RU1787526C - Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки АЭС - Google Patents

Abstract

Использование: дл  очистки водных теплоносителей, при регенерации отработанных ионитов систем конденсатоочистки АЭС. Цель: повышение экономичности и обеспечение радиационной безопасности. Сущность изобретени : элюат катионита перед его смещением с элюэтом анионита предварительно фильтруют путем его пропуска через слой сорбента, селективного к ионам цези , и прекращают фильтрацию при достижении концентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрации. Положительный эффект: способ позвол ет снизить затраты на спецводоочистку , что повышает его эконотиич- ность, а также позвол ет обеспечить радиационную безопасность обслуживающего персонала путем снижени  до требуемых значений концентрации вредных компонентов в стоках установки. 2 табл, 2 ил. (Л С

Description

Техническое решение относитс  к очистке водных теплоносителей, а именно к устройствам и способам регенерации отработанных ионитов систем конденсатоочистки атомных станций (АЭС).

Известен способ регенерации ионообе- менной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки АЭС, включающий перегрузку смеси отработавшего ионита из фильтров смешенного действи  в фильтр-регенератор катионита, гидравлическое разделение смеси на катио- нит и анирнит, перегрузку анионита в фильтр-регенератор анионита, восстановление и промывку в фильтрах-регенераторах катионита и анионита путем последовательного пропуска первоначально злюирующих растворов, соответственно кислоты и щелочи, а затем обессоленной воды, раздельный отвод из фильтров-регенераторов первоначально элюатов анионй- та и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате последнего, а затем промывочных вод, последующее смещение первоначально элюатов, а затем промывочных вод, подачу и выдержку смеси последних в баке контрол  радиоактивности, перегрузку промытого катирнита и смещение его с ани- онитом в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси анионита в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси ионита в фильтр смешенного действи .

Известный характеризуетс  недостаточной экономичностью м не удовлетвор ет современным требовани м радиационной безопасности, ввиду того что при попадании радионуклидов(цезий - 134, цезий 137 кобальт - 60 и марганец - 54) из первого контура АЭС к паротурбинный контур, а заvi

00

VJ ел ю о

тем в конденсатный тракт требуетс  подавать отмывочные стоки на спецводоочистку (СКВО-3), что требует дополнительных затрат , удорожает установку и не обеспечивает требуемой безопасности.

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и безопасности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе регенерации ионообменной смолы блочноД обессоливающей установки си- стемь( --ШХДе нсатоочистки. АЭС, включающем Тпфегрузку смеси отработавшего иЬнита из фильтров смешенного действи  в фильтр-регенератор катионита, гидравлическое разделение смеси на кати- онит и анионит, перегрузку анионита в фильтр-регенератор анионита, восстановление и отмывку в фильтрах-регенераторах катионита и анионита путем последовательного пропуска первоначально элюирующих растворов, соответственно кислоты и щелочи , а затем обессоленной воды, раздельный отвод из фильтров-регенераторов первоначально элю атов анионита и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате последнего, а затем промывочных вод, последующее смешение первоначально элюа- тов,, а затем промывочных вод, подачу и выдержку смеси последних в баке контрол  радиоактивности, перегрузку промытого ка- тиониТа и смешение его с анионитом в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси ионита в фильтр смешенного действи , согласно предполагаемого изобретени , элюат катионита перед его смешением с элюатом анионита предварительно фильтруют через слой сорбента , селективного к ионам цези  и прекращают фильтрацию при достижении концентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрации элюирующего раствора. .

По сравнению с известным способом регенерации ионообменных смол за вл емый способ позволит снизить затраты на спецводоочистку, что повышает его экономичность , а также обеспечить радиационную безопасность обслуживающего персонала путем снижени  до требуемых значений концентрации вредных компонентов в стоках установки,

На фиг. 1 представлена схема установки , реализующей способ; на фиг. 2 - график изменени  концентрации кислоты g элюате фильтра-регенератора катионита.

Установка содержит установленные в тракте 1 конденсатоочистки электромагнитный фильтр 2 (ЭМФ), группу 3 фильтров смешенного действи  (ФСД), подключенные трубопроводами А и 5 через задвижки 6

и 7 соответственно с трактом 1 конденсатоочистки и трубопроводами 8 через задвижки

9 с системой регенерации ионообменной смолы, содержащей в свою очередь фильтррегенератор 10 катионита и соединенный с ним трубопроводом 11с задвижкой 12 фильтр-регенератор 13 анионита. К фильтру-регенератору 10 катионита и фильтру- регенератору 13 анионита через

0 соответствующие трубопроводы 14 и 15 с размещенными на них задвижками 16 и 17 подключена лини  18 подачи обессоленной воды, ((трубопроводу 14 посредством линии 19с размещенными на ней задвижкой 20 и

5 насосом дозатором 21 подключен бак 22 запаса кислоты. К трубопроводу 15 посредством трубопровода 23 с установленными на них задвижкой 24 и насосом 25 подключен бак 26 запаса щелочи. На выходе

0 фильтр-регенератор катионита 10 и фильтр-регенератор 13 анионита соединены посредством трубопроводов 27 и 28 со смесительным баком 29 и с баком 30 контрол  радиоактивности.

5 На трубопроводе 27 и 28 установлены запорные органы 31 и 32, причем на выходном трубопроводе 27 фильтр- регенератора

10 катионита предусмотрен байпас 33 с размещенными на них запорными органами 34

0 и фильтр 35 со слоем сорбента, селективного к ионам цези . На упом нутом трубопроводе 27 до места врезки в него байпаса 33 . установлен концентратомер 36, соединенный через блок 37 управлени  и импульсные

5 линии 38 с запорными органами 31 и 34, В объеме фильтра-регенератора 10 предусмотрены среднее распределительное устройство 39, раздел ющее объем фильтра-регенератора 10 на зону 40 анио0 нита и зону 41 катионита. Трубопровод 27 соединен линией 42 с задвижкой 43 с линией 18.

Способ осуществл етс  следующим образом . Продукты коррозии и радионуклиды,

5 в основном ионы цези , кобальта и марганца , по конденсатному тракту попадают в блочно-обессоливающую установку (БОУ), где конденсат последовательно очищаетс  от механических примесей на ЭМФ 2 и в

0 одном из ФСД 3, предварительно загруженный смесью катионита и анионита. На чертеже условно показаны три фильтра смешенного действи , один из которых (на5 пример, левый) находитс  в работе, второй опорожнен, а третий в резерве.

При истощении фильтрующего материала ФСД восстанавливают способность в узле выносной регенерации, Перегрузка ионитов в фильтры-регенераторы 10 и 13 w обратно в один из ФСД 3 осуществл ют

пневмогидротранспортом. При этом отработанный материал (отработавша  смесь ани онита и катионита) перегружаетс  из левого (рабочего) ФСД б в фильтр-регенератор 10 катионита (ФРК), а в это врем  во второй, опорожненный до этого ФСД 6, загружаетс  отрегенерированна  смесь катионита и анионита из фильтра-регенератора 13 анионита (ФРА), а третий фильтр, наход щийс  до этого в резерве в загруженной и отрегенерированной смесью катионита и анионита, включаетс  в работу БОУ, Включение ФСД 3 в операции перегрузки, загрузки смеси анионита и катионита, а также в работу БОУ осуществл етс  посредством открыти  и закрыти  задвижек 7, 5 и 9.

Перегруженна  в ФРК 10 отработавша  смесь анионита и катионита подвергаетс  гидравлическому разделению ионитов подаваемой по линии 18 при открытых задвижках 43 и 16 в нижнюю ФРК 10 водой, при этом последн   проходит снизу вверх по ФРК 10 со скоростью 10-15 м/час и отводитс  из цикла, а смесь ионитов раздел етс , причем анионит, как более легкий, поднимаетс  вверх, а катионит опускаетс  вниз. Дл  получени  четкой границы раздела ионитов скорость промывающего потока воды в процессе разделени  снижаетс  плавно, примерно на 20 % за 2 минуты. Граница раздела ионитов находитс  на уровне размещени  среднего распределительного устройства 39.

Далее в процессе регенерации ионитов производ т перегрузку анионита из зоны 40 ФРК 10 в ФРА 13. При этом задвижка 43 закрываетс , а задвижки 12 и 16 открываютс , и анионит вод ным потоком, подаваемым по линии 18, трубопровод 14 при открытой задвижке 16 через среднее распределительное устройство 39 в зону 40 ФСД 10, отводитс  по трубопроводу 11 с открытой задвижкой 12 в ФРА 13. В этом режиме задвижки 17, 20 и 24 закрыты.

После перегрузки анионита в ФРА 13 начинают раздельную регенерацию (восстановление ) ионитов пропуском через их слои элюирующих растворов: катионита путем пропуска через ФРК 10 раствора кислоты (например 5-6 %-ного раствора азотной кислоты) и анионита путем пропуска через ФРА 13 щелочи (4-5 %-ный раствор). В этом режиме задвижки 12,16,17 и 43 и запорный орган 31 закрыты, а задвижки 20, 24, 32 и запорные органы 34 открыты. Необходима  концентраци  кислоты и щелочи в элюирующих растворах поддерживаетс  изменением их подачи соответственно из баков 22 и 26 насосами-дозаторами 21 и 25. При пропуске элюирующего раствора кислоты через

ФРК 10 происходит замещение ранее сорбированных слоем катионов на ионы водорода . В свою -очередь, десорб.ированные в элюат из верхней части сло  катионы могут 5 вытесн ть катионы другого сорта в нижней части сло  в соответствии с селективностью ионита к рассматриваемым катионам и их концентрацией в ионите. Поэтому радионуклиды , содержание которых на несколько

0 пор дков меньше, чем остальных примесей, будут вытесн тьс  из сло  как под действием кислоты, так и под действием образующихс  солевых компонентов раствора . В процессе регенерации из-за вытеснени  в

5 начальный период оставшейс  в слое воды и образовани  соли из кислоты в последующий период, в 3flioafe концентраци  нарастает постепенно от нул  до максимума, а затем постепенно снижаетс  за счет разбав0 лени  оставшейс  в контуре кислоты отмы- вочной водой. Максимум концентрации кислоты в элюате равен концентрации этой кислоты в регенерационном растворе. Это означает, что в этот момент основна  часть

5 катионов, в том числе и рассматриваемых радионуклидов, перешла в элюат. Поэтому после достижени  в элюате максимального значени  кислоты нет необходимости его обработки с помощью сорбента.

0 После прохождени  элюмрующих растворов кислоты и щелочи сбответствёнйо ФРК 10 и ФРА 1.3, а элюата раствора кислоты и через фильтр 35, элюаты растворов смешиваютс  в смесительном баке 29 и под5 аютс  в бак 30 контрол  радиоактивности, а в случае удовлетворени  требовани м безопасности сбрасываютс  в сточную канализацию .

Далее после процесса раздельной реге0 нерации ионитов производ т их отмывку обессоленной водой, при этом задвижки 20 и 24 закрываютс , а 16 и 17 продолжают оставатьс  открытыми. В процессе отмывки концентраци  кислоты в элюате, отводимом

5 из ФРК 10, измен етс  и измер етс  кон- центратомером 36. При достижении концентрации кислоты, например серной, в этом элюате (отмывочн ой воде) ФРК 10 начальной концентрации(дл  указанного при0 мера - 1,5 % весовых), фильтраци  указанного элюата (отмывочной воды) пре . кращаетс , при этом блок управлени  по лини м 38 дает сигнал на закрытие запорных органов 34 на байпасе 33 и открытии

5 запорного органа 31. В этом случае отмы- вочна  вода ФРК 10 поступает на смешение с элюатом (отмывочной водой) ФРА 13 мину  фильтр 35 по трубопроводу 27 через открытый запорный орган 31. Регенерированный и отмытый катионит из ФРК 10 пе;регружаетс  в ФРА 13, где смешиваетс  с энионитом,послечего смесь подаетс  в свободный (опорожненный) ФСД 3, а в ФРК 10 подаетс  подлежаща  регенерации смесь аммонита и катионита из отработавшего ФСДЗ, после чего цикл повтор етс .

Пример осуществлени  способа.

Кислый регенерационный раствор, образовавшийс  при регенерации серной кислотой отработанного катионита одного из ФСД БОУ 3-го блока, отбирали через две пробоотборные линии с суммарным расходом 0,786 м3/час в 200-литровые емкости. Всего за врем  регенерации было отобрано 655 л раствора. Параллельно отбору определены содержание серной кислоты и активность в регенерационном растворе. Кроме того, так как активность проб была низкой, была составлена интегральна  проба исходного раствора.

Собранный регенерационный раствор переносилс  в 200-литровую расходную емкость и из нее пропускалс  через колонку с сорбентом.

При проведении испытаний использовалась стекл нна  колонка сечением 2 см3 и высотой 70,0 см. Высота загрузки сорбента составл ла 50 см. Скорость фильтровани  - 12,5 м/ч. Всего было пропущено 520 л раствора, что соответствует 5200 колоночным объемам.-

В конце фильтрации была отобрана проба фильтрата и анализировалась на содержание радионуклидов.

Пробы дл  проведени  у -спектромет- рировани  концентрировались упаривани- ем.

Результаты испытаний приведены в табл.1 и 2,......

Характеристика регенератора.

Содержание кислоты в растворе, обра зевавшемс  при регенерации серной кислотой отработанного катионита одного из ФСД БОУ 3-го блока мен етс  в зависимости от объема пропущенного регенерацион- ного раствора, проход  через максимум, соответствующий значению 1,5 %.

Основна  масса радионуклидов цези  и кобальта, определенна  с точностью проведенных у -спектрометрических измерений , десорбировалась из смолы в период, соответствующий нарастанию концентрации кислоты в регенерате в интервале (0,2- 1,5)%.

Сорбент ФЕЖЕЛ эффективно извлекает радионуклиды цези  и кобальта из кислых регенераторов БОУ.

Реализаци  предлагаемого способа регенерации ионообменной смолы БОУ позволит сократить объем активных стоков, подвергающихс  переработке, отверждению и захоронению, снизить дозовые нагрузки обслуживающего персонала, уменьшить активность сбросов в окружающую среду не подвергающихс  специальной обработке.

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы кондесатоочистки АЭС, включающий перегрузку смеси отработавшего иони- та из фильтров смешенного действи  в фильтр-регенератор катионита, гидравлическое разделение смеси на катионит и анио- нит, перегрузку анионита в

   фильтр-регенератор анионита, восстановление и промывку в фильтрах-регенераторах катионита и анионита путем последовательного пропуска первоначально элюирующих растворов соответственно

   кислоты и щелочи,а затем обессоленной воды, раздельный отвод из фильтров-регенераторов первоначально анионита и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате последнего, а затем промывочных

   вод, последующее смешение первоначально элюатов, а затем промывочных вод, подачу и выдержку смеси последних в баке контрол  радиоактивности, перегрузку промытого катионита и смешение его с анионитом в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси ионита в фильтр смешенного действи , отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  экономичности способа и обеспечени  его радиационной безопасности, элюат катионита перед его смешением с элюатом анионита предварительно фильтруют путем его пропуска через слой сорбента, селективного к ионам цези , и прекращают фильтрацию

   при достижении концентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрации.

   Таблица 1

   Удельна  активность, Ки/л

   ; Т а б л и ц а2