RU2682639C2 - Способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, и способ промывки топливной кассеты ядерного реактора с использованием указанного способа обработки - Google Patents
Способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, и способ промывки топливной кассеты ядерного реактора с использованием указанного способа обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682639C2 RU2682639C2 RU2016133261A RU2016133261A RU2682639C2 RU 2682639 C2 RU2682639 C2 RU 2682639C2 RU 2016133261 A RU2016133261 A RU 2016133261A RU 2016133261 A RU2016133261 A RU 2016133261A RU 2682639 C2 RU2682639 C2 RU 2682639C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium
- solution
- container
- washing
- cartridge
- Prior art date
Links
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims abstract description 74
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005406 washing Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 48
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical compound NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 8
- SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M potassium acetate Chemical compound [K+].CC([O-])=O SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 4
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 235000011056 potassium acetate Nutrition 0.000 claims description 3
- UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J tetrasodium;2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O UEUXEKPTXMALOB-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N sodium;hydrate Chemical compound O.[Na] NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
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
- G21F9/28—Treating solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D1/04—Hydroxides
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
Группа изобретений может быть использована в ядерной энергетике для обработки объектов, включающих элементы, омываемые натрием. Для обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, его погружают в водный раствор соли, представляющий собой раствор карбоксилата или аминокарбоксилата. Для промывки топливной кассеты ядерного реактора, в котором натрий используется в качестве теплоносителя, помещают кассету в контейнер, нагнетают раствор карбоксилата или аминокарбоксилата до погружения кассеты, обеспечивают циркуляцию раствора в контейнере с тем, чтобы экстрагировать водород, образовавшийся в указанном контейнере. Обеспечивается повышение эффективности и сокращение времени промывки элементов от остаточного натрия. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам обработки натрия, в частности, к способам, применяемым в ходе обработки объектов, включающих элементы, омываемые натрием, используемым, например, в качестве теплоносителя.
В области ядерной энергетики можно упомянуть ядерный реактор на быстрых нейтронах RNR-Na, охлаждаемый жидким натрием, с замкнутым циклом, который позволяет рециркулировать все актиниды и регенерировать плутоний. На фиг. 1, взятой из файла CLEFS CEA - No. 5 - SUMMER 2007, показан этот тип реактора, включающего сердечник 1 с топливом, соединенный со стержнями 2 регулирования мощности реактора («стержень регулирования мощности реактора» означает подвижную часть из поглощающего нейтроны материала, предназначенную для уменьшения коэффициента размножения нейтронов, благодаря чему возможно контролировать цепные реакции). Реактор также включает горячую камеру 3 повышенного давления и холодную камеру 4 повышенного давления, представляющие собой питающую камеру (или аванкамеру) (или резервуар), заполненные, соответственно, горячим первичным натриевым теплоносителем (возле сердечника 1) и холодным первичным натриевым теплоносителем. Благодаря наличию теплообменника 5, насоса 6 вторичного натриевого теплоносителя, парогенератора 7, соединенного с турбиной 8, конденсатором 9 и генератором 10, возможно получать на выходе электроэнергию Р.
Внутри ядерного реактора сердечник соответствует области, в которой поддерживаются цепные реакции, и включает топливо, содержащее энергетические делящиеся материалы (тяжелые ядра), а также топливное сырье, которое под действием нейтронов претерпевает частичное превращение. Топливо может иметь разные формы (таблетки, шарики, частицы), а топливные элементы могут быть скомпонованы как стержни, прутки или пластины, которые, в свою очередь, объединены в кассеты.
Традиционный способ промывки топливных кассет охлаждаемых натрием ядерных реакторов на быстрых нейтронах (RNR-Na) водой основывается на следующей реакции (1) между натрием и водой:
Naт + Н2Ож → NaОНт + 1/2Н2г + энергия
Эта реакция характеризуется образованием гидроксида натрия, газообразного водорода и, в сущности, мгновенной скоростью в сочетании с выделением изрядного количества энергии (ΔrH°TPN = -141 кДж/мольNa (энтальпия реакции при н.у.)): последние два обстоятельства, при определенных условиях, могут вызывать быстрое увеличение динамического давления газа (пик сверхдавления), чего следует опасаться из-за возможного нарушения механической целостности конструкций. Неожиданное увеличение давления является угрозой безопасности при проведении операций промывки, и его нужно держать под контролем.
Следует отметить, что в конкретном случае с кассетами имеется дополнительная проблема, угрожающая безопасности операций промывки. Речь идет о необходимости принимать во внимание все мероприятия, направленные на сохранение целостности оболочки тепловыделяющего элемента, которая образует первый барьерный слой защитной оболочки реактора. В частности, во время операций промывки желательно охлаждать оболочку тепловыделяющего элемента и избегать создания в ней механического напряжения.
В соответствии с рассматриваемым процессом необходимо применять два подхода в зависимости от типа кассеты: орошение - для большинства кассет, и медленное погружение - для некоторых типов кассет.
Вариант с орошением предусматривает постепенную обработку в несколько стадий:
- стадия действительной обработки, которую осуществляют в управляемом режиме путем постепенного введения воды в форме пара или в форме капель. Эта мелкодисперсная вода находится во взвешенном состоянии в газе-носителе, содержащем диоксид углерода, который впоследствии позволяет преобразовать образовавшийся гидроксид натрия в карбонат натрия. Кассету непрерывно охлаждают пропускаемой через нее реакционноспособной газообразной смесью;
- стадия растворения карбонатов путем полного погружения обрабатываемой детали. Поскольку весь натрий подвергся обработке, погружение кассеты проводят быстро, со скоростью от 60 до 1200 см/мин;
- стадия заключительной промывки, осуществляемая путем рециркуляции воды в промывочной камере. Кассету непрерывно охлаждают водой.
Способ описанного типа продемонстрировал свою эффективность для обработки остаточного натрия в форме пленок.
При этом необходимо наличие такой геометрии конструкции, которая бы благоприятствовала потоку реакционноспособной газообразной смеси, чтобы исключить коалесценцию и/или конденсацию воды на элементах конструкции, так как следует избегать накопления воды - явления, которое может вызвать бурную реакцию между водой и натрием.
На энергетической установке Superphénix, где большинство кассет обрабатывали этим способом, все операции занимали, примерно, 7 часов.
С другой стороны, для определенных типов кассет со снижающими давление элементами (соответствующими зонам, в которых создается перепад давления) в кассете лабиринтного типа в форме винта этот способ по указанным выше причинам неприменим.
Вариант медленного погружения был разработан специально для кассет этого типа, в которых также могут образовываться скопления натрия: стадия нейтрализации была исключена и заменена стадией медленного погружения в чистую воду. Скорость погружения не должна превышать 2 см/мин, чтобы предотвратить какую-либо бурную реакцию натрия с водой. Все операции занимают существенно больше, чем, примерно, 12 часов.
Способ этого типа эффективен для обработки остаточного натрия, присутствующего в форме пленок и скоплений натрия. Следовательно, он намного более гибкий. С другой стороны, чтобы предотвратить повреждение конструкций вследствие бурной реакции между натрием и водой, скорость погружения должна быть медленной. Эту скорость необходимо тщательно контролировать. В соответствии с ограничениями энергетической установки Superphénix, такая скорость погружения несовместима с обработкой топливных кассет с остаточной мощностью более, примерно, 1 кВт.
Дело в том, что, в соответствии с расчетами, теоретическая скорость погружения, при которой нагревание оболочки топливной кассеты, остаточная мощность которой составляет от 2 до 10 кВт, не превышает 350°С, должна лежать в диапазоне от 5 до 50 см/мин, что несовместимо с верхним пределом скорости погружения, определенным выше и равным 2 см/мин, при котором исключается бурная реакция между натрием и водой.
Следовательно, при современном уровне знаний, необходимо осуществлять несколько способов промывки, направленных на обработку остаточного натрия во всех кассетах реактора RNR-Na. Кроме того, каждому из представленных способов свойственно длительное время обработки (минимум 7 или 12 часов, как указано выше).
Тем не менее, в промышленном масштабе было бы желательно наличие одного способа для всех типов кассет. Кроме того, указанное выше время обработки совершенно не совместимо с целью повышения загруженности реактора. При наличии способа более быстрой промывки было бы возможно уменьшение длительности этой операции и, таким образом, повышение загруженности реактора.
В данном контексте Заявителем предлагается способ обработки натрия, благодаря которому становится возможным осуществление операции промывки, включающей погружение натрия в раствор, содержащий компоненты, благодаря которым можно снизить скорость реакции между натрием и водой и, таким образом, скорость выделения энергии в ходе этой реакции и, следовательно, величину соответствующего пика сверхдавления. Благодаря ослаблению явления, вызывающего появление пика сверхдавления, становится возможным увеличение скорости погружения и, следовательно, ускорение обработки, в частности, в случае указанных выше типов кассет.
Более конкретно, в соответствии с настоящим изобретением, предлагается погружать натрий в водную однофазную среду, содержащую определенные компоненты. Таким образом, одним из предметов настоящего изобретения является способ обработки натрия путем погружения в водный раствор соли, отличающийся тем, что указанный раствор представляет собой раствор карбоксилата или аминокарбоксилата.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, указанный раствор представляет собой раствор ацетата.
В соответствии с другим вариантом изобретения, указанный раствор представляет собой раствор ацетата лития или ацетата натрия или ацетата калия.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, когда раствор представляет собой раствор ацетата, его концентрация может быть меньше или равна 3 моль/л.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, раствор соли представляет собой раствор аминокарбоксилата, который может являться раствором этилендиаминтетраацетата тетранатрия. Следует отметить, что аминокарбоксилаты (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid - EDTA) особенно предпочтительны, поскольку для замедления кинетики реакции натрия с водой (sodium water reaction - SWR) их можно использовать в низкой концентрации, обычно, меньшей или равной 0,1 моль/л.
Другим предметом настоящего изобретения является способ промывки омываемых натрием элементов, отличающийся тем, что он представляет собой способ обработки натрия в соответствии с изобретением и включает погружение указанного омываемого натрием элемента в указанный раствор карбоксилата или аминокарбоксилата.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, омываемый натрием элемент представляет собой элемент, присутствующий в охлаждаемом натрием ядерном реакторе или в установке обработки натрия, при этом, указанный элемент, возможно, является промежуточным теплообменником, насосом или баком, резервуаром, наружной камерой хранения.
Другим предметом настоящего изобретения является способ промывки топливной кассеты ядерного реактора, в котором натрий используется в качестве теплоносителя, включающий способ обработки натрия, соответствующий изобретению.
В соответствии с одним из вариантов изобретения, такой способ промывки указанной кассеты включает следующие стадии:
- помещение указанной кассеты в контейнер, пригодный для промывки указанной кассеты;
- нагнетание в указанный контейнер раствора соли карбоксилата или аминокарбоксилата с тем, чтобы погрузить указанную кассету в указанный раствор;
- циркуляция указанного раствора в указанном контейнере с тем, чтобы экстрагировать водород, образовавшийся в указанном контейнере, при этом, водород образуется в ходе реакции натрия с указанным раствором.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, контейнер представляет собой промывочную камеру.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, способ промывки указанной кассеты включает предшествующую стадию регулировки температуры указанной кассеты, помещенной в указанный контейнер, до нагнетания указанного раствора.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, стадию регулировки температуры осуществляют путем продувки охлаждающим газом, возможно азотом, подаваемым в указанный контейнер.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, способ промывки указанной кассеты включает стадию промывки, возможно водой, указанной кассеты и указанного контейнера, после стадии циркуляции указанного раствора в указанном контейнере.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, способ промывки включает стадию сушки после указанной стадии промывки, возможно водой, указанной кассеты и указанного контейнера.
Изобретение и другие его преимущества станут более понятны по прочтении нижеследующего описания, не имеющего ограничительного характера, и благодаря прилагаемым чертежам, на которых:
на фиг. 1 показан ядерный реактор на быстрых нейтронах RNR-Na;
фиг. 2а и 2b поясняют различие в характере изменения относительного динамического давления как функции времени в ходе обработки натрия, соответственно, раствором, представляющим собой чистую воду, и раствором, содержащим ацетат лития;
- на фиг. 3 показано устройство, позволяющее осуществлять измерения, предназначенные для регулирования реакции натрий-вода, отображаемой на фиг. 2а и 2b.
В соответствии с настоящим изобретением, способ обработки натрия раствором, содержащим соль определенного типа, позволяет снизить скорость выделения энергии в ходе реакции (1), представленной выше. Заявителем было замечено, что добавление карбоксилата или аминокарбоксилата в воду позволяет уменьшить скорость реакции в воде и, таким образом, скорость выделения энергии в ходе этой реакции, а, следовательно, и величину соответствующего пика динамического сверхдавления.
Например, на фиг. 2а и 2b показано различие в характере изменения относительного динамического давления как функции времени в ходе обработки натрия, соответственно, раствором, представляющим собой чистую воду, и раствором, содержащим ацетат лития. Более конкретно, изменение относительного динамического давления (выраженного в барах) 700 мл чистой воды, содержащей 1,8 г натрия, при 30°С в камере измеряли как функцию времени (выраженного в секундах) (фиг. 2а). Для сравнения изменение относительного динамического давления (выраженного в барах) 700 мл водного раствора ацетата лития с концентрацией 3 моль/л, содержащего 2 г натрия, при 30°С в камере также измеряли как функцию времени (выраженного в секундах) (фиг. 2b). Кривая фигуры 2b явно демонстрирует отсутствие пика сверхдавления, который есть на кривой фигуры 2а. Таким образом, показано, что в случае присутствия соли - ацетата лития - в надлежащей концентрации пик сверхдавления больше не наблюдается, имеет место только повышение статического давления, связанное с образованием газообразного водорода, то есть, приблизительно, 0,35 бар при наличии образца натрия 2 г, таким образом, соль этого типа оказывает положительное влияние на замедление реакции между натрием и водой.
На фиг. 3 показано разработанное Заявителем устройство, позволяющее регулировать реакцию натрий-вода (SWR) и осуществлять измерения относительного динамического давления, результаты которых приведены на фиг. 2а и 2b. Более конкретно, данное устройство включает ковш, в котором находится натрий 10: этот ковш образован небольшим сетчатым контейнером, расположенным на конце стержня, который позволяет быстро погружать образец натрия определенного веса и формы в водный раствор соли и удерживать натрий в водном растворе соли. Манометр 11 предназначен для измерения давления. Водный раствор, который может содержать или не содержать соль, до начала испытания помещают в химический реактор 13, оборудованный магнитной мешалкой 14, обеспечивающей надлежащую гомогенность указанного раствора. Возможно наличие входного/выходного отверстия 12 для инертного газа для проведения анализа газов на выходе.
В контексте ядерных реакторов, в которых в качестве теплоносителя используется натрий, особенно выгодно использование описанного выше явления при обработке натрия, прилипшего к стенкам кассеты, или, в более общем смысле, элементов, отличных от омываемых натрием кассет, водными растворами, содержащими соли настоящего изобретения.
Вообще, способ настоящего изобретения открывает возможность обработки и пленок, и скоплений натрия с целью промывки покрытых натрием элементов.
В данном контексте используемые растворы солей могут быть растворами:
- ацетата лития или ацетата калия или ацетата натрия с концентрацией, предпочтительно, менее 3 моля/л;
- аминокарбоксилата, включая этилендиаминтетраацетат тетранатрия с концентрацией, предпочтительно, менее 0,1 моля/л.
Для конкретного случая топливных кассет RNR-Na способ обработки натрия, соответствующий изобретению, открывает возможность получения следующих положительных эффектов:
- обработки путем быстрого погружения, которая может быть проведена независимо от геометрии кассеты;
- обработки всех типов кассет (т.е., даже тех, которые включают снижающие давление элементы в основании кассеты), остаточная энергия которых превышает 1 кВт или даже превышает 10 кВт: действительно, уменьшение скорости обработки натрия посредством использования вышеупомянутых солей позволяет ограничить разрушительное действие сверхдавления и, следовательно, увеличить скорость погружения. В таком случае процесс погружения становится совместимым с функцией охлаждения кассет, как указано при описании промывки путем медленного погружения;
- увеличения скорости обработки кассет, поскольку она осуществляется одним способом, а погружение происходит быстро.
По существу, благодаря настоящему изобретению, в данном контексте становится возможным сведение к минимуму времени обработки и, следовательно, повышение загруженности реактора и/или сведение к минимуму капиталовложений в реактор путем уменьшения числа камер, необходимых для промывки. При этом также повышается уровень безопасности, так как больше нет необходимости в жестком регулировании скорости погружения.
Далее изобретение описано более подробно на примере промывки топливной кассеты, однако, оно также применимо в случае любого другого элемента, омываемого натрием, который нужно удалить.
Пример способа промывки топливной кассеты с использованием способа обработки натрия настоящего изобретения в промывочной камере (контейнере)
В соответствии с первой стадией, кассету помещают в промывочную камеру, затем указанную промывочную камеру закрывают и проводят ее проверку на герметичность.
В соответствии со второй стадией, через кассету продувают инертный газ (возможно, азот N2), чтобы убедиться, что она не закупорена.
В соответствии с третьей стадией, проводят операцию по охлаждению кассеты. Для этого кассету продувают азотом, охлаждая ее путем принудительной конвекции до температуры около 150°С.
В соответствии с четвертой стадией, когда температура достигает уровня, совместимого с проведением операции погружения, включают насос, нагнетающий в промывочную камеру раствор соли. Обработку контролируют посредством гигрометрических параметров, образованию водорода и температуре газообразных продуктов.
Раствор солей готовят заранее в аппарате для проведения реакций, емкости которого достаточно для погружения кассеты целиком. Температура равна, приблизительно, 20°С. Выбранную соль растворяют в воде в данном аппарате при помощи эффективного перемешивающего устройства. Например, чтобы приготовить 3М раствор ацетата натрия объемом, примерно, 0,5 м3, в аппарат с мешалкой непрерывно вводят массу, примерно, 123 кг.
В соответствии с пятой стадией, организуют циркуляцию раствора соли при помощи надлежащего насоса до тех пор, пока выделение водорода не станет равным нулю.
В соответствии с шестой стадией, осуществляют операцию опорожнения промывочной камеры в обеспечиваемый с этой целью резервуар жидких отходов.
В соответствии с седьмой стадией, осуществляют операцию споласкивания кассеты и промывочной камеры. Для проведения этой операции камеру погружают в чистую воду со скоростью от 600 до 1200 см/мин, затем проводят операцию рециркуляции. Следует отметить, что для сведения к минимуму количества жидких отходов, образующихся на этой установке, вода после споласкивания может быть использована на стадии обработки следующей кассеты. Эффективность споласкивания можно контролировать путем измерения электропроводности жидких отходов.
В соответствии с восьмой стадией, камеру опорожняют в аппарат для проведения реакций.
В соответствии с девятой стадией, проводят операцию сушки камеры, кассету перед выемкой из камеры охлаждают, обдувая сухим азотом; эта операция сопровождается измерением гигрометрических параметров.
Claims (16)
1. Способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, путем погружения в водный раствор соли, отличающийся тем, что указанный раствор представляет собой раствор карбоксилата или аминокарбоксилата.
2. Способ обработки натрия путем погружения по п. 1, отличающийся тем, что указанный раствор представляет собой раствор ацетата.
3. Способ обработки натрия путем погружения по п. 2, отличающийся тем, что указанный раствор представляет собой раствор ацетата лития, или ацетата натрия, или ацетата калия.
4. Способ обработки натрия путем погружения по п. 2 или 3, отличающийся тем, что концентрация раствора ацетата меньше или равна 3 моль/л.
5. Способ обработки натрия путем погружения по п. 1, отличающийся тем, что указанный раствор представляет собой раствор аминокарбоксилата, который может являться раствором этилендиаминтетраацетата тетранатрия.
6. Способ обработки натрия путем погружения по п. 5, отличающийся тем, что концентрация указанного раствора меньше или равна 0,1 моль/л.
7. Способ промывки омываемого натрием элемента ядерного реактора от осаждений натрия, отличающийся тем, что он включает способ обработки натрия по одному из предшествующих пунктов и включает погружение указанного омываемого натрием элемента в указанный раствор карбоксилата или аминокарбоксилата.
8. Способ промывки по п. 7, отличающийся тем, что омываемый натрием элемент представляет собой элемент, присутствующий в охлаждаемом натрием ядерном реакторе или в установке обработки натрия, при этом указанный элемент, возможно, является промежуточным теплообменником, насосом или баком, резервуаром, наружной камерой хранения.
9. Способ промывки топливной кассеты ядерного реактора, в котором натрий используется в качестве теплоносителя, отличающийся тем, что он включает способ обработки натрия по одному из пп. 1-6 и включает следующие стадии:
- помещение указанной кассеты в контейнер, пригодный для промывки указанной кассеты;
- нагнетание в указанный контейнер раствора карбоксилата или аминокарбоксилата с тем, чтобы погрузить указанную кассету в указанный раствор;
- циркуляция указанного раствора в указанном контейнере с тем, чтобы экстрагировать водород, образовавшийся в указанном контейнере, при этом водород образуется в ходе реакции натрия с указанным раствором.
10. Способ промывки по п. 9, отличающийся тем, что он включает предшествующую стадию регулировки температуры указанной кассеты, помещенной в указанный контейнер, до нагнетания указанного раствора.
11. Способ промывки по п. 10, отличающийся тем, что стадию регулировки температуры осуществляют путем продувки нереакционноспособным охлаждающим газом, возможно азотом, подаваемым в указанный контейнер.
12. Способ промывки по п. 9, отличающийся тем, что он включает стадию промывки, возможно водой, указанной кассеты и указанного контейнера после стадии циркуляции указанного раствора в указанном контейнере.
13. Способ промывки по п. 12, отличающийся тем, что он включает стадию сушки после указанной стадии промывки, возможно водой, указанной кассеты и указанного контейнера.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1450520 | 2014-01-22 | ||
| FR1450520A FR3016537B1 (fr) | 2014-01-22 | 2014-01-22 | Procede de traitement du sodium par une solution de sel aqueux et procede de lavage d'assemblage de combustible de reacteur nucleaire utilisant ledit procede de traitement |
| PCT/EP2015/051158 WO2015110480A1 (fr) | 2014-01-22 | 2015-01-21 | Procede de traitement du sodium par une solution de sel aqueux et procede de lavage d'assemblage de combustible de reacteur nucleaire utilisant ledit procede de traitement |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016133261A RU2016133261A (ru) | 2018-03-02 |
| RU2016133261A3 RU2016133261A3 (ru) | 2018-08-09 |
| RU2682639C2 true RU2682639C2 (ru) | 2019-03-19 |
Family
ID=50976766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016133261A RU2682639C2 (ru) | 2014-01-22 | 2015-01-21 | Способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, и способ промывки топливной кассеты ядерного реактора с использованием указанного способа обработки |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3097049B1 (ru) |
| JP (1) | JP6599866B2 (ru) |
| FR (1) | FR3016537B1 (ru) |
| RU (1) | RU2682639C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015110480A1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729548A (en) * | 1969-07-31 | 1973-04-24 | Du Pont | Process for safely reacting active metals |
| US4017952A (en) * | 1973-11-09 | 1977-04-19 | Hitachi, Ltd. | Method for disassembling and repairing a sodium-handling apparatus |
| RU2097853C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1997-11-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Способ удаления отложений с поверхности радиационноопасного оборудования |
| US5732363A (en) * | 1994-10-27 | 1998-03-24 | Jgc Corporation | Solidifying material for radioactive wastes, process for solidifying radioactive wastes and solidified product |
| RU2123210C1 (ru) * | 1997-05-05 | 1998-12-10 | Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов | Способ отмывки оборудования реактора от натрия |
| RU2138867C1 (ru) * | 1998-07-07 | 1999-09-27 | Государственный научный центр РФ "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Способ отмывки оборудования от натрия |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3348919A (en) * | 1964-01-17 | 1967-10-24 | Colgate Palmolive Co | Process for producing hydrogen from finely divided metals and water at ambient temperatures |
| JPS5171301A (ja) * | 1974-12-18 | 1976-06-21 | Hitachi Ltd | Kinzokunatoriumushokikino senjohoho |
| JPS57206900A (en) * | 1981-06-15 | 1982-12-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Cleaning system of instrument contaminated with sodium |
| JPS5896300A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | 株式会社東芝 | ナトリウム汚染機器類の洗浄システム |
| JPH06100675B2 (ja) * | 1985-12-02 | 1994-12-12 | 川崎重工業株式会社 | 高速増殖炉における使用済燃料の洗浄方法 |
| JP2942252B1 (ja) * | 1998-08-21 | 1999-08-30 | 核燃料サイクル開発機構 | 放射性アルコール廃液の処理方法及びそれに用いる装置 |
| JP2003121593A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-04-23 | Toshiba Corp | 金属ナトリウムの洗浄方法および装置 |
| FR2933087B1 (fr) * | 2008-06-25 | 2012-01-13 | Unither Dev | Suspension colloidale generatrice d'hydrogene. |
-
2014
- 2014-01-22 FR FR1450520A patent/FR3016537B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-01-21 EP EP15704470.2A patent/EP3097049B1/fr active Active
- 2015-01-21 JP JP2016537490A patent/JP6599866B2/ja active Active
- 2015-01-21 RU RU2016133261A patent/RU2682639C2/ru active
- 2015-01-21 WO PCT/EP2015/051158 patent/WO2015110480A1/fr active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729548A (en) * | 1969-07-31 | 1973-04-24 | Du Pont | Process for safely reacting active metals |
| US4017952A (en) * | 1973-11-09 | 1977-04-19 | Hitachi, Ltd. | Method for disassembling and repairing a sodium-handling apparatus |
| US5732363A (en) * | 1994-10-27 | 1998-03-24 | Jgc Corporation | Solidifying material for radioactive wastes, process for solidifying radioactive wastes and solidified product |
| RU2097853C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1997-11-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Способ удаления отложений с поверхности радиационноопасного оборудования |
| RU2123210C1 (ru) * | 1997-05-05 | 1998-12-10 | Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов | Способ отмывки оборудования реактора от натрия |
| RU2138867C1 (ru) * | 1998-07-07 | 1999-09-27 | Государственный научный центр РФ "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Способ отмывки оборудования от натрия |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A.R. LAKSHMANAN et al., A novel method of non-violent dissolution of sodium metal in a concentrated aqueous solution of Epsom salt, Journal of Solid State Chemistry, 2004, n. 177, pp. 3460-3468. * |
| A.R. LAKSHMANAN et al., A novel method of non-violent dissolution of sodium metal in a concentrated aqueous solution of Epsom salt, Journal of Solid State Chemistry, 2004, n. 177, pp. 3460-3468. F.J. KENESHEA et al., Sodium conversion experiments in the inert carrier process demonstration plant, Nuclear and chemical waste management, 1983, vol. 4, pp. 189-199. * |
| F.J. KENESHEA et al., Sodium conversion experiments in the inert carrier process demonstration plant, Nuclear and chemical waste management, 1983, vol. 4, pp. 189-199. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6599866B2 (ja) | 2019-10-30 |
| RU2016133261A (ru) | 2018-03-02 |
| WO2015110480A1 (fr) | 2015-07-30 |
| FR3016537B1 (fr) | 2016-02-12 |
| EP3097049A1 (fr) | 2016-11-30 |
| FR3016537A1 (fr) | 2015-07-24 |
| RU2016133261A3 (ru) | 2018-08-09 |
| JP2017512976A (ja) | 2017-05-25 |
| EP3097049B1 (fr) | 2020-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107112055B (zh) | 熔融核燃料盐以及相关的系统和方法 | |
| HUE035234T2 (hu) | Integrált sóolvadékos nukleáris reaktor | |
| US10453576B2 (en) | Chemical process for primary system material passivation during hot functional testing of nuclear power plants | |
| CN109313945B (zh) | 核燃料盐 | |
| RU2682639C2 (ru) | Способ обработки натрия, осажденного на элементах ядерного реактора, и способ промывки топливной кассеты ядерного реактора с использованием указанного способа обработки | |
| RU2671844C1 (ru) | Способ длительного хранения отработавшего ядерного топлива и бак расхолаживания и хранения для его реализации | |
| TWI446364B (zh) | 在核子設備中操作反應器的方法 | |
| KR20220037238A (ko) | 용융염 원자로 장치 | |
| US20170294242A1 (en) | In situ probe for measurement of liquidus temperature in a molten salt reactor | |
| Ignat’ev et al. | Investigation of the corrosion resistance of nickel-based alloys in fluoride melts | |
| CN114609184A (zh) | 放射性材料高温蒸汽氧化试验装置及其使用方法 | |
| RU2596163C2 (ru) | Способ отжига активной зоны ядерного реактора и ядерный реактор | |
| Jian-hui et al. | Influence of Xe-135 Dynamic Behavior on Core Operation Safety for a Molten Salt Reactor | |
| JP6220294B2 (ja) | 原子力発電プラントの防食方法 | |
| Alekseev et al. | Calculation of impurity mass transfer in cold traps with sodium cooling | |
| US20220102019A1 (en) | Chemical decontamination method | |
| RU2550092C2 (ru) | Способ длительного хранения отработавшего ядерного топлива | |
| JP5763520B2 (ja) | 原子力プラント構成部材の洗浄方法 | |
| JP2005003597A (ja) | 加圧水型原子力発電プラントの一次冷却水系混床式脱塩塔の強酸性陽イオン交換樹脂の性能評価方法 | |
| JP2006194738A (ja) | 加圧水型原子力発電プラントの一次冷却水系脱塩塔のスルホン酸型陽イオン交換樹脂の性能評価方法 | |
| RU2234753C1 (ru) | Способ останова энергетического ядерного реактора | |
| Tucker et al. | When You Run Out of Oomph | |
| Arkhipov et al. | Hysteresis in Coolant Radiolysis in a Pressurized-Water Reactor and its Effect on the Critical Hydrogen Concentration | |
| Kim et al. | A study on the Stress Corrosion Cracking reduction method of Steam Generator secondary side of KSNP | |
| Gastaldi et al. | Sodium cleaning in Phenix steam generator modules |