NO129504B

NO129504B -

Info

Publication number: NO129504B
Application number: NO03463/72A
Authority: NO
Inventors: Der Schoot M Van
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1974-04-22
Also published as: FR2156242A1; CA983178A; IT968848B; ES406825A1; CH557075A; AU466316B2; BE790019A; DE2248595A1; AT331366B; ATA845972A; NL7213132A; JPS5238509B2; SE376850B; AU4613572A; JPS4846794A; GB1375324A

Description

Ionebyttertank for regulering av Ion exchange tank for regulation of

borsyreinnhold i eri atomreaktors boric acid content in eri nuclear reactors

kjølevannskrets. cooling water circuit.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører.en ionebytter- The present invention relates to an ion exchanger

tank beregnet for anvendelse for regulering a<y> innhold av borsyre i en atomreaktors.kjølevannskrets, omfattende en beholder som ved hjelp av en. skilleplate er delt i minst to hovedsakelig vertikale kammere som kommuniserer med hverandre ved kammerenes topp og hvor hvert kammer ved.beholderens bunn har en ledning for inn-eller utløp av væske. tank intended for use for regulation a<y> content of boric acid in a nuclear reactor's cooling water circuit, comprising a container which by means of a. dividing plate is divided into at least two mainly vertical chambers which communicate with each other at the top of the chambers and where each chamber at the bottom of the container has a line for the inlet or outlet of liquid.

Ved hittil påtenkte kjemiske "Shim" kjernereaktorsy- In the hitherto proposed chemical "Shim" nuclear reactor sys-

stemer, vil det bli anvendt ionebyttere for å lagre eller frigjøre en mengde borioner som korresponderer med forandringen i borsyrekon- stems, ion exchangers will be used to store or release an amount of boron ions that corresponds to the change in boric acid concentration

sentrasjonen i reaktorens kjølesystem under en belastningsavhengig operasjon. Ved prosessen fjernes borsyre fra reaktorens kjølesystem etter en belastningsreduksjori og lagrer den på ionebytteréne.ved relativt høye temperaturer. Når nødvendig, kan den lagrede'■borsyre returneres til reaktorens kjølesystem ved.å heve temperaturen på anion-bytterene. the concentration in the reactor's cooling system during a load-dependent operation. During the process, boric acid is removed from the reactor's cooling system after a load reduction and stored on the ion exchange area at relatively high temperatures. When necessary, the stored boric acid can be returned to the reactor's cooling system by raising the temperature of the anion exchangers.

Fortynning av borsyrekonsentrasjonen i reaktorens kjø-lemiddel oppnås ved å sende utløpsstrømmen-med relativt lave temperaturer til de termisk regenererbare idnebyttere hvor borsyren blir fjernet fra vannet og lagret i harpiksen. Vann med lav konsentrasjon av borsyre forlater således ionebytteréne og blir ført tilbake til en vanntank fra hvilken det bestående ladesystem returnerer vannet til reaktorens kjølesystem. Por å øke borsyreinnholdet i kjølevannet blir vannet ført gjennom den termiske regenererbare ionebytter på et høy-ere temperaturnivå. Vannet som strømmer gjennom ionebytteréne tar med bor fra harpiksene og det således boranrikede vann returneres til reaktorens kjølesystem..... Dilution of the boric acid concentration in the reactor's coolant is achieved by sending the outlet stream at relatively low temperatures to the thermally regenerable heat exchangers where the boric acid is removed from the water and stored in the resin. Water with a low concentration of boric acid thus leaves the ion exchange areas and is returned to a water tank from which the existing charging system returns the water to the reactor's cooling system. In order to increase the boric acid content in the cooling water, the water is passed through the thermally regenerable ion exchanger at a higher temperature level. The water that flows through the ion exchange areas takes boron from the resins and the boron-enriched water is returned to the reactor's cooling system.....

I arrangementene som er beskrevet ovenfor bevirker imidlertid en migrasjon av partiklene på grunn av separasjon av laget ved strømningsreverseringer samt dannelse av uønskede strømningsbaner og strømningsrewseringer inne i ionebytteren, at resultatene av enhver spesiell konsentrasjonsforandring er meget.vanskelig å forutsi. However, in the arrangements described above, a migration of the particles due to separation of the layer by flow reversals as well as the formation of unwanted flow paths and flow reversals inside the ion exchanger means that the results of any particular concentration change are very difficult to predict.

Denne vanskelighet er imidlertid overvunnet ved at en ionebyttertank omfattende en beholder beregnet til å inneholde tempe-raturavhengige ionebytterharpikser, er delt i minst to hovedsakelig vertikale kammere slik som innledningsvis nevnt. Herved oppnås at uavhengig av væskens strømningsretning, vil strømningsretningen i et av kammerene alltid være oppadrettet. Denne mulighet for endring av strømningsretningen i kammerene bevirker at alle eventuelt tidligere dannede strømningskaneler brytes ned hvilket vil bli nærmere omtalt i den etterfølgende tegningsbeskrivelse. However, this difficulty is overcome by the fact that an ion exchange tank comprising a container intended to contain temperature-dependent ion exchange resins is divided into at least two mainly vertical chambers as mentioned at the outset. This achieves that regardless of the direction of flow of the liquid, the direction of flow in one of the chambers will always be upwards. This possibility of changing the flow direction in the chambers causes all previously formed flow channels to break down, which will be discussed in more detail in the subsequent drawing description.

Egenskapene til den' harpiks som anvendes i den innledningsvis nevnte type ionebyttertank er slik at under lagring av borsyreioner under hvilken tid kjølemiddel med relativt lav temperatur passerer gjennom harpikssøylen, svinner harpiksvolumet ca. 10%. Disse 10% tilsettes cnennom en åpning i beholderens toppvegg idet det må påsees at fyllingsgraden ikke blir større enn at det under drift er et tilgjengelig rom i tanken for ekspansjon og kontraksjon av harpiksene. The properties of the resin used in the type of ion exchange tank mentioned at the outset are such that during storage of boric acid ions during which time coolant with a relatively low temperature passes through the resin column, the resin volume shrinks approx. 10%. This 10% is added through an opening in the top wall of the container, as it must be ensured that the degree of filling does not become greater than that during operation there is an available space in the tank for expansion and contraction of the resins.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe et slikt tilgjengelig volum i tanken for ekspansjon og kontraksjon av harpiksene, -hvilket ifølge oppfinnelsen er oppnådd ved at beholderen i sin toppvegg og aksialt over en skilleplate som deler beholderen i minst to kammere, har et kammer som kommuniserer -med de vertikale kammere., hvilket kammer tjener som ekspansjons-eller lagring-svolum for harpiks. Herved oppnås et arrangement som bevirker automatisk fylling av ioneutbytteren med ionebytterharpiks slik at denne forblir helt effektiv selv når. harpiksvolumene blir mindre etter en viss brukstid. The purpose of the present invention is therefore to provide such an accessible volume in the tank for expansion and contraction of the resins, -which according to the invention is achieved by the container having a chamber in its top wall and axially above a dividing plate that divides the container into at least two chambers which communicates with the vertical chambers, which chamber serves as an expansion or storage volume for resin. This results in an arrangement which causes the ion exchanger to be automatically filled with ion exchange resin so that it remains fully effective even when the resin volumes become smaller after a certain period of use.

Oppfinnelsen vil fremgå klarere av den etterfølgende beskrivelse av den foretrukne utførelsesform av denne som kun.er vist som eksempel under henvisning til tegningene samt at de karak-teristiske trekk vil-fremgå av det etterfølgende krav. The invention will appear more clearly from the subsequent description of the preferred embodiment thereof, which is only shown as an example with reference to the drawings, and that the characteristic features will be apparent from the subsequent claim.

I tegningen viser In the drawing shows

fig.l en ionebyttertank, og fig.l an ion exchange tank, and

fig.2 en alternativ topp av tanken. fig.2 an alternative top of the tank.

Som vist i fig.l er tanken 10 delt i to av en vertikal skilleplate 12 som strekker seg gjennom en horisontal harpiksunder-støttelsessikt 1^1. Tanken 10 omfatter videre bunnmonterte ledninger As shown in Fig. 1, the tank 10 is divided in two by a vertical partition plate 12 which extends through a horizontal resin support screen 1^1. The tank 10 also includes bottom-mounted lines

16 og 18 for væsken. Væske som kommer gjennom ledningen 16 under har-pikssikten lH på en side av skilleplaten 12 blir tvunget oppad over sideplaten 12 og strømmer ut via ledningen 18 på den andre side av skilleplaten 12. En motsatt strømningsbane følges etter reversering 16 and 18 for the liquid. Liquid coming through the conduit 16 below the resin sight 1H on one side of the separator plate 12 is forced upwards over the side plate 12 and flows out via the conduit 18 on the other side of the separator plate 12. An opposite flow path is followed after reversal

av væskestrømningen. Harpiksen som befinner seg i den oppad rettede strømningsbane vil bli løftet noen få tommer. Imidlertid vil skilleplaten 12 sikre at harpiksen ikke blir blandet etter strømningsrever-sering. of the fluid flow. The resin in the upward flow path will be lifted a few inches. However, the separator plate 12 will ensure that the resin is not mixed after flow reversal.

Det kan anvendes to forskjellige tanklokk angitt med tallene 20 og 22 i fig.l og 2 til tanken 10 for å regulere en riktig harpikshøyde inne i tanken. Tanklokket 20 blir nyttet ved den begyn-nende fylling. Egenskapene til den anvendte harpiks er slik at under lagring av borsyreioner under hvilken tid kjølemiddel med relativ lav temperatur passerer gjennom harpiks søylen, svinner harpiksvolumet ca. 10$. Disse 10% blir tilsatt idet en nytter tanklokket 22 som deretter blir replassert med haroikslokket ^n <f>nr> å sikre at det under dr.ift alltid er et tilgjengelig volum i kammeret 21 for-ekspansjon og kontraksjon av harpiksene. Two different tank lids indicated with the numbers 20 and 22 in fig.1 and 2 can be used for the tank 10 to regulate a correct resin height inside the tank. The tank lid 20 is used at the beginning of filling. The properties of the resin used are such that during storage of boric acid ions, during which time coolant with a relatively low temperature passes through the resin column, the resin volume shrinks approx. 10$. This 10% is added while using the tank lid 22 which is then replaced with the Haroix lid to ensure that during operation there is always an available volume in the chamber 21 for expansion and contraction of the resins.

I dette arrangement er væskestrømningen som kommer inn In this arrangement, the fluid flow that enters is

i et av kammerene i ionebyttertankeh alltid oppadrettet uavhengig av i hvilken retning vannet strømmer. Det vil ikke dannes noen strøm-ningskanaler idet ved- hver strømningsreversering blir harpiksen på in one of the chambers in the ion exchange tankh always pointing upwards regardless of the direction in which the water flows. No flow channels will be formed as the resin stays on with each flow reversal

den ene side av skilleplaten 12 hevet ganske lite mens harpiksen på den andre side av skilleplaten som er blitt hevet under den foregående strømning, setter-seg og derved ødelegges alle tidligere dannede strøm-ningskanaler. one side of the separator plate 12 raised quite a bit, while the resin on the other side of the separator plate, which has been raised during the preceding flow, settles and thereby destroys all previously formed flow channels.

Det kan også tilsettes ny harpiks til enhver tid gjennom tankens 10. åpning. New resin can also be added at any time through the tank's 10th opening.

En videre fordel ved den viste utførelse er at væske-strømmen:som kommer inn i harpikstankeh på en side vil kjøle (hvis den tidligere operasjon var' frigjøring' av bor med relativt- høye temperaturer) eller forvarme (hvis den foregående operasjon var lagring av bor i relativt lave temperaturer) væsken som forlater søylen på A further advantage of the embodiment shown is that the liquid flow entering the resin tank on one side will cool (if the previous operation was the 'release' of boron at relatively high temperatures) or preheat (if the previous operation was the storage of resides in relatively low temperatures) the liquid leaving the column on

den andre side av skilleplaten 12. Dette vil bevirke en hurtigere reaksjon enn det vil være mulig ved andre arrangementer. the other side of the separator plate 12. This will cause a faster reaction than would be possible with other arrangements.

Anvendelsen av toveis strømningstank for lagring og frigjøring av bor i forbindelse med en harpikstank 10 spesielt ut-formet for å utføre denne prosess, muliggjør utøvelse av en mengde forskjellige belastningsavhengige operasjoner på et minimum av tid. The use of a two-way flow tank for storage and release of boron in conjunction with a resin tank 10 specially designed to carry out this process enables the performance of a number of different load-dependent operations in a minimum of time.

Claims

Ion exchange tank intended for use in regulating the content of boric acid in a nuclear reactor's cooling water circuit, comprising a container which is divided by means of a partition plate (12) into at least two substantially vertical chambers which communicate with each other at the top of the chambers, and where each chamber at the bottom of the container has a line (16,18) for the inlet or outlet of liquid, characterized in that the container (10) in its top wall and axially above the dividing plate (12) has a chamber (21) which communicates with the vertical chambers, which chamber (21 ) serves as expansion or storage volume for the resin.