RU2120143C1 - Water chemistry organizing process - Google Patents

Water chemistry organizing process Download PDF

Info

Publication number
RU2120143C1
RU2120143C1 RU98104715A RU98104715A RU2120143C1 RU 2120143 C1 RU2120143 C1 RU 2120143C1 RU 98104715 A RU98104715 A RU 98104715A RU 98104715 A RU98104715 A RU 98104715A RU 2120143 C1 RU2120143 C1 RU 2120143C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
coolant
water
deposits
iron
Prior art date
Application number
RU98104715A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98104715A (en
Inventor
Ю.Н. Анискин
А.Ф. Чабак
В.Н. Белоус
Original Assignee
Анискин Юрий Николаевич
Чабак Александр Федорович
Белоус Владимир Никитич
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 Анискин Юрий Николаевич, Чабак Александр Федорович, Белоус Владимир Никитич filed Critical Анискин Юрий Николаевич
Priority to RU98104715A priority Critical patent/RU2120143C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2120143C1 publication Critical patent/RU2120143C1/en
Priority to PCT/RU1999/000093 priority patent/WO1999049472A2/en
Publication of RU98104715A publication Critical patent/RU98104715A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/02Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
    • G21C17/022Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
    • G21C17/0225Chemical surface treatment, e.g. corrosion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear power engineering; nuclear power plants using water as coolant. SUBSTANCE: water chemistry organizing process includes introduction of reactive aluminum as correcting additive into coolant circulating in loop; in the process, its molar concentration PAl in coolant relative to molar concentration of bivalent iron PFe in coolant is maintained in proportion meeting condition of PAl/PFe higher than 2. EFFECT: reduced rate of fouling heating surfaces and improved radiation conditions during repairs. 4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии атомных энергетических установок (АЭУ), использующих в качестве теплоносителя воду, а именно к технологии их водно-химического режима. The invention relates to the technology of nuclear power plants (AEU) using water as a heat carrier, and in particular to the technology of their water-chemical regime.

Основными задачами водно-химического режима АЭУ являются: поддержание нормируемых показателей теплоносителя по величине pН и электропроводности, допустимым содержанием примесей, снижение общей и локальных видов коррозии конструкционных материалов, снижение скорости образования отложений на теплопередающих поверхностях и улучшение радиационной обстановки. The main tasks of the water-chemical regime of nuclear power plants are: maintaining normalized heat carrier parameters in terms of pH and electrical conductivity, acceptable impurity content, reducing the general and local types of corrosion of structural materials, reducing the rate of formation of deposits on heat-transferring surfaces and improving the radiation situation.

Известен способ организации окислительно-восстановительного водно-химического режима для установок типа ВВР, заключающийся во введении в теплоноситель добавок гидразина (Пашевич В.И. Доклад на Всесоюзной конференции по водно-химическим режимам и химии теплоносителей АЭС, Л. 1978). В этом случае при повышении общей концентрации радиоактивных продуктов коррозии в теплоносителе наблюдается снижение уровня радиоактивного загрязнения внутренних поверхностей контуров. A known method of organizing a redox water-chemical regime for plants of the WWR type is to introduce hydrazine additives into the coolant (V.I. Pashevich, Report at the All-Union Conference on Water-Chemical Modes and Chemistry of Nuclear Carrier Fluids, L. 1978). In this case, with an increase in the total concentration of radioactive corrosion products in the coolant, a decrease in the level of radioactive contamination of the inner surfaces of the circuits is observed.

Недостатком этого режима является жесткое требование поддержания концентраций термически неустойчивого гидразина в теплоносителе в достаточно узком интервале на достаточно низком уровне. Выход за пределы этого интервала приводит либо к повышенному радиационному загрязнению внутренних поверхностей, либо вызывает повышенную коррозию сварных соединений циркониевого сплава. The disadvantage of this regime is the strict requirement to maintain the concentrations of thermally unstable hydrazine in the coolant in a fairly narrow range at a sufficiently low level. Going beyond this interval either leads to increased radiation contamination of the internal surfaces, or causes increased corrosion of the welded joints of the zirconium alloy.

Известен способ организации водно-химического режима, отличающийся введением в теплоноситель корректирующих добавок цинка (Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems 7. BNES, 1996). Добавка ионов цинка, снижая скорость образования на греющих поверхностях шпинельных структур, содержащих кобальт, способствует снижению скорости образования Со60 на этих поверхностях, уменьшению его выхода в теплоноситель и снижению уровня радиоактивных загрязнений поверхностей контура. Например, добавка цинка в количестве до 15 мкг/л примерно вдвое уменьшает активность Со60 поверхностных отложений по сравнению с режимом без введения добавок. Однако эта корректирующая добавка не влияет на скорость образования отложений на греющих поверхностях, не вызывает изменений направления переноса радионуклидов, не изменяет долю продуктов коррозии и радионуклидов, выводимых байпасной очисткой.A known method of organizing a water-chemical regime, characterized by the introduction of corrective additives of zinc in the coolant (Water Chemistry of Nuclear Reactor Systems 7. BNES, 1996). The addition of zinc ions, reducing the rate of formation of spinel structures containing cobalt on heating surfaces, contributes to a decrease in the rate of formation of Co 60 on these surfaces, to a decrease in its release to the coolant and to a decrease in the level of radioactive contamination of the contour surfaces. For example, the addition of zinc in an amount of up to 15 μg / L approximately halves the activity of Co 60 surface deposits compared with the regimen without the introduction of additives. However, this corrective additive does not affect the rate of formation of deposits on heating surfaces, does not cause changes in the direction of transfer of radionuclides, does not change the proportion of corrosion products and radionuclides removed bypass cleaning.

Задачей изобретения является уменьшение скорости образования отложений на греющих поверхностях и улучшение радиационной обстановки при ремонте. The objective of the invention is to reduce the rate of formation of deposits on heating surfaces and improve the radiation environment during repair.

Кроме того, разработанный способ повышает роль байпасной очистки при выведении продуктов коррозии из контура и способствует снижению выхода высокоактивной шламовой составляющей при переходных режимах работы АЭУ. In addition, the developed method increases the role of bypass cleaning when removing corrosion products from the circuit and helps to reduce the output of the highly active sludge component during transient operation of nuclear power plants.

Поставленная задача решается следующим образом. Способ организации водно-химического режима АЭУ заключается во введении в качестве корректирующей добавки в циркулирующий в контуре теплоноситель реакционноспособного алюминия, при этом поддерживают его молярную концентрацию РAl в теплоносителе по отношению к молярной концентрации двухвалентного железа РFe в теплоносителе в соотношении, удовлетворяющем условию РAlFe более 2.The problem is solved as follows. The method of organizing the water-chemical regime of AEU consists in introducing reactive aluminum as a correcting additive in the coolant circulating in the circuit, while maintaining its molar concentration P Al in the coolant relative to the molar concentration of ferrous iron P Fe in the coolant in a ratio satisfying the condition P Al / P Fe more than 2.

Алюминий дозируют так, чтобы количество вводимых молей Аl+3 превышало количество поступающих молей Fe+2 не менее чем в 2 раза.Aluminum is dosed so that the number of introduced moles of Al +3 exceeds the number of incoming moles of Fe +2 not less than 2 times.

Необходимость установления определенного соотношения именно между вводимыми ионами алюминия и двухвалентного железа особенно важно в том случае, когда значительная часть железа в контур поступает в виде его трехвалентных форм, которые не могут образовывать соединения с алюминием. The need to establish a certain ratio between the introduced aluminum and ferrous ions is especially important when a significant part of the iron enters the circuit in the form of its trivalent forms, which cannot form compounds with aluminum.

Для одноконтурных установок реакционноспособный алюминий вводят в теплоноситель в составе питательной воды или конденсата путем пропускания питательной воды или конденсата через систему, содержащую алюминий. For single-circuit plants, reactive aluminum is introduced into the coolant as part of the feed water or condensate by passing the feed water or condensate through a system containing aluminum.

Дозирование алюминия осуществляют в контур или линии байпасной очистки контура путем пропускания теплоносителя через систему, содержащую алюминий, например сплав алюминия. Dosing of aluminum is carried out in the circuit or bypass cleaning line by passing the coolant through a system containing aluminum, for example, an aluminum alloy.

Новизна изобретения характеризуется новой совокупностью взаимосвязанных операций и условий их проведения. The novelty of the invention is characterized by a new set of interrelated operations and their conditions.

Введение реакционно способного алюминия способствует образованию в теплоносителе алюминатов железа, растворимость которых существенно выше растворимости железоокисных соединений и ферритов железа. The introduction of reactive aluminum promotes the formation in the coolant of iron aluminates, the solubility of which is significantly higher than the solubility of iron oxide compounds and iron ferrites.

При наличии в теплоносителе реакционноспособного алюминия и двухвалентного железа наблюдается преимущественное образование алюминатов вместо магнетита и гематита. Одновременно вместо ферритов, включающих ионы двухвалентных металлов (кобальт, цинк, никель и т.д.), образуются преимущественно алюминаты, включающие эти ионы. При концентрации алюминия ниже концентрации двухвалентных металлов рН теплоносителя не изменяется. Только при превышении концентрации алюминия над концентрацией двухвалентных металлов наблюдается изменение pН. При этом для концентраций алюминия до 0,5 мг/л pН изменяется незначительно. In the presence of reactive aluminum and ferrous iron in the coolant, the predominant formation of aluminates is observed instead of magnetite and hematite. At the same time, instead of ferrites, including ions of divalent metals (cobalt, zinc, nickel, etc.), mainly aluminates are formed, including these ions. At an aluminum concentration lower than the concentration of divalent metals, the pH of the coolant does not change. Only when the concentration of aluminum exceeds the concentration of divalent metals does pH change. Moreover, for aluminum concentrations up to 0.5 mg / l, pH changes insignificantly.

Таким образом, необходимо некоторое оптимальное соотношение концентраций ионных форм железа и алюминия в теплоносителе, которое, с одной стороны, обеспечивает уменьшение отложения железоокисных продуктов коррозии (включая Со-содержащие) на греющей поверхности, а с другой стороны, подавляет образование отложений алюминатов на поверхностях трубопроводов и оборудования канала. Thus, some optimal ratio of the concentration of ionic forms of iron and aluminum in the coolant is necessary, which, on the one hand, provides a reduction in the deposition of iron oxide corrosion products (including Co-containing) on the heating surface, and on the other hand, inhibits the formation of aluminate deposits on the surfaces of pipelines and channel equipment.

Перераспределение железа, ионов двухвалентных металлов и радионуклидов между алюминиевыми и железоокисными формами способствует снижению образования отложений на греющих поверхностях, повышению роли байпасной очистки при выведении из контура как продуктов коррозии, так и радионуклидов. The redistribution of iron, divalent metal ions and radionuclides between aluminum and iron oxide forms helps to reduce the formation of deposits on heating surfaces, to increase the role of bypass cleaning when removing both corrosion products and radionuclides from the circuit.

Дозирование алюминия позволяет управлять процессом переноса радионуклидов, регулировать уровень накопления радиоактивности на поверхностях контура и уровень накопления высокоактивного шлама. Последнее обстоятельство позволяет рассматривать дозирование алюминия не только как способ управления процессом переноса и накопления радионуклидов при стационарной работе установки, но и как метод дезактивации перед длительным остановом. Dosing of aluminum allows you to control the process of transfer of radionuclides, to regulate the level of accumulation of radioactivity on the surfaces of the circuit and the level of accumulation of highly active sludge. The latter circumstance allows us to consider the dosing of aluminum, not only as a way to control the transfer and accumulation of radionuclides during stationary operation of the installation, but also as a method of decontamination before a long shutdown.

Таким образом, изобретение отвечает критерию "существенные отличия". Thus, the invention meets the criterion of "significant differences".

Пример 1. В лабораторных условиях изучалось снижение влияния алюминия на величину отложений на греющих поверхностях. Example 1. In laboratory conditions, the decrease in the influence of aluminum on the amount of deposits on heating surfaces was studied.

Для этого использовали лабораторную установку, включающую следующие элементы: генератор продуктов коррозии со сменными электродами, позволяющий использовать его для электрохимического дозирования в раствор ионов алюминия, электрофоретическая ячейка с проточными электродными пространствами, индикатор скорости образования отложений продуктов коррозии на тепловыделяющих поверхностях. To do this, we used a laboratory setup that included the following elements: a generator of corrosion products with replaceable electrodes, which allows it to be used for electrochemical dosing into a solution of aluminum ions, an electrophoretic cell with flowing electrode spaces, and an indicator of the rate of formation of deposits of corrosion products on fuel surfaces.

Модельный раствор имел показатели:
Электропроводность, мкОм/см - 100+10
pН - 6,2 + 0,2
Общая концентрация железа, мг/л - 0,5 + 0,2
Общая концентрация алюминия, мг/л - 0,5 + 0,2
Скорость образования отложений определяли при расходе 100 л/ч, тепловом потоке 2,8 МВт/м2. Время накопления практически определяемых количеств составляло не более 2 ч.
The model solution had indicators:
Conductivity, μOhm / cm - 100 + 10
pH - 6.2 + 0.2
The total concentration of iron, mg / l - 0.5 + 0.2
The total concentration of aluminum, mg / l - 0.5 + 0.2
The rate of deposition was determined at a flow rate of 100 l / h, a heat flux of 2.8 MW / m 2 . The accumulation time of practically determined amounts was no more than 2 hours.

Было установлено, что в замкнутой системе скорость образования отложений на греющей поверхности уменьшается со временем. It was found that in a closed system, the rate of formation of deposits on the heating surface decreases with time.

В табл. 1 приведены данные по влиянию дозирования алюминиевых сплавов в водопроводную воду указанного выше состава. In the table. 1 shows data on the effect of dosing aluminum alloys in tap water of the above composition.

Как видно из табл. 1, дозирование продуктов анодного растворения алюминия приводит к резкому снижению величины отложений (примерно в 3 раза). Выдержка рабочей среды в течение 5 ч после дозирования алюминия дает уменьшение величины отложений в 10 раз по сравнению с экспериментом без дозирования алюминия. As can be seen from the table. 1, the dosage of the products of anodic dissolution of aluminum leads to a sharp decrease in the value of deposits (about 3 times). Exposure of the working medium for 5 hours after dosing of aluminum gives a 10-fold reduction in deposits compared with the experiment without dosing of aluminum.

Дополнительный эксперимент, проведенный на воде того же химического состава, но без алюминия, показал, что алюминий, находящийся в водопроводной воде, не влияет на скорость образования отложений. An additional experiment conducted on water of the same chemical composition, but without aluminum, showed that aluminum in tap water does not affect the rate of deposition.

Снижение скорости образования отложений связано с дозированием реакционно способного алюминия в ионной форме. The decrease in the rate of formation of deposits is associated with the dosing of reactive aluminum in ionic form.

Пример 2. Стендовые исследования проводились для определения влияния дозирования алюминия при бескоррекционном нейтральном водно-химическом режиме. Example 2. Bench studies were carried out to determine the effect of dosing aluminum in an offsetless neutral water-chemical regime.

Целью исследований являлось изучение влияния добавок алюминия на процессы коррозии конструкционных материалов и образования отложений продуктов коррозии на греющей поверхности в контуре для аппарата типа РБМК. The aim of the research was to study the effect of aluminum additives on the corrosion processes of structural materials and the formation of deposits of corrosion products on the heating surface in the circuit for an apparatus such as RBMK.

Параметры испытаний:
Температура теплоносителя - 270oС
Давление в контуре - 7,0 МПа
Величина рН при 25oС - 6,8
Электропроводность теплоносителя - 0,6-0,8 мкОм/см
Содержание кислорода в контуре (исх.) - 8,0 мг/л.
Test Parameters:
The temperature of the coolant is 270 o With
Circuit pressure - 7.0 MPa
The pH at 25 o With - 6.8
Thermal conductivity - 0.6-0.8 μOhm / cm
The oxygen content in the circuit (ref.) Is 8.0 mg / l.

Дозирование алюминия в теплоноситель осуществлялось путем помещения образцов из алюминиевого сплава Б1T в автоклав, находящийся на байпасной линии стенда. В зависимости от температуры поступающего теплоносителя и его скорости можно было варьировать количество поступающего в контур алюминия. Максимальная концентрация не превышала 0,05-0,1 мг/л. Параметры теплоносителя поддерживались на уровне параметров основного контура аппарата типа РБМК. Dosing of aluminum in the coolant was carried out by placing samples of aluminum alloy B1T in an autoclave located on the bypass line of the stand. Depending on the temperature of the incoming coolant and its speed, it was possible to vary the amount of aluminum entering the circuit. The maximum concentration did not exceed 0.05-0.1 mg / L. The coolant parameters were maintained at the level of the parameters of the main circuit of the RBMK type apparatus.

Результаты экспериментальных исследований представлены на чертеже. По осям отложены время (в часах) и концентрация железа (Fe) и алюминия (Аl) в единицах мг/л. The results of experimental studies are presented in the drawing. The axes show time (in hours) and the concentration of iron (Fe) and aluminum (Al) in units of mg / l.

Результаты исследований показали:
- величина pН в течение первых суток увеличивалась с 6 до 7,6, а затем стабилизировалась на этом уровне;
- концентрация алюминия увеличивалась в течение первых суток и стабилизировалась на значении 0,5 мг/л;
- концентрация железоокисных продуктов коррозии в контуре непрерывно возрастала и к моменту останова составляла 1,1 мг/л;
- величина железоокисных отложений продуктов коррозии на нагревателе составляла в среднем 120-150 мкг; (при отсутствии дозирования алюминия 1,8 мг);
- алюминий в составе отложений составлял менее предела чувствительности метода измерения, порядка 3 мкг.
The research results showed:
- the pH during the first day increased from 6 to 7.6, and then stabilized at this level;
- the concentration of aluminum increased during the first day and stabilized at a value of 0.5 mg / l;
- the concentration of iron oxide corrosion products in the circuit continuously increased and at the time of shutdown was 1.1 mg / l;
- the value of iron oxide deposits of corrosion products on the heater averaged 120-150 μg; (in the absence of dosing of aluminum 1.8 mg);
- aluminum in the composition of the deposits was less than the limit of sensitivity of the measurement method, of the order of 3 μg.

Алюминиевые отложения появляются на поверхностях контура, при этом эти отложения имеют серый цвет. После достаточно продолжительной выдержки на воздухе их цвет изменяется на оранжевый, характерный для гематита Fe2О3. Это указывает на наличие в составе отложений двухвалентного железа, которое после выдержки на воздухе переходит в трехвалентное.Aluminum deposits appear on the surface of the contour, while these deposits are gray. After a sufficiently long exposure in air, their color changes to orange, characteristic of hematite Fe 2 O 3 . This indicates the presence of divalent iron in the composition of the deposits, which, after exposure to air, turns into ferric iron.

При работе стенда без дозирования алюминия на греющих поверхностях наблюдалось образование отложений черного цвета, характерного для магнетита. When the stand was operated without dosing aluminum on the heating surfaces, the formation of black deposits characteristic of magnetite was observed.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что введение дополнительных поверхностей, выполненных из алюминиевого сплава Б1T, приводит к снижению скорости образования железоокисных отложений более чем в 10 раз. Скорость образования отложений алюминиевых продуктов коррозии чрезвычайно низка (менее 3 мкг/(м2•ч).The results allow us to conclude that the introduction of additional surfaces made of aluminum alloy B1T leads to a decrease in the rate of formation of iron oxide deposits by more than 10 times. The deposition rate of aluminum corrosion products is extremely low (less than 3 μg / (m 2 • h).

Таким образом, на основании приведенных данных следует, что положительный эффект по влиянию дозирования алюминия наблюдается в области как нормальных температур, так и температур, характерных для ядерных установок. Thus, based on the data presented, it follows that a positive effect on the effect of aluminum dosing is observed in the range of both normal temperatures and temperatures characteristic of nuclear facilities.

Пример 3. Были осуществлены стендовые испытания, имитирующие условия работы АСТ. Example 3. Bench tests were carried out simulating the operating conditions of AST.

Стенд работал в режиме с байпасной очисткой. The stand worked in bypass cleaning mode.

Целью исследований являлось определение влияния введения дополнительных анодных поверхностей, выполненных из алюминиевых сплавов, на скорость образования отложений продуктов коррозии железа на тепловыделяющих поверхностях и кинетику изменения концентрации продуктов коррозии в теплоносителе стенда. The aim of the research was to determine the effect of introducing additional anode surfaces made of aluminum alloys on the rate of formation of deposits of iron corrosion products on fuel surfaces and the kinetics of changes in the concentration of corrosion products in the test bed coolant.

Реакторная петля имела замкнутый циркулярный контур. Теплоноситель с помощью главного циркулярного насоса подается на вход петлевого канала, в котором установлены тепловыделяющие сборки. Образовавшаяся в канале пароводяная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение парогазовой смеси и воды. Парогазовая смесь поступает в конденсатор петли, а отсепарированная вода частично охлаждается в теплообменниках, предназначенных для регулирования температуры теплоносителя, и попадает на всас главного циркулярного насоса. Часть циркулирующего в петле теплоносителя с расходом 100 л/ч направляется на систему байпасной очистки. Теплоноситель перед очисткой охлаждался в теплообменнике. На петле применялась газовая компенсация изменения объема с использованием гелия в качестве компенсирующего газа. The reactor loop had a closed circular loop. The heat carrier using the main circular pump is fed to the input of the loop channel in which the fuel assemblies are installed. The steam-water mixture formed in the channel is sent to a separator, where the vapor-gas mixture and water are separated. The gas-vapor mixture enters the loop condenser, and the separated water is partially cooled in heat exchangers designed to control the temperature of the coolant, and enters the inlet of the main circular pump. Part of the coolant circulating in the loop with a flow rate of 100 l / h is sent to the bypass cleaning system. Before cleaning, the coolant was cooled in a heat exchanger. The loop used gas compensation for volume changes using helium as a compensating gas.

В петле имеется система отбора проб теплоносителя с пробоотборными точками: на входе в петлевой канал, на выходе из петлевого канала, пар на выходе из сепаратора, отсепарированная вода, парогазовая смесь из конденсатора, конденсат на выходе из конденсатора, вода на входе и выходе из системы очистки. The loop has a coolant sampling system with sampling points: at the entrance to the loop channel, at the outlet of the loop channel, steam at the outlet of the separator, separated water, gas-vapor mixture from the condenser, condensate at the outlet of the condenser, water at the entrance and exit of the system cleaning up.

Технологические параметры петли при проведении эксперимента были следующими. The technological parameters of the loop during the experiment were as follows.

Давление на входе в канал, МПа - 2,3-2,5
Давление на выходе из канала, МПа - 1,6
Температура на входе в канал, oС - 150-160
Температура на выходе из канала, oС - 200
Расход через канал, м3/ч - 10,2
Линейная скорость теплоносителя в канале, м/с - 1,1-1,7
Тепловая мощность канала, кВт - 600
Средний тепловой поток с поверхности твэл, ккал/м2•ч - 0,36•106
Средняя удельная нагрузка объема активной зоны в канале, кВт/л - 50
Объем контура петли, м3 - 0,8
В технологический канал рабочего участка стенда были установлены образцы, выполненные из сплава ББ1Т. Пробы теплоносителя на определение содержания продуктов коррозии железа и алюминия отбирались с периодичностью 1 раз в сутки. Продолжительность эксперимента составила 84 ч.
Pressure at the inlet to the channel, MPa - 2.3-2.5
The pressure at the outlet of the channel, MPa - 1.6
The temperature at the entrance to the channel, o C - 150-160
The temperature at the outlet of the channel, o С - 200
The flow rate through the channel, m 3 / h - 10.2
The linear velocity of the coolant in the channel, m / s - 1.1-1.7
Thermal power of the channel, kW - 600
The average heat flux from the surface of a fuel rod, kcal / m 2 • h - 0.36 • 10 6
The average specific load of the core volume in the channel, kW / l - 50
Loop loop volume, m 3 - 0.8
Samples made of BB1T alloy were installed in the technological channel of the working section of the stand. Heat carrier samples for determining the content of corrosion products of iron and aluminum were taken at a frequency of 1 time per day. The duration of the experiment was 84 hours.

В процессе эксперимента была определена концентрация двухвалентного железа в теплоносителе, которая составила 60 мкг/кг и общая концентрация реакционноспособного алюминия, составившая 57 мкг/кг. При пересчете на молярные концентрации отношение молярной концентрации алюминия к молярной концентрации железа PFe в теплоносителе составляет 2,1 при условии безкоррекционного режима. В случае водородно-гелиевого режима отношение молярной концентрации алюминия к молярной концентрации железа составит 2,8.During the experiment, the concentration of ferrous iron in the coolant was determined, which amounted to 60 μg / kg and the total concentration of reactive aluminum, which amounted to 57 μg / kg. When converted to molar concentrations, the ratio of the molar concentration of aluminum to the molar concentration of iron P Fe in the coolant is 2.1 under the condition of a corrective mode. In the case of the hydrogen-helium regime, the ratio of the molar concentration of aluminum to the molar concentration of iron will be 2.8.

Эти соотношения соответствовали скорости поступления алюминия по отношению к двухвалентному железу более двух. These ratios corresponded to the rate of aluminum intake with respect to ferrous iron of more than two.

Для определения концентрации железа в теплоносителе был использован накопительный метод, основанный на пропускании определенного объема воды через ядерные мембраны с намывным слоем. To determine the concentration of iron in the coolant, the accumulative method was used, based on passing a certain volume of water through nuclear membranes with an alluvial layer.

При работе стенда в режиме без алюминия железо в фильтрате отсутствовало. При работе стенда с алюминием как в нейтральном, так и в водородно-гелиевом режиме практически все железо и алюминий находились в фильтрате, что свидетельствует об образовании растворимых соединений типа FeAl2O4.When the stand was operating in the mode without aluminum, there was no iron in the filtrate. When the stand was operated with aluminum both in neutral and in hydrogen-helium mode, almost all of the iron and aluminum were in the filtrate, which indicates the formation of soluble compounds of the type FeAl 2 O 4 .

При осмотре внутренних поверхностей и греющих элементов отложения серого цвета не были обнаружены, все поверхности стенда имели черный цвет, характерный для магнетита. When examining the internal surfaces and heating elements, no gray deposits were found, all the surfaces of the stand were black, characteristic of magnetite.

Пример 4. Для определения влияния реакционноспособного алюминия на снижение мощности дозы гамма-излучения от оборудования реакторных установок были проведены сравнительные испытания на двух реакторных петлях, контуры которых были выполнены из нержавеющей стали ОХ18Н1ОТ. Теплоноситель петлевых установок - обессоленная вода, радиолиз теплоносителя подавлялся гелий-водородной смесью, температура теплоносителя в области тепловыделяющих элементов (ТВС) составляла 120-150oС. Температура теплоносителя, подаваемого на ионообменную очистку, не превышала 60oС. Петлевая установка, в которой поддерживалась концентрация алюминия на уровне 10 мкг/кг, имела 30 ТВС, петлевая установка, в которую алюминий не дозировали, имела 2 ТВС. Концентрация кобальта 60 в теплоносителе обеих петель была на уровне 10-7 ки/л. Результаты исследований представлены в табл. 2.Example 4. To determine the effect of reactive aluminum on reducing the dose rate of gamma radiation from the equipment of the reactor plants, comparative tests were conducted on two reactor loops, the contours of which were made of stainless steel OX18H1OT. The coolant of the loop installations is demineralized water, the radiolysis of the coolant was suppressed by a helium-hydrogen mixture, the temperature of the coolant in the area of the fuel elements (FA) was 120-150 o C. The temperature of the coolant supplied to the ion exchange cleaning did not exceed 60 o C. A loop installation in which the aluminum concentration was maintained at the level of 10 μg / kg, had 30 fuel assemblies, the loop installation, into which aluminum was not dosed, had 2 fuel assemblies. The concentration of cobalt 60 in the coolant of both loops was at the level of 10 -7 ki / l. The research results are presented in table. 2.

Мощность дозы гамма-излучения от оборудования в петле с 30 сборками при введении алюминия оказалась в 15-40 раз ниже, чем в петле с 2 сборками без добавки. The dose rate of gamma radiation from equipment in a loop with 30 assemblies with the introduction of aluminum was 15–40 times lower than in a loop with 2 assemblies without additives.

Из приведенных примеров можно сделать выводы, что дозирование реакционноспособного алюминия приводит к снижению скорости образования отложений на греющих поверхностях и улучшению радиационной обстановки при ремонте, уменьшению величины отложений, вызывает уменьшение выхода высокоактивной шламовой составляющей при переходных режимах, переход основной массы продуктов коррозии в растворенное состояние способствует повышению роли байпасной очистки. From the above examples, it can be concluded that the dosage of reactive aluminum leads to a decrease in the rate of formation of deposits on heating surfaces and an improvement in the radiation situation during repairs, a decrease in the value of deposits, a decrease in the yield of highly active sludge component during transient conditions, the transition of the bulk of corrosion products to the dissolved state contributes to enhancing the role of bypass cleaning.

Поддержание концентрации алюминатов ниже предела растворимости способствует снижению уровней радиоактивного загрязнения внутренних поверхностей контура и повышению роли байпасной очистки при выведении из контура основной массы продуктов коррозии и радионуклидов. Maintaining the concentration of aluminates below the solubility limit helps to reduce levels of radioactive contamination of the inner surfaces of the circuit and increase the role of bypass cleaning when removing the bulk of corrosion products and radionuclides from the circuit.

Claims (4)

1. Способ организации водно-химического режима АЭУ, включающий введение корректирующих добавок в циркулирующий в контуре теплоноситель, отличающийся тем, что в теплоноситель вводят реакционно способный алюминий и поддерживают его молярную концентрацию PAl в теплоносителе по отношению к молярной концентрации двухвалентного железа PFe в теплоносителе в соотношении, удовлетворяющем условию PAl/PFe более 2.1. The method of organizing the water-chemical regime of nuclear power plants, including the introduction of corrective additives in the coolant circulating in the circuit, characterized in that reactive aluminum is introduced into the coolant and its molar concentration of P Al in the coolant is maintained relative to the molar concentration of ferrous iron P Fe in the coolant in a ratio satisfying the condition P Al / P Fe more than 2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что алюминий дозируют так, чтобы количество вводимых молей Al+3 превышало количество поступающих молей Fe+2 не менее чем в 2 раза.2. The method according to p. 1, characterized in that the aluminum is dosed so that the number of introduced moles of Al +3 exceeds the number of incoming moles of Fe +2 not less than 2 times. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для одноконтурных установок реакционно способный алюминий вводят в теплоноситель в составе питательной воды или конденсата путем пропускания питательной воды или конденсата через систему, содержащую алюминий. 3. The method according to p. 1, characterized in that for single-circuit plants, reactive aluminum is introduced into the coolant as part of the feed water or condensate by passing the feed water or condensate through a system containing aluminum. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дозирование алюминия осуществляют в линии байпасной очистки контура путем пропускания теплоносителя через систему, содержащую алюминий, например сплав алюминия. 4. The method according to p. 1, characterized in that the dosing of aluminum is carried out in the bypass cleaning line by passing the coolant through a system containing aluminum, for example an aluminum alloy.
RU98104715A 1998-03-26 1998-03-26 Water chemistry organizing process RU2120143C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104715A RU2120143C1 (en) 1998-03-26 1998-03-26 Water chemistry organizing process
PCT/RU1999/000093 WO1999049472A2 (en) 1998-03-26 1999-03-25 Method for managing water-chemistry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104715A RU2120143C1 (en) 1998-03-26 1998-03-26 Water chemistry organizing process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2120143C1 true RU2120143C1 (en) 1998-10-10
RU98104715A RU98104715A (en) 1999-04-10

Family

ID=20203390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104715A RU2120143C1 (en) 1998-03-26 1998-03-26 Water chemistry organizing process

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2120143C1 (en)
WO (1) WO1999049472A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450376C1 (en) * 2011-02-21 2012-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method to maintain water-chemical mode of nuclear power plant
RU2475872C2 (en) * 2011-05-17 2013-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Operating method of sodium-water type steam generator of nuclear power plant
RU2696819C1 (en) * 2017-06-30 2019-08-06 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Энергетических Технологий "Атомпроект" Chemical control system of power plant
RU2785806C1 (en) * 2022-04-11 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051381B2 (en) * 1978-09-29 1985-11-13 株式会社日立製作所 Inorganic adsorbent for high temperature water and its manufacturing method
DE3832980A1 (en) * 1988-09-29 1990-04-05 Bayer Ag PROCESS FOR COOLING WATER TREATMENT
EP0822270A1 (en) * 1996-07-30 1998-02-04 Solutia Europe N.V./S.A. Water-treatment composition and method of use

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. SU 277126 C, 1977, GB 1047333 A, 1966, FR 2394151 A, 1979, *
Кузнецов В.В. Основные тенденции совершенствования водно-химического режима водоохлаждаемых реакторов. Атомная техника за рубежом, 1994, N 1, с. 8-13. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450376C1 (en) * 2011-02-21 2012-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Method to maintain water-chemical mode of nuclear power plant
RU2475872C2 (en) * 2011-05-17 2013-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Operating method of sodium-water type steam generator of nuclear power plant
RU2696819C1 (en) * 2017-06-30 2019-08-06 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Энергетических Технологий "Атомпроект" Chemical control system of power plant
RU2785806C1 (en) * 2022-04-11 2022-12-13 Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999049472A3 (en) 1999-11-18
WO1999049472A2 (en) 1999-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3496017A (en) Method and composition for decontamination of stainless steel surfaces
CA1254113A (en) Method for the chemical decontamination of metallic parts of reactor installations
US3663725A (en) Corrosion inhibition
CN102405500A (en) Method for decontaminating surfaces
RU2120143C1 (en) Water chemistry organizing process
Burrows et al. The possible effect of high magnetic fields on the aqueous corrosion behaviour of Eurofer
US5892805A (en) Boiling water reactor and its operating method
CN107326366B (en) Application of corrosion inhibitor to improvement of aluminum-carbon steel galvanic corrosion of air-cooled circulating water system
CN1354546A (en) Inner-cooling water microcirculation slowly-releasing regulation and control method and its monitoring system
US5307391A (en) Method for treatment of primary coolant medium of a pressurized water nuclear reactor
US10204712B2 (en) Method for inner-contour passivation of steel surfaces of nuclear reactor
JPS6295498A (en) Constitutional member of nuclear power plant
Saji Radiation induced ‘long-cell’(macrocell) corrosion in water-cooled reactors of Russian design
Sawicki et al. Corrosion-product transport, oxidation state and remedial measures
Karpov et al. Compatibility of structural materials with sodium according to data from the experience gained in 40 years of operation of the BR-5/BR-10 reactor
JPH05288893A (en) Control method of concentration of chromium of boiling water nuclear power plant
CLARK et al. Corrosion and Water Purity Control For the Army Package Power Reactor
JPH041599A (en) Reducing method for radioactive material of atomic energy power plant
US5315626A (en) Method for treating the primary cooling medium of a pressurized water nuclear reactor
Wazzan et al. Thermal-hydraulic characteristics of pressurized water reactors during commercial operation: VI. Chemical analysis of secondary water in the steam generators of Bugey 4 and Tricastin 1
Tyapkov Conducting water chemistry of the secondary coolant circuit of VVER-based nuclear power plant units constructed without using copper containing alloys
JPH08170999A (en) Method and device for controlling reactor water in nuclear power plant
JPH0784090A (en) Method and device for injecting metal ion into reactor primary coolant
BG66021B1 (en) Method for maintaining water-chemical regime in power plants
Semmler et al. Chemical cleaning processes-Present and future