RU2785806C1 - Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants - Google Patents
Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785806C1 RU2785806C1 RU2022109687A RU2022109687A RU2785806C1 RU 2785806 C1 RU2785806 C1 RU 2785806C1 RU 2022109687 A RU2022109687 A RU 2022109687A RU 2022109687 A RU2022109687 A RU 2022109687A RU 2785806 C1 RU2785806 C1 RU 2785806C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- zinc oxide
- organizing
- power plants
- coolant
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000007793 ph indicator Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001681 protective Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 102200052313 POLD1 G21C Human genes 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерным реакторам с водным теплоносителем, а именно: к способам организации водно-химического режима на действующих и проектируемых ядерных энергетических установках различного типа.The invention relates to nuclear reactors with a water coolant, namely: to methods for organizing the water-chemical regime at existing and planned nuclear power plants of various types.
Одним из перспективных способов коррекционной обработки водных теплоносителей ядерных реакторов, в том числе на АЭС с реакторами ВВЭР, BWR, PWR, АСММ, РБМК, является микродозирование цинка, с целью повышения их эксплуатационной и экологической безопасности за счет подавления процессов коррозии и трещинообразования, улучшения радиационной обстановки при обслуживании реакторного оборудования, сокращения отходов и вредных выбросов в окружающую среду.One of the promising methods for corrective treatment of water coolants of nuclear reactors, including those at nuclear power plants with VVER, BWR, PWR, ASMM, RBMK reactors, is zinc microdosing, in order to increase their operational and environmental safety by suppressing corrosion and cracking processes, improving radiation conditions during the maintenance of reactor equipment, reduction of waste and harmful emissions into the environment.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ организации водно-химического режима теплоносителя на энергетических установках, предусматривающий введение оксида цинка в водный теплоноситель в виде агрегативно-устойчивого коллоидного раствора (патент РФ №2490733, кл. G21C 7/022, опублик. 20.08.2013).The closest in terms of essential features is a method for organizing the water-chemical regime of a coolant at power plants, which involves the introduction of zinc oxide into the water coolant in the form of an aggregation-resistant colloidal solution (RF patent No. 2490733, class G21C 7/022, published on 20.08.2013 ).
Согласно вышеуказанному способу концентрация оксида цинка в коллоидном растворе, предназначенном для дозирования в водный теплоноситель, должна достигать величины не более 0,5 мг/дм3. Недостатками данного изобретения являются очень низкая концентрация оксида цинка в коллоидном растворе, обусловленная, в первую очередь, недостаточно высокой чистотой исходной воды и наличием в водной суспензии частиц оксида цинка большого размера (со средним диаметром 267 нм), а также низкой удельной поверхностью частиц (4 м2/г), что приводит к необходимости приготовления и дозирования большого количества коллоидного раствора для получения нужной концентрации цинка в водном теплоносителе. Это обуславливает повышение габаритных размеров и металлоемкости оборудования (баков для подготовки и хранения коллоидного раствора), дополнительных площадях технологических помещений на АЭС для размещения этого оборудования, что, в свою очередь, ведет к росту капитальных затрат на строительство и эксплуатацию АЭС, а также - к снижению рентабельности АЭС,According to the above method, the concentration of zinc oxide in a colloidal solution intended for dosing into an aqueous coolant should reach a value of not more than 0.5 mg/DM 3 . The disadvantages of this invention are the very low concentration of zinc oxide in the colloidal solution, primarily due to the insufficiently high purity of the source water and the presence of large zinc oxide particles in the aqueous suspension (with an average diameter of 267 nm), as well as the low specific surface area of the particles (4 m 2 /g), which leads to the need to prepare and dose a large amount of colloidal solution to obtain the desired concentration of zinc in the water coolant. This causes an increase in the overall dimensions and metal consumption of equipment (tanks for the preparation and storage of a colloidal solution), additional areas of process rooms at NPPs to accommodate this equipment, which, in turn, leads to an increase in capital costs for the construction and operation of NPPs, as well as to decrease in the profitability of nuclear power plants,
Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности и радиационной безопасности АЭС с ядерными реакторами с водным теплоносителем.The objective of the present invention is to improve the efficiency and radiation safety of nuclear power plants with water-cooled nuclear reactors.
Техническим результатом, который будет получен при использовании настоящего изобретения, является формирование на поверхностях первых контуров ядерных реакторов с водным теплоносителем сплошной и устойчивой в условиях эксплуатации защитной пленки цинк-содержащей шпинели, благодаря которой снижаются процессы сплошной коррозии и коррозионного растрескивания трубопроводов контура циркуляции теплоносителя, а также уменьшается образование радиоактивных продуктов коррозии в водном теплоносителе, и, соответственно, - накопление радиоактивных отходов.The technical result that will be obtained using the present invention is the formation of a continuous and stable protective film of zinc-containing spinel on the surfaces of the first circuits of nuclear reactors with an aqueous coolant, due to which the processes of continuous corrosion and corrosion cracking of pipelines of the coolant circulation circuit are reduced, and the formation of radioactive corrosion products in the water coolant is also reduced, and, accordingly, the accumulation of radioactive waste.
Технический результат достигается тем, что в способе организации водно-химического режима теплоносителя на энергетических установках, предусматривающем введение оксида цинка в водный теплоноситель в виде агрегативно-устойчивого коллоидного раствора, сначала для получения водной суспензии приготавливают химически обессоленную воду с удельной электрической проводимостью не более 1 мкСм/см, водородным показателем рН в диапазоне 6-8, которая проходит механическую фильтрацию, затем ее смешивают с мелкодисперсным порошком оксида цинка с удельной поверхностью более 15 м2/г, полученную суспензию затем подвергают ультразвуковой обработке и последующей очистке от крупных частиц до получения агрегативно-устойчивого коллоидного раствора с частицами оксида цинка размером не более 0,35 мкм и концентрацией оксида цинка в диапазоне от 0,1 г/дм3 до 2,5 г/дм3.The technical result is achieved by the fact that in the method of organizing the water-chemical mode of the coolant at power plants, which involves the introduction of zinc oxide into the water coolant in the form of an aggregation-stable colloidal solution, first, chemically desalted water with a specific electrical conductivity of not more than 1 μS is prepared to obtain an aqueous suspension /cm, pH in the range of 6-8, which undergoes mechanical filtration, then it is mixed with a fine powder of zinc oxide with a specific surface area of more than 15 m 2 /g, the resulting suspension is then subjected to ultrasonic treatment and subsequent purification from large particles to obtain aggregate - stable colloidal solution with zinc oxide particles no larger than 0.35 µm and zinc oxide concentration in the range from 0.1 g/dm 3 to 2.5 g/dm 3 .
Также технический результат достигается благодаря тому, что приготавливаемую на обессоливающей установке воду подвергают механической очистке от частиц размером более 1 мкм.Also, the technical result is achieved due to the fact that the water prepared at the desalination plant is subjected to mechanical purification from particles larger than 1 micron.
Кроме того, технический результат достигается тем, что в химически обессоленную воду засыпают мкм мелкодисперсный порошок оксида цинка с размером частиц не более 40 мкм, приготовленный по технологии, обеспечивающей достаточно высокую растворимость его в воде, а очистку водной суспензии от крупных частиц оксида цинка производят путем центрифугирования.In addition, the technical result is achieved by the fact that micron finely dispersed zinc oxide powder with a particle size of not more than 40 microns is poured into chemically desalted water, prepared using a technology that ensures its sufficiently high solubility in water, and purification of the aqueous suspension from large particles of zinc oxide is carried out by centrifugation.
Заявленный способ поясняется на следующем примере.The claimed method is illustrated by the following example.
Агрегативно-устойчивый раствор оксида цинка приготавливается по следующей технологии.Aggregatively stable solution of zinc oxide is prepared according to the following technology.
Сначала, например, на обессолевающей установке, приготавливают химически обессоленную воду с удельной электрической проводимостью не более 1 мкСм/см и водородным показателем рН в диапазоне 6-8 и пропускают ее через механический фильтр. При механической очистке из приготовляемой воды желательно удалить все взвешенные частицы крупнее 1 мкм. В результате этого исключается образование активных центров возможной коагуляции коллоидных частиц и получают обессоленную воду высокой чистоты, содержащую минимальное количество загрязнений, что способствует повышению агрегативной устойчивости получаемого коллоидного раствора. Затем в приготовленную воду для получения водной суспензии насыпают мелкодисперный порошок оксида цинка, предпочтительно, с размером частиц не более 40 мкм и с удельной поверхностью дисперсных частиц не менее 15 м2/г, при которой обеспечивается растворимость оксида цинка в воде и становится возможным получить высокую концентрацию агрегативно-устойчивого раствора. После этого водную суспензию подвергают ультразвуковой обработке и последующей очистке от крупных частиц оксида цинка более 0,35 мкм, например, путем центрифунгирования. По окончанию этой процедуры коллоидный раствор с концентрацией оксида цинка в диапазоне от 0,1 г/дм3 до 2,5 г/дм3 дозируют в водный теплоноситель, что приводит к уменьшению скорости коррозионных процессов и загрязнения теплоносителя радиоактивными продуктами коррозии. Выбор граничных значений концентрации оксида цинка в коллоидном растворе обусловлен тем, что при значении концентрации оксида цинка более 2, 5 г/дм3 коллоидный раствор становится агрегативно неустойчивым, а при значениях концентрации оксида цинка в коллоидном растворе менее 0, 1 г/дм3 в десятки раз возрастают затраты на создание коллоидного раствора, увеличиваются габариты и металлоемкость оборудования для его получения, хранения и дозирования, соответственно, увеличиваются площади под это оборудование на АЭС, что делает нерентабельным применение заявленного способа.First, for example, in a desalination plant, chemically desalted water is prepared with a specific electrical conductivity of not more than 1 μS/cm and a pH in the range of 6-8, and it is passed through a mechanical filter. During mechanical purification, it is desirable to remove all suspended particles larger than 1 micron from the prepared water. As a result, the formation of active centers of possible coagulation of colloidal particles is excluded and demineralized water of high purity is obtained, containing a minimum amount of pollution, which contributes to an increase in the aggregative stability of the resulting colloidal solution. Then, finely dispersed zinc oxide powder is poured into the prepared water to obtain an aqueous suspension, preferably with a particle size of not more than 40 μm and with a specific surface area of dispersed particles of at least 15 m 2 /g, which ensures the solubility of zinc oxide in water and makes it possible to obtain high concentration of an aggregate-resistant solution. After that, the aqueous suspension is subjected to ultrasonic treatment and subsequent purification from large particles of zinc oxide more than 0.35 μm, for example, by centrifugation. At the end of this procedure, a colloidal solution with a zinc oxide concentration in the range from 0.1 g/dm 3 to 2.5 g/dm 3 is dosed into the water coolant, which leads to a decrease in the rate of corrosion processes and contamination of the coolant with radioactive corrosion products. The choice of boundary values for the concentration of zinc oxide in a colloidal solution is due to the fact that when the concentration of zinc oxide is more than 2.5 g / dm 3 , the colloidal solution becomes aggregatively unstable, and when the concentration of zinc oxide in the colloidal solution is less than the costs of creating a colloidal solution increase tenfold, the dimensions and metal consumption of equipment for its production, storage and dosing increase, respectively, the area for this equipment at nuclear power plants increases, which makes the application of the claimed method unprofitable.
Таким образом, данное изобретение позволяет повысить экономичность и радиационную безопасность АЭС с ядерными реакторами с водным теплоносителем.Thus, this invention improves the efficiency and radiation safety of nuclear power plants with water-cooled nuclear reactors.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785806C1 true RU2785806C1 (en) | 2022-12-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2120143C1 (en) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Water chemistry organizing process |
| RU2190268C2 (en) * | 2000-09-27 | 2002-09-27 | Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина | Method for maintaining power installation water chemistry |
| RU2490733C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Preparation method of water chemical mode of heat carrier at power plants |
| WO2018027030A2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Dominion Engineering, Inc. | Suppression of radionuclide deposition on nuclear power plant components |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2120143C1 (en) * | 1998-03-26 | 1998-10-10 | Анискин Юрий Николаевич | Water chemistry organizing process |
| RU2190268C2 (en) * | 2000-09-27 | 2002-09-27 | Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина | Method for maintaining power installation water chemistry |
| RU2490733C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Preparation method of water chemical mode of heat carrier at power plants |
| WO2018027030A2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | Dominion Engineering, Inc. | Suppression of radionuclide deposition on nuclear power plant components |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060041176A1 (en) | Chemical decontamination method and treatment method and apparatus of chemical decontamination solution | |
| US20180102194A1 (en) | Decontamination method reducing radioactive waste remarkably and a kit therefor | |
| CN101962216A (en) | Method for removing harmful algae in water body by adopting electro-Fenton | |
| CN105688853A (en) | Selective adsorbent for caesium and preparation method of selective adsorbent | |
| EP1487748B1 (en) | Electrochemical process for decontamination of radioactive materials | |
| US20220277865A1 (en) | Nuclear Reactor Assemblies, Nuclear Reactor Target Assemblies, and Nuclear Reactor Methods | |
| RU2785806C1 (en) | Method for organizing the water-chemical regime of the coolant at power plants | |
| JP6005548B2 (en) | Precious metal injection method for boiling water nuclear power plant | |
| US3091592A (en) | Hydrous oxide sols | |
| EP0790621B1 (en) | A method of preventing the deposition of radioactive corrosion products in nuclear plants | |
| CN109865537A (en) | A kind of calcium alginate-copper ferrocyanide compound ion exchanger and preparation method thereof | |
| US3280011A (en) | Preparation of thoria sols by electrodialysis | |
| DE69400559T2 (en) | Method and device for the electrochemical etching of metallic materials, in particular the inside of the bottoms of nuclear reactor vessels | |
| US3097175A (en) | Stable silica-clad thoria sols and their preparation | |
| US11342092B2 (en) | Electrolyte for electrochemical decontamination and preparation method and application thereof | |
| CN110589939B (en) | Three-dimensional funnel type electric Fenton device and degradation-resistant organic wastewater treatment method | |
| RU2490733C1 (en) | Preparation method of water chemical mode of heat carrier at power plants | |
| US3325419A (en) | Aqueous thoria-urania sol | |
| US3151085A (en) | Method for the preparation of metal oxide sols | |
| US3164554A (en) | Sols of actinide metal oxides | |
| JP2015081891A (en) | Method and apparatus for purifying nuclear-power-generation used fuel pool water, and method and apparatus for treating used fuel pool water | |
| Van Nguyen et al. | The effects of hydrogen peroxide solution and ultrasound on the dissolution of electrodeposited uranium oxide | |
| Afonso et al. | Reductive dissolution of neutron-and gamma-irradiated magnetite | |
| USRE27697E (en) | Sols of actinide metal oxides | |
| KR102100873B1 (en) | Decontamination method with reduced radioactive waste |