면을 상대적으로 크게해서 큰 ZrO2의 표면적을 가지게 함으로서 이루어지게 한다. 이와 같은 입자들은, 원자로냉각제속에 넓게 흩어져 있으며 환류하고 있는 닛켈 페라이트나 그외의 자성화 콜로이드들에 밀폐된채 접근하다. 클러드 입자들인 이 ZrO2표면에 포착되어 한덩어리가 되는 경향이 있어서 여기서 제거할 수 있는 것이다. 본 발명에서 분명한 것은, 이들 질코늄의 산화물 입자나 또는 질코늄 산화물 입자가 피복된 것들은 어떠한 냉각제속에 현탁되어 있는 입자들보다는 활성화된 표면적을 가지고 있어서 크러드를 흡착하는 힘이 큰 특성을 가지고 있다는 것이다. ZrO2는 특히 원자로내에 퇴적된 크러드를 흡착하는 고유의 특성을 가지고 있다. 또 다른 장점은, 이 선택된 ZrO2는 원자로냉각제 계통(RCS)내서 다른 어떠한 화학적 행종도 생성하지 않는다는 점이다.
이들 콜로이드성의 것이나 유사 콜로이드의 입자들은 보통의 방법으로서는 여과하기가 곤란한데, 본 발명에서와 같이 크게 한 덩어리로 한 콜로이드 입자는 냉각제 환류 시스템에 있는 보통의 여과시설로서도 쉽게 여과할 수가 있는 것이다.
좀더, 이 냉각제 시스템에 관한 이해를 돕기 위해 제1도에 따라서 본 발명에서의 바람직한 방법을 예시한다. 대표적인 3-루프 PWR 원자로냉각제 시스템(RCS)를 계통적으로 설명하겠는데, 원자로용기를 번호(10)으로서 표시했다. 이 3-루프는 (12a)(12b) 및 (12c)로서 표시했는데 여기에는 각각 증기발생기(16a)(16b) 및 (16c)로 흐르게 하는 냉각제 펌프(14a)(14b) 및 (14c)가 있다. 냉각제는 원자로(10)를 통해서 펌프(14a)(14b) 및 (14c)에 의해 환류되는데 로심에서 가열된다. 증기발생기(16a)(16b)와 (16c)를 통해서 환류되는 냉각제가 가지고 있는 일정한 열량은 2차측의 각 증기발생기에서 증기를 발생하게 된다. 이 냉각제는 계속해서 펌프의 흡인에 의해 환류하게 된다. 루프(12a)(12b) 및 (12c)는 서로 사이에서 균형을 이루고 있는데 원자로(10)속에서 이 3개의 루프속의 냉각제는 혼합되게 된다. 이때, 플란트의 모든 내면에서는 부식이 진행되는데 이때 가용성 및 개개의 미입자성 물질들이 냉각제속에서 크러드가 되어 떨어져 나오게 된다. 그 대부분은 증기 발생기내의 냉각제와 접촉하고 있는 부분에서 생성된다. 원자로(10)내의 로심을 통과해서 냉각제와 함께 환류하는 크러드는 몇가지의 파라메터에 의해 시간이 경과함에 따라 방사선을 띄우게 된다. 이와 같이 방사선을 띄우게 된 크러드는 냉각제속으로 분리되어서 나와 루프(12a)(12b) 및 (12c)를 통해서 자유로이 환류하는데 이들은 상대적으로 결국은 냉각계통의 표면에 퇴적하게 되며 특히 증기발생기(16a)(16b) 및 (16c)에 많이 퇴적된다. 이와 같은 과정이 계속되면 로심내는 방사선을 띄우게 되는 것이다.
원자로냉각제 시스템(RCS)는 번호(20)으로서 표시했다. 이 RCS에는 화학체적제어계(CVCS)를 가지고 있는데 이는 번호(22)로서 표시했다. 이 CVCS는 고유의 플란트 운전에 꼭 필요한 몇가지의 기능을 한다. 제1도에서 보는 바와 같이 냉각제는 라인(24)을 경유해서 루프(12c)로 환류하는데 이는 라인(26)을 통해서 루프(12a)로 뒤돌아온다. 로에서 발생한 열은 라인(26)을 경유해서 루프(12a)로 뒤돌아 오면서 냉각제와 사이에서 열교환되며 라인(24)속의 냉각제는 원자로냉각제 계통(20)에서 회수된다. 열교환기내에서 일어나는 열교환은 라인(24)내의 냉각제가 하는데 라인(24)내의 냉각제는 상대적으로 냉각되고 라인(26)내의 냉각제는 상대적으로 가열된다.
이와 같이 냉각제가 열교환기(28)에서 열을 교환한 후 라인(24)으로부터의 냉각제는 배출 오리피스(30)와 콘트롤 밸브(32) 및 이와 유사한 것들을 통해서 결국은 배출열교환기(34) 내에서 냉각된다. 열교환기(34)는 라인(36)을 통해서 들어오는 냉각제를 라인(38)을 통해서 나가게 된다. 냉각된 흐름은 양/음 이온배드의 이온교환기를 경유해서 냉각제가 가져야 할 화학적인 소요시간을 만족시켜 준다. 이와 같은 화학조건이 만족된 냉각제는 적당한 여과기에서 여과된 뒤에 이 여과된 냉각제는 체적제어탱크(VCT)(42)로 들어간 후 다시 원자로냉각제 용수로서 사용된다. 본 발명에서 주목해야 할 점은, 이와 같은 통상적인 기술에서 본 발명에서는 시스템(20)에서의 냉각제 용적을 조정하기 위해 보조적이고 부가적인 기구와 메카니즘가 필요하다는 것을 알고나서는 탱크(42)의 필요성을 인정하고 여기에 이것을 부속시켰던 것이다. 거기에다가, 이온교환기(40)와 같은 혼합배드 이온 교환기를 한쌍 설치했는데, 이렇게 함으로서 보수시동에서도 냉각제 처리를 계속할 수가 있는 것이다. 체적제어탱크(42)를 위한 보조 및 부속기구들과 2차 이온 교환기는 복잡함을 피하기 위해서 도면에 표시하지 않았다.
화학체적제어계통(22)에는 화학제 혼합탱크(44)가 포함되어 있는데, 이 화학제의 첨가는 라인(46)을 통해서 CVCS(22)에 첨가된다. 탱크(42)에서 나온 냉각제는 라인(46)에서 화학제 첨가를 끝마친 후 이 처리된 냉각제는 이온교환기(28)로 다시 펌프(48)에 의해서 뒤돌아와서는 라인(26)에 의해 시스템(20)으로 유도된다.
CVCS(22)에서는, 원자로냉각제 여과기(41)에서 일반적인 여과방식에 의해 가용성 및 입자모양의 불순물들을 혼합배드 이온교환기(40)에서 제거하고 있다. 즉, CVCS(22)가 RCA(20)를 위해 보급수 시스템과 화학제 공급시스템의 일을 하고 있는 것이다.
원자로의 운전시, 라인(24)에서 RCS(20)로부터 분기되어 흐르게 되는 원자로냉각제는 열교환기(28)에서 냉각되고 오리피스(30)와 밸브(32)에서 감압된다. 라인(24)으로부터 냉각되고 감압된 냉각제는 이온교환기(40)로 운송된다. 여과기(41)를 통과해서 순수하게 된 냉각제의 흐름은 보급수용 펌프(48)의 흡인으로서 체적제어탱크(42)속으로 들어간다. 냉각제는 열교환기(28)를 통해서 펌프(48)에 의해서 가열되고서는 라인(26)을 통하여 RCS(20)로 뒤돌아간다. 원자로냉각제의 부족량이라든가 또는 추가로 요구되는 화학제의 추가물질은 호학제 혼합탱크(44)와 라인(46)을 통해서 공급되는데 이는 보급수용 펌프(48)의 흡인으로서 주되는 흐름이 되어 공급된다. 이것은, 질코늄 산화물의 스캐빈저(포집제)물질의 주입에 알맞는 것으로서 라인(51)을 통해서 주입되는 원자로 보급수속으로 슬러리 상태로서 공급한다.
원자로의 운전시, 콜로이드상 또는 유사 콜로이드상의 크러드 입자는 보통의 여과기로서는 여과가 곤란하나 ZrO2/크러드가 모여서 크게 한덩어리가 된 것은 보통의 여과방식중의 어느 것에서도 쉽게 여과할 수 있다. 함께 모여서 크게된 질코늄 산화물/크러드는 일반 발전소에서 사용되고 있는 렐 다운 여과기(41)나 보통의 CVCS에서 사용되고 있는 이온교환기(40)를 사용해서 여과시킨다. 이는 질코늄의 산화물을 시층(deep)-배드여과장치를 사용하거나 또는 CVCS의 이온교환기(40)를 부가시켜서 사용할 수도 있다. 더구나, 여기에 전자식 여과기(50)를 사용하면 아주 효과적인데 이는 자기를 띄우는 성질을 가진 입자들이 냉각제의 흐름에서 질코늄 산화물-크러드의 한 덩어리가 되어서 제거되는 이들은, 이 덩어리의 씨앗이 되는 입자가 자기에 민감하게 영향을 받거나 ZrO2입자표면에 크러드입자가 흡착되어 흡인되기 때문이다. 열교환기(34)와 이온교환기(0) 사이에 배치한 전자식 여과기(50)의 스캐머틱 다이어그램을 도면에서 표시하였다.
본 발명에서의 현탁된 입자들은 활성화된 표면적을 가지고 있는데 이들은 큰 비표면적과 또한 고유의 입자크기를 가지고 있다. 이와 같은 적당한 질코늄 산화물입자는 여러가지의 방법으로서 준비된다. 주지한 바와 같이 이온교환기는 CVCS에 연결되어 있고 여기에서 효과적으로 콜로이드물질 또는 유사 콜로이드 물질을 제거하는데 이때 질코늄 산화물은 크러드와 함께 한덩어리로 만드는 성질이 있어서 일반 플란트 시스템에서도 더 큰 효과로서 제거할 수가 있다. 질코니아는 어떤 핵 분열 생성물과는 이온교환작용을 하는 성질을 가지고 있어서 이와 같은 성질때문에 질코늄 산화물을 중심으로 해서 한 덩어리가 된 입자들을 위해 전용의 여과기를 준비하는데, 이는 심층-배드 질코늄 산화물 여과기로서 CVCS에 설치되어 있는 2개의 일반 혼합배드 이온교환기중 그 하나를 대체해서 심층-배드 이온교환기(40)를 여기에 평행하게 배치해서 사용한다. 이 질코늄 산화물의 심층-배드 여과기에서의 크러드 분리는 이온교환기(40)로부터 상류측으로 행해진다. 이렇게 배열을 하며는, 큰 덩어리를 이룬 크러드 입자들은 이 심층-배드 질코니아 여과기에서 여과되므로 혼합배드가 막히는 것을 방지할 수가 있다. 본 발명에서, 이와 같은 포집제 입자들의 적절한 생성방법들 중에서 적당한 2차적 크기를 가진 질코늄 금속의 스폰지 산화물도 포함되어 있는데 이는 질코니아를 진공 스퍼터링에 의해서 높은 비표면적을 가진 개개의 미입자로 된 기질로서 된다. 이것은 크로드 제거기술에서 전자적 여과기에서 사용되는데 이들은 질코늄염을 적절한 조건하에서 산화시킨 것인데, 이런 방법들중에는 예를들면 산화에 의해 부서지기 쉬운 고체가 되는 적당한 크기의 질코늄 수소화물의 임의 용액을 높은 온도에서 공기분위기 속에서 분무시켜서 만드는데 이는 바람직한 자성체가 된다. 이 자성체 입자들의 표면에는 화학적 흡착기술을 사용해서 질코늄 산화물을 피복한다. 이와 같은 방법에서는 질코늄의 염을 미리 자성체 입자표면에 흡착시켜서 피복하게 하는데 이는 자성체 입자위에 질코늄의 층을 만들어서 그 표면산화상태를 조절하기 위함이다. 이와 같이 서로 조직이 다른 물질표면에 입자들의 층을 피복하게 하는 방법들은 많이 알려져 있는데 이와 같은 방법들은 본 발명의 피복된 조직을 만드는데도 유용하게 사용된다. 물론, 이와 같은 방법들은 이미 알려져 있는 것으로 본 발명에서 고유의 것은 아니다.
질코늄 산화물표면의 전면적은 연료요소의 크러드 표면의 합계면적보다 상대적으로 커야 한다. 이와 같은 질코니아의 비표면적이 크다는 것은 바람직한 것이나 이때의 질코늄 산화물의 소요량은 상대적으로 되도록 적어야 한다. 즉, 되도록 적은양으로도 충분한 비표면적을 가지게 한다는 뜻이다. 바람직한 시스템에서는 사용되는 것은 10미크론 크기의 구형 질코니아 입자인데 1그램의 200㎡의 비표면적을 가진 다공성입자이다. 이와 같은 입자의 0.45㎏(1파운드)배치(batch)는 약 0.29×104m2(1×106ft2)의 표면적을 가지고 있는데, 보통의 원자로에서 로심의 대표적인 표면적은 약 5.57×103m2(6×104ft2)이다. 그래서 이들 입자들의 배치 2.7×10-2㎏(6×10-2파운드)에서는 대표적인 로심표면적과 균형을 이룬다. 전형적인 RCS에서의 냉각제의 체적은 약 368m3(1.3×104ft3)인데, 따러서 로심지역의 표면적보다 20배나 큰 표면적을 가진 이 질코니아의 농도는 약 2ppm이다. 질코니아 입자의 0.54㎏(1.2파운드)의 배치는 이와 같은 표면적을 가지고 있는데 이는 로심의 표면적보다 약 20배나 되는 것이다. 이와 같은 적절한 기술에 의해 질코니아를 피복한 입자들은 특성이 있는 비표면적을 가지고 있는데 이들은 고체 질코니아 입자들보다는 약간 가볍다.
본 발명에서의 입자들은 냉각제에 가할때 그 양에 있어서 어떤 한계가 없으며 진하게 탱크(4)속에 현탁시킬 수도 간단히 할 수 있다. 이와 같은 현탁액은 펌프(48)에 의해 흡인하여 바로 보급수에 투입할 수가 있다.
포집체입자에 흡착되어 한 덩어리가 된 크러드입자들은 위에서의 방법들을 사용함으로서 쉽게 크러드를 여과 분리시킬 수가 있다. 거기에다가, 높은 흐름율과 높은 온도에서의 여과과정에서 사용하더라도 1일에서의 특유의 흡착된 입자들의 제거율은 CVCS(22)회로에서 제거하는 것보다도 현저하게 높다.
이와 같이 높은 흐름율과 높은 온도에서의 여과과정으로서의 한 방법으로 전자식 여과기(EMF)를 사용해서 작은 닛켈 페라이트라든가 자성 크러드입자들을 직접 제거한다. 본 발명에서의 질코늄 산화물입자 씨이딩(seeding) 프로세스는 EMF의 효율을 높여줄 뿐만 아니라 실질적으로 어떠한 높은 온도에서의 급하게 역류하는 기계적 여과기에서도 사용할 수가 있다. 높은 흐름율과 높은 압력에서 여과할 때는 1일에서 하는일의 양이 가장효율적이라고는 할지라도 이로 인해 발전소를 값비싼 개장으로 몰고가게 하는 것은 피하여야 할 것이다. 그래서, 본 발명에서는 실질적으로 용액을 CVCS내에서 여과하고 있다.
PWR 플란트의 텔 다운 여과기(41)는 보통의 것을 사용하고 있는데 이는 25미크론보다 큰 입자를 여과하는데 사용된다. 따라서, 이와 같은 여과기는 대표적인 크러드 입자의 제거에는 효과적이 되지 못한다. 본 발명의 방법에 의한 질코늄 산화물입자의 응집작용은 이와 같은 여과기(41)의 여과효과를 높여 준다.
전자성을 띄운 입자의 포집은 작은 영구자성을 띄운 입자로 된 자성여과기에서 최적의 효율로서 얻을 수가 있는데 이 EMF의 매트릭스(matrix)요소의 반경은 입자의 반경보다 약 3배나 된다. 그래서, 이와 같은 실질직인 자성여과기의 매트릭스들로서 목적으로 하는 입자들의 반점을 감소시키는 것은 가장 적절한 설계에 속할 것이다. 1차 부식생성물에서 떨어져 나오는 미크론에 가까운(유사 콜로이드물질)것들은 자성여과기에서 효과가 보다 적다. 마그네타이트, 닛켈 페라이트 등과 같은 강하게 양성을 띄운 감수성이 큰 입자들은 유체속에서 잡아당기는 힘에 의해서 흡인력의 자력을 발생하여 EMF의 자력 그래디엔트에서 작용을 받게 된다. 만약 자력이 우세하면 입자들은 잡히게 된다. 수력에 의한 흡인력은 입자반경의 2차적인 힘의 기능을 하는데 자력흡인력(예컨대, 입자부피)의 3차적인 힘에 따르며 이 점에 도달하면 입자의 크기는 감소하고 그대신 흡인하는 힘이 지배적이 된다. 크게 피복된 자성입자의 표면위에 포집된 작은 크러드에 의해 효과적인 한계포집입자반경은 감소된다고 생각되며 자성흡인력이 우세해진다고 생각된다.
마그네타이드는 약 90eum/gm에서 자성이 포화된다. 질코늄의 2산화물은 -1×10-7emu/gm의 자력의 자화율로서 반자성(예컨데, 자성 그래디엔트에 의해 반발된다)이 된다. 4×103에르스렛(포화자성체로 충족)의 자장에서의 질코니아의 자화는 -4×10-4emu/gm가 된다. 따라서 2중으로 된 마그네타이트/ZrO2입자는 자화체로서 EMF에서의 자화입자들을 흡착하므로서 질코니아 코오팅에 의해 근본적으로 변화를 받지 않는다. 여기에 더욱 크러드 입자가 또한 자성의 특성을 가지고 있으므로 단순 질코니아 입자라 할지라도 한 덩어리가 되는 크러드에 의해 피복되면서 충분히 강한 자성특성을 획득해서 자성여과기에 포집되는 것이다.
주기적으로 자성여과기는 냉각제계통에서 분리해서 포집된 부식생성물들을 제거해서 폐기물처리를 한다. 필터가 분리되었을때는 매트릭스는 자성을 띄우지 않으며 필터는 역류세척해서 다시 사용한다. 유체드랙(drag)의 입자들 위에는 자력이 없으므로 이들 입자들은 매트릭스로부터 충분히 제거할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 코로이드질 부식생성물을 흡착하는 표면특성을 가지며 냉각제와 접하는 원자로 내부 표면에서 원자로 냉각제로부터 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율을 감소하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 냉각제에 현탁할 수 있으며 상기 부식 생성물을 흡착하는 고유의 표면특성의 활성화 표면을 가지는 입자의 배치를 형성하는 단계와, 상기 부식생성물이 입자의 표면에 퇴적되는 상기 냉각제속에 상기 입자를 현탁시키는 단계를 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  2. 제1항에 있어서, 원자로 표면과 활성화된 입자 표면은 질코늄 2산화물로서 됨을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  3. 제2항에 있어서, 입자들은 질코늄 산화물로서 됨을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  4. 제2항에 있어서, 개개의 입자로 된 기질위에 질코늄 산화물을 진공 스퍼터링에 의해서 형성시키는 것을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  5. 제4항에 있어서, 개개의 미입자와 기질은 자기적 감수성을 가진 물질로서 됨을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  6. 제1항에 있어서, 활성화된 표면들의 합계표면 적은 원자로 표면적보다 큰 것을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물 퇴적율의 감소방법.
  7. 제1항에 있어서, 콜로이드질 부식생성물의 퇴적하는 음은 원자로냉각제로부터 콜로이드질 부식생성물을 제거함으로서 감소되는데, 이 입자들은 자기 감수율을 가지며 이 입자들의 자기적 흡인력에 의해서 냉각제로부터 퇴적된 부식생성물의 입자들을 제거하는 것을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
  8. 제7항에 있어서 입자들은 자기감수성을 가지며 부식생성물을 응집시켜서 복합된 입자나 부식생성물을 자기적인력에 의해서 이들을 한 덩어리로 해서 제거하는 것을 특징으로 하는 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법.
KR1019880011711A 1987-09-11 1988-09-10 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법 KR970004356B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/095,076 US4842812A (en) 1987-09-11 1987-09-11 Reactor coolant crud control by particulate scavenging and filtration
US095,076 1987-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR890005756A KR890005756A (ko) 1989-05-16
KR970004356B1 true KR970004356B1 (ko) 1997-03-27

Family

ID=22249326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019880011711A KR970004356B1 (ko) 1987-09-11 1988-09-10 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4842812A (ko)
EP (1) EP0307144B1 (ko)
JP (1) JP2521334B2 (ko)
KR (1) KR970004356B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121084B1 (ko) * 2010-03-22 2012-03-16 한국수력원자력 주식회사 중수형 원자로
KR101254319B1 (ko) * 2004-05-30 2013-04-23 페블 베드 모듈러 리엑터(프로프라이어터리) 리미티드 원자력 발전소

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028384A (en) * 1989-08-09 1991-07-02 General Electric Company Method for enhancing personnel safety in operating a nuclear reactor plant, and means therefor
US5253523A (en) * 1992-05-05 1993-10-19 Bernardin Billy J Absorption type chiller
US5377244A (en) * 1992-12-31 1994-12-27 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for chemically decontaminating a PWR reactor coolant system
JP4043647B2 (ja) * 1999-06-23 2008-02-06 株式会社東芝 原子炉構造材及び原子炉構造材の腐食低減方法
US20030120576A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Duckworth Frank A. Method and apparatus for diversifying investment based on risk tolerance
US6891912B1 (en) * 2002-06-26 2005-05-10 Pinnacle West Capital Corporation Fuel assemblies in a reactor core and method of designing and arranging same
JP4634709B2 (ja) * 2003-12-26 2011-02-16 株式会社東芝 原子炉構造材の腐食低減方法
TWI277102B (en) * 2003-06-13 2007-03-21 Toshiba Corp Method of reducing corrosion of nuclear reactor structural material
US7563939B2 (en) 2005-12-14 2009-07-21 Mark Slater Denton Method for treating radioactive waste water
US8240065B2 (en) * 2007-02-05 2012-08-14 Praxair Technology, Inc. Freeze-dryer and method of controlling the same
US8148594B2 (en) * 2007-08-06 2012-04-03 Energysolutions Diversified Services, Inc. Process for treating radioactive waste water to prevent overloading demineralizer systems
MX2011005645A (es) * 2008-12-01 2011-06-21 Electric Power Res Inst Modificadores del habito cristalino para el control de la quimica del agua de energia nuclear de depositos de combustible e impurezas del generador de vapor.
WO2010090307A1 (ja) * 2009-02-09 2010-08-12 株式会社東芝 プラントの運転方法及びシステム
CN102252560B (zh) * 2010-05-20 2012-09-12 中国石油化工股份有限公司 聚乙烯造粒板式换热器在线清洗方法
KR101310340B1 (ko) * 2012-02-15 2013-09-23 한국수력원자력 주식회사 슬러지 저감 증기발생기 및 슬러지 저감 증기발생기 관판 제작방법
EP3494090B1 (en) * 2016-08-04 2021-08-18 Dominion Engineering, Inc. Suppression of radionuclide deposition on nuclear power plant components
JP6815923B2 (ja) * 2017-04-17 2021-01-20 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 液中の放射性微粒子除去システムおよび液中の放射性微粒子除去方法
CA3132286A1 (en) * 2019-03-03 2020-09-10 Vrd, Llc Method and apparatus for enhanced separation and removal of contaminants and irradiated particulates from fluids

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1308382A (fr) * 1961-12-20 1962-11-03 Interatom Procédé de régénération continue d'hydrures métalliques dans des réacteurs
NL290809A (ko) * 1962-03-28 1900-01-01
GB1112691A (en) * 1965-08-17 1968-05-08 Euratom Process for the purification of terphenyl and/or analogous organic materials
FR2248584B1 (ko) * 1973-10-19 1976-10-01 Commissariat Energie Atomique
JPS56133695A (en) * 1980-03-25 1981-10-19 Tokyo Shibaura Electric Co High-temperature cobalt removal device
JPS57113391A (en) * 1981-01-06 1982-07-14 Tokyo Shibaura Electric Co Core structure material for nuclear reactor
JPS57192899A (en) * 1981-05-25 1982-11-27 Tokyo Shibaura Electric Co Cobalt removing device
US4594215A (en) * 1983-11-04 1986-06-10 Westinghouse Electric Corp. Augmented high gradient magnetic filter
US4720422A (en) * 1984-06-06 1988-01-19 Japan Chemical Analysis Center Material for collecting radionuclides and heavy metals
JPS6295498A (ja) * 1985-10-23 1987-05-01 株式会社日立製作所 原子力発電プラントの製造法
US4759900A (en) * 1986-08-27 1988-07-26 General Electric Company Inhibition of radioactive cobalt deposition in water-cooled nuclear reactors
US4756874A (en) * 1986-12-22 1988-07-12 General Electric Company Minimization of radioactive material deposition in water-cooled nuclear reactors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101254319B1 (ko) * 2004-05-30 2013-04-23 페블 베드 모듈러 리엑터(프로프라이어터리) 리미티드 원자력 발전소
KR101121084B1 (ko) * 2010-03-22 2012-03-16 한국수력원자력 주식회사 중수형 원자로

Also Published As

Publication number Publication date
US4842812A (en) 1989-06-27
EP0307144A2 (en) 1989-03-15
KR890005756A (ko) 1989-05-16
JPH01100500A (ja) 1989-04-18
EP0307144A3 (en) 1990-01-31
JP2521334B2 (ja) 1996-08-07
EP0307144B1 (en) 1993-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970004356B1 (ko) 콜로이드질 부식생성물의 퇴적율의 감소방법
US5652190A (en) Method for regenerating magnetic polyamine-epichlorohydrin resin
US3841486A (en) Device for purifying the feed water of a steam power installation
US8433030B2 (en) Crystal habit modifiers for nuclear power water chemistry control of fuel deposits and steam generator crud
JPS6239004B2 (ko)
JPS60241914A (ja) 電磁フイルタ用耐食性濾過材
JPH03284308A (ja) 除鉄濾過器用濾材
JPS6024404Y2 (ja) 電磁フイルタ
Emory Radionuclide removal from reactor wastes by HGMF
Harding et al. Application of high gradient magnetic separation to ferric hydroxide filtration
JPS58133809A (ja) 系統水用電磁フイルタ
Degueldre et al. INVESTIGATION OF THE COLLOID CHARACTERISTICS
JPS5936511A (ja) 廃液中のクラツド除去方法
JPS5936252Y2 (ja) 電磁フイルタ
JPS62198794A (ja) 原子炉の冷却材浄化装置
JPS55121878A (en) Removing of arsenic within geo-thermal hot water
JPS6014493Y2 (ja) 電磁フイルタ−
JPS63315115A (ja) 磁気分離を施した磁性粒子の除去方法
Kong et al. A study on the method with electromagnetic field for improving the removal efficiency of radioactive corrosion products
JPS6279820A (ja) 高温フイルタ
JPS59193187A (ja) コバルト吸着装置
SU1061841A1 (ru) Магнитный сепаратор-осадитель
JPS58109184A (ja) 浄化装置
Spevakova et al. New magnetic filter for chemical industry
Kim et al. Application of magnetic filter to reduce the crud in PWR primary coolant system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee