SE503114C2 - Method of operation of nuclear power plants - Google Patents
Method of operation of nuclear power plantsInfo
- Publication number
- SE503114C2 SE503114C2 SE9402961A SE9402961A SE503114C2 SE 503114 C2 SE503114 C2 SE 503114C2 SE 9402961 A SE9402961 A SE 9402961A SE 9402961 A SE9402961 A SE 9402961A SE 503114 C2 SE503114 C2 SE 503114C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- water
- reactor
- added
- alkalizing agent
- steam
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
- G21C17/0225—Chemical surface treatment, e.g. corrosion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
- G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
- G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
10 15 20 25 30 35 503114 2 dukter i nämnda cirkulationskretsar. Bland annat uppkommer korrosionsprodukter i form av oxider innehällande en eller flera av de metaller som ingär i konstruktionsmaterial som förekommer i cirkulationskretsen, säsom framförallt järn men även nickel, kobolt, krom, koppar, titan, molybden, wolfram, zink, mangan och zirkonium. Dessutom kan föroreningar komma in i cirkulationskretsarna genom läckage. I det fall att en reaktortank med kärnbränsle ingar i cirkulationskretsen blir korrosionsprodukterna radioaktiva. För att i anslutning till reaktorn minska lösligheten av korrosionsprodukter och därigenom undertrycka upplösning av korrosionprodukter vilka avsatt sig eller bildats pä exempelvis bränsleelement i reaktortanken samt undertrycka fortsatt korrosion höjes pH- värdet hos det i reaktortanken befintliga vattnet, reaktorvattnet. 10 15 20 25 30 35 503114 2 ducts in said circuits. Among other things, arises corrosion products in the form of oxides containing one or several of the metals included in construction materials such as occurs in the circulatory system, such as mainly iron but also nickel, cobalt, chromium, copper, titanium, molybdenum, tungsten, zinc, manganese and zirconium. In addition, contaminants can come into the circulation circuits through leakage. In the event that one reactor tank with nuclear fuels in the circulation circuit becomes the corrosion products are radioactive. To in connection with the reactor reduce the solubility of corrosion products and thereby suppressing the dissolution of corrosion products which deposited or formed on, for example, fuel elements in reactor tank and suppressing continued corrosion raises the pH the value of the water present in the reactor tank, the reactor water.
En sädan pH-höjning erhälles företrädesvis genom tillsats av ett alkaliseringsmedel. Till följd av den höga vattentempe- ratur som räder i en kokvattenreaktor och den förängning som sker i och i anslutning till att värme alstras i denna är det en fördel att använda icke-flyktiga alkaliseringsmedel.Such a pH increase is preferably obtained by adding an alkalizing agent. Due to the high water temperature ration which resides in a boiling water reactor and the narrowing which occurs in and in connection with heat generated in this is it is an advantage to use non-volatile alkalizing agents.
Därmed mäste den anrikning av ett icke-flyktigt alkalise- ringsmedel som uppkommer till följd av föràngningen i och i anslutning till reaktorn beaktas sä att ej alkaliseringen av reaktorvattnet där blir sä kraftig att alkaliseringsmedel fälls ut i reaktorn eller att miljön i reaktorn pä annat sätt göres korrosiv. För kraftig alkalisering av vattnet till följd av att alkaliseringsmedlet anrikas i samband med förängningen kan således resultera i att korrosionsskador uppkommer pä bränsleinkapslingen liksom i att en ökad upplösning sker av korrosionsprodukter vilka avsatt sig pä eller bildats i eller i anslutning till reaktorn. Dessutom finns det en risk att om en mindre läcka uppstár i de tryckbärande systemen kommer det heta vattnet, som företrä- desvis har en temperatur överstigande lOO°C, att förängas vid utträdet ur systemet med följd av att alkaliseringen ökas och att alkaliseringsmedlet fälls ut till följd av inkokningen. 10 15 20 25 30 35 503% 114 3 I en cirkulationskrets innefattande en kårnreaktor. där en bränslehärd i form av ett eller flera i en vattenfyld tank anordnade bränsleelement alstrar värme som utnyttjas för produktion av ånga, leder en för kraftig alkalisering i samband med förängning av vatten i eller i anslutning till bränslehärden till att radioaktiva korrosionsprodukter vilka bildats och/eller deponerats på bränsleelementen upplöses och med vattnet föres ut i cirkulationskretsen, varigenom strålningsnivån i anslutning till cirkulationskretsen ökar.Thus, it must enrich a non-volatile alkalizing agent. remedies arising from the evaporation in and in connection to the reactor is taken into account so that not the alkalization of the reactor water there becomes so strong that alkalizing agent precipitates in the reactor or that the environment in the reactor otherwise way is made corrosive. Too strong alkalization of the water due to the enrichment of the alkalizing agent in connection with the elongation can thus result in corrosion damage occurs on the fuel enclosure as well as in that an increased dissolution occurs by corrosion products which have deposited on or formed in or adjacent to the reactor. In addition there is a risk that if a minor leak occurs in the pressure-bearing systems, the hot water, which is preferred moreover, a temperature in excess of 100 ° C has to be extended upon exit from the system due to the alkalization increased and that the alkalizing agent precipitates as a result of the cooking. 10 15 20 25 30 35 1143% 114 3 In a circulating circuit comprising a nuclear reactor. where one fuel core in the form of one or more in a water-filled tank arranged fuel elements generate heat that is used for production of steam, leads to excessive alkalization in in connection with the narrowing of water in or adjacent to the fuel core to radioactive corrosion products which formed and / or deposited on the fuel elements dissolves and with the water is discharged into the circulation circuit, whereby the radiation level in connection with the circulation circuit increases.
Förutom vid förångning vid bränslehärden kan alkaliserings- medel anrikas i reaktorvattnet exempelvis vid förångning till följd av att gammastrålning absorberas av vatten i spalter i härdregionen. Vidare kan anrikning ske till följd av läckage av vatten med en temperatur överstigande lO0°C från tryckbärande system, genom att vattnet förångas vid utträdet till atmosfärstryck. Exempelvis kan sådana läckage uppstå till följd av otäta förband, stängda men otäta ventiler samt genom av korrosion eller termisk utmattning orsakade sprickor i det tryckbärande materialet.In addition to evaporation at the fuel core, alkalizing agents are enriched in the reactor water, for example by evaporation due to gamma radiation being absorbed by water in gaps in the core region. Furthermore, enrichment can take place as a result of leakage of water with a temperature exceeding 100 ° C from pressure-bearing systems, by evaporating the water at the exit to atmospheric pressure. For example, such leaks occur as a result of leaky joints, closed but leaky valves and through corrosion or thermal fatigue caused cracks in the pressure-bearing material.
Ett ändamål med uppfinningen är att anvisa en metod för höjning och kontroll av pH-nivån, medelst tillsats av ett alkaliseringsmedel, i cirkulationskretsar ingående i ett värmealstrande kraftverk där vatten förångas och i ångan för att bibehålla en låg löslig- het i vattnet av de korrosionsprodukter som bildats och innehållen energi utvinnes, avsatts på i cirkulationskretsen ingående konstruktionsele- ment utan att riskera att en anrikning av alkaliseringsmed- let i samband med vattnets kokning i bränslehärden orsakar en för kraftig alkalisering av vattnet i eller i anslutning till att vattnet förångas i reaktorn eller i samband med ett mindre läckage från tryckbärande system.An object of the invention is to provide a method for raising and controlling the pH level, by adding one alkalizing agents, in circulating circuits forming part of a heat-generating power plants where water evaporates and in the steam to maintain a low solubility in the water of the corrosion products formed and the contained energy is recovered, deposited on the design element included in the circulation circuit without risking an enrichment of alkalizing agents in connection with the boiling of water in the fuel core too excessive alkalization of the water in or adjacent to the water evaporating in the reactor or in connection with a minor leakage from pressure equipment.
Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är, att när den användes för kontroll av pH-nivån i ett kärnkraftverk där en bränslehärd i form av bränsleelement är anordnad i en tank fylld med vatten, anvisa en metod för att sänka lösligheten vilka bildats och/eller deponerats på eller i anslutning till bränsleele- hos de radioaktiva korrosionsprodukter. 10 15 20 25 30 35 505114 4 menten. och därigenom minska uppbyggnaden av strälfält i eller i anslutning till cirkulationskretsen utan att, när ett icke-flyktigt alkaliseringsmedel användes, orsaka en för kraftig alkalisering av vattnet i eller i anslutning till att vattnet förängas i reaktorn eller i samband med ett mindre läckage i cirkulationskretsen.A further object of the invention is that when it was used to control the pH level in a nuclear power plant where a fuel core in the form of fuel elements is arranged in a tank filled with water, prescribe a method to lower the solubility which are formed and / or deposited on or in connection with fuel in the radioactive corrosion products. 10 15 20 25 30 35 505114 4 menten. thereby reducing the build-up of radiation fields in or in connection with the circulation circuit without, when a non-volatile alkalizing agent is used, cause one to heavy alkalization of the water in or adjacent to that the water evaporates in the reactor or in connection with a minor leakage in the circulation circuit.
UPPFINNINGEN Vid drift av ett värmealstrande kärnkraftverk med en kokvat- tenreaktor, förängas vatten i eller i anslutning till en bränslehärd i form kärnbränsleelement nedsänkta i en reak- tortank. I ängan innehällen energi utvinnes innan ängan kondenseras, renas och äterföres till nämnda reaktor genom en cirkulationskrets. För att minska lösligheten av pà kärnbränslet bildade och deponerade korrosionsprodukter och därmed minska uppbyggnaden av strälfält i de till reaktor- tanken anslutna cirkulationskretsarna, tillsättes till en i reaktortanken befintlig bulkvolym av vatten, enligt uppfin- ningen, en tillsats med pH-hojande effekt. Denna tillsats innehäller ätminstone ett, under de tryck och de temperatu- rer som rader i reaktorn, icke-flyktigt alkaliseringsmedel, varvid tillsatsen doseras sä att halten av det tillsatta medlet i bulkvolymen, det vill säga den vattenvolym som befinner sig i reaktortanken utanför bränslehärden, hälles tillräckligt läg för att vattnets pH ej skall överstiga värdet 7 vid den temperatur och under de övriga förhållanden som rader i denna vattenvolym. I en utföringsform av uppfin- ningen hälles halten av tillsatt alkaliseringsmedel lägre än det bidrag till vätejonskoncentrationen som erhälles frän vattnets autoprotolys. Det tillsatta icke-flyktiga alkalise- ringsmedlet anrikas i det vatten som befinner sig i omedel- bar anslutning till bränsleelementen i samband med att vatten förängas, varvid pH i detta vatten höjes genom alkaliseringsmedlets uppkoncentrering.THE INVENTION When operating a heat-generating nuclear power plant with a boiling water ten reactor, water in or adjacent to a fuel core in the form of nuclear fuel elements immersed in a reaction tortank. The meadow contains energy extracted before the meadow condensed, purified and returned to said reactor by a circulation circuit. To reduce the solubility of on the nuclear fuel formed and deposited corrosion products and thereby reducing the build-up of radiating fields in the tank connected to the circulation circuits, is added to an i existing bulk volume of water in the reactor tank, according to the invention an additive with a pH-raising effect. This additive contains at least one, under the pressures and temperatures as rows in the reactor, non-volatile alkalizing agent, wherein the additive is dosed so that the content of the additive the agent in bulk volume, that is, the volume of water that located in the reactor tank outside the fuel core, is poured sufficiently low so that the pH of the water does not exceed the value 7 at that temperature and under the other conditions as rows in this volume of water. In one embodiment of the invention the content of added alkalizing agent is poured lower than the contribution to the hydrogen ion concentration obtained from water autoprotolysis. The added non-volatile alkalizing agent enriched in the water immediately present in the was connected to the fuel elements in connection with water is evaporated, raising the pH of this water through the concentration of the alkalizing agent.
Företrädesvis bibehälles vattnets pH i bulkvolymen i en reaktortank vid ett värde upp till svagt alkaliskt pH 7, mätt vid rädande temperatur, vid de vattentemperaturer som 10 15 20 25 30 35 503114 5 rader vid drift av en kokvattenreaktor, det vill säga temperaturer upp till cirka 285 °C, medan pH i det vatten som befinner sig i omedelbar anslutning till bränsleelemen- ten tillätes stiga till värden väsentligt högre än 7, mätt vid rädande temperatur, i samband med att alkaliseringsmed- let anrikas.Preferably, the pH of the water in the bulk volume is maintained in one reactor tank at a value up to weakly alkaline pH 7, measured at saving temperature, at the water temperatures that 10 15 20 25 30 35 503114 5 lines when operating a boiling water reactor, that is temperatures up to about 285 ° C, while the pH of the water immediately adjacent to the fuel elements is allowed to rise to values significantly higher than 7, measured at rescue temperature, in connection with the alkalisation let anrikas.
Alkaliseringsmedlet kan tillsättas reaktortanken antingen genom att det tillföres det renade kondensatet eller matar- vattnet innan det äterföres till reaktortanken eller genom att alkaliseringsmedlet tillsättes vattnet i eller i direkt anslutning till reaktortanken eller en i anslutning till reaktortanken anordnad kyl- och/eller cirkulationskrets.The alkalizing agent can be added to the reactor tank either by adding it to the purified condensate or feed the water before it is returned to the reactor tank or through that the alkalizing agent is added to the water in or in directly connection to the reactor tank or one adjacent to cooling and / or circulation circuit arranged in the reactor tank.
Som alkaliseringsmedel tillsättes vattnet företrädesvis en lösning innefattande antingen ätminstone en, i vatten upp- löst, hydroxid av en alkalimetall säsom litium, natrium eller kalium eller en lösning av ammoniak eller en lösning av en eller flera organiska amider, eller kombinationer av dessa.As the alkalizing agent, the water is preferably added one solution comprising either at least one aqueous solution dissolved, hydroxide of an alkali metal such as lithium, sodium or potassium or a solution of ammonia or a solution of one or more organic amides, or combinations of these.
Tillsatsen av alkaliseringsmedlet styres företrädesvis sä att dess bidrag till halten av hydroxidjoner i vattnet understiger det bidrag till vätejonhalt i vattnet som uppkommer vid rädande temperatur till följd av vattnets autoprotolys.The addition of the alkalizing agent is preferably controlled as follows that its contribution to the content of hydroxide ions in the water is less than the contribution to the hydrogen ion content of the water which arises at saving temperature due to the water autoprotolysis.
I en utföringsform av uppfinningen tillsättes till reaktorvattnet en blandning av föreningar, som tillsammans bildar ett pH-buffertsystem. Den buffrande förmägan kan erhällas eller förhöjas; - av de tillsatta föreningarna i sig, - av de tillsatta föreningarna tillsammans med i reaktorvattnet befintliga föreningar. - av tillsatta föreningar vilka, vid i reaktorvattnet rädande temperatur och nivä av radioaktiv strälning, sönder- delas och bildar ämnen vilka i sig eller tillsammans med i reaktorvattnet befintliga föreningar höjer reaktorvattnets buffrande förmåga. 10 15 20 25 30 35 503114 6 Företrädesvis tillsätts bufferten i sä liten mängd att pH i bulkvolymen understiger pH 7 mätt vid rädande vattentempe- ratur, medan i samband med att det buffrande systemet anrikas vid inkokning i anslutning till bränslehärden eller annorstädes, pH vid rädande vattentemperatur buffras vid ett värde överstigande pH 7.In one embodiment of the invention is added to the reactor water a mixture of compounds, which together forms a pH buffer system. The buffering ability can obtained or elevated; - of the added compounds themselves, of the appointed associations together with i reactor water existing compounds. of added compounds which, when in the reactor water rescue temperature and level of radioactive radiation, decomposing divided and form substances which in themselves or together with in The existing compounds of the reactor water increase the number of the reactor water buffering ability. 10 15 20 25 30 35 503114 6 Preferably the buffer is added in such a small amount that the pH i bulk volume is below pH 7 measured at saving water temperature ratur, while in connection with the buffering system enriched during boiling in connection with the fuel core or elsewhere, the pH at saving water temperature is buffered at one value exceeding pH 7.
Säsom buffrande tillsatser användes system baserade pä en eller flera flerprotoniga oorganiska syror, säsom fosfor- syrasystemet, svavelsyrasystemet, kolsyrasystemet eller kiselsyrasystemet eller system baserade pä organiska syror och/eller baser.As buffering additives, systems based on one were used or more polyprotonic inorganic acids, such as phosphorus the acid system, the sulfuric acid system, the carbon dioxide system or the silicic acid system or systems based on organic acids and / or bases.
FIGURER Uppfinningen förklaras i det följande närmare under hänvis- ning till bifogade figurer och exempel. Figur l visar förändringen av pH för neutralt vatten som funktion av temperaturen, figur 2 visar pH vid en förhöjd temperatur, 285 °C, som funktion av pH vid rumstemperatur, och figur 3 visar cirkulationskretsar för vatten och änga i ett kärnkraftverk med en kokvattenreaktor.FIGURES The invention is explained in more detail below with reference to to the accompanying figures and examples. Figure 1 shows the change in pH of neutral water as a function of temperature, Figure 2 shows the pH at an elevated temperature, 285 ° C, as a function of pH at room temperature, and Figure 3 shows circuits for water and meadow in one nuclear power plant with a boiling water reactor.
FIGURBESKRIVNING I figur 3 visat värmealstrande kraftverk, illustrerat i form av en kokarvattenreaktor, har ett reaktorkärl l bränsleele- ment 2, styrstavar 3 och huvudcirkulationskretsar 4, varav en visas i figuren. Varje huvudcirkulationskrets har en pump 5. Huvudcirkulationspumparna 5 ser till att reaktorhärden fär tillräcklig kylning. Reaktorkärlet 1 ingär i en eller flera cirkulationskretsar för vatten och änga 6, i vilken dessutom ingar en ängturbiner 7, kondensorer 8, kondensat- reningsfilter 9, pumpar 10 och 14 samt förvärmare ll. I reaktorhärden bildad ànga avger sin energi till turbinens 7 rotor och kondenseras efter passagen av turbinen 7 i kondensorn 8, vilken innefattar kylvattenkretsar 12 med pumpar 13. Kondensatpumpen 14 pumpar kondensat frän konden- 10 15 20 25 30 35 503114 7 sorn 8, genom kondensatreningsfiltret 9 och efter förvårm- ning i förvårmare ll åter in i reaktorkårlet l med matar- pumpen 10. Vid drift av detta kraftverk i enlighet med den uppfunna metoden tillföres en pH-höjande lösning, vilken åtminstone innehåller ett alkaliseringsmedel, den i reaktor- kårlet 6 innehållna bulkvolymen 15 av reaktorvatten.DESCRIPTION OF FIGURES Figure 3 shows heat-generating power plant, illustrated in shape of a boiling water reactor, a reactor vessel has 1 fuel element ment 2, control rods 3 and main circuits 4, of which one is shown in the figure. Each main circulation circuit has a pump 5. The main circulation pumps 5 ensure that the reactor core get adequate cooling. The reactor vessel 1 is part of a or several circuits for water and meadow 6, in which in addition, a steam turbine 7, capacitors 8, condensate purification filter 9, pumps 10 and 14 and preheater ll. IN the steam formed in the reactor core emits its energy to the turbine 7 rotor and condensed after the passage of the turbine 7 in the condenser 8, which comprises cooling water circuits 12 with pumps 13. The condensate pump 14 pumps condensate from the condensate 10 15 20 25 30 35 503114 7 8, through the condensate cleaning filter 9 and after preheating preheater ll back into the reactor vessel l with feed the pump 10. When operating this power plant in accordance with it According to the present method, a pH-raising solution is added, which at least one alkalizing agent, the one in the reactor vessel 6 containing the bulk volume 15 of reactor water.
Företrådesvis tillföres alkaliseringsmedlet bulkvolymen 15 genom att det tillsattes det renade kondensatet i cirkula- tionskretsen 6 för ånga/matarvatten innan kondensatet återföres till bulkvolymen 15 av reaktorvatten i reaktor- tanken eller genom att alkaliseringsmedlet tillsättes vattnet i eller i direkt anslutning till reaktortanken 1 eller en i anslutning till reaktortanken anordnad huvud- cirkulationskrets 4 eller annan till reaktortanken ansluten cirkulationskrets. Företrådesvis tillsättes vattnet alkali- seringsmedel i form av en vattenlösning innefattande åtminstone en upplöst hydroxid av en alkalimetall såsom litium, natrium eller kalium. Alternativt kan ammoniak eller i vatten löst ammoniak liksom organiska amider tillsåttas.Preferably, the alkalizing agent is added to the bulk volume 15 by adding the purified condensate in circulation steam / feed water circuit 6 before the condensate returned to the bulk volume of reactor water in the reactor tank or by adding the alkalizing agent the water in or directly adjacent to the reactor tank 1 or a main device arranged in connection with the reactor tank circulation circuit 4 or other connected to the reactor tank circulation circuit. Preferably the alkali is added to the water. dispersant in the form of an aqueous solution comprising at least one dissolved hydroxide of an alkali metal such as lithium, sodium or potassium. Alternatively, ammonia or ammonia dissolved in water as well as organic amides are added.
Tillsatsen av alkaliseringsmedlet styres så att pH i bulkvattnet inte överstiger 7. I en utföringsform av uppfinningen anpassas tillsatsen så att dess bidrag till halten av hydroxidjoner i bulkvattnet understiger det bidrag till våtejonhalt i vattnet som uppkomer vid rådande temperatur till följd av vattnets autoprötolys.The addition of the alkalizing agent is controlled so that the pH in the bulk water does not exceed 7. In an embodiment of the invention is adapted to the additive so that its contribution to the content of hydroxide ions in the bulk water is less than that contribution to wet ion content in the water that arises when prevailing temperature due to the autoproteolysis of the water.
Den pH-höjande tillsatsen innefattar i en utföringsform av uppfinningen ett system innefattande föreningar vilka till- sammans bildar ett buffertsystem. Den buffrande förmågan erhålles eller förhöjes; - av de tillsatta föreningarna i sig, - av de tillsatta föreningarna tillsammans med i reaktorvattnet befintliga föreningar, - av tillsatta föreningar vilka, vid i reaktorvattnet rådande temperatur och nivå av radioaktiv strålning, sönder- delas och bildar ämnen vilka i sig eller tillsammans med i reaktorvattnet befintliga föreningar höjer reaktorvattnets buffrande förmåga. 10 15 20 25 30 35 503114 8 Företrädesvis hälles vid tillsats av det buffrande systemet pH i bulkvolymen 15 vid ett värde understigande pH 7 vid rädande vattentemperatur medan i samband med att komponen- terna i det buffrande systemet anrikas i anslutning till bränslehärden 2 pH vid rädande vattentemperatur buffras vid ett värde överstigande pH 7.The pH raising additive comprises in one embodiment of the invention a system comprising compounds which together form a buffer system. The buffering ability obtained or increased; - of the added compounds themselves, of the appointed associations together with i existing reactor water compounds, of added compounds which, when in the reactor water prevailing temperature and level of radioactive radiation, divided and form substances which in themselves or together with in The existing compounds of the reactor water increase the number of the reactor water buffering ability. 10 15 20 25 30 35 503114 8 Preferably, it is poured upon addition of the buffering system pH in bulk volume 15 at a value below pH 7 at saving water temperature while in connection with the component enriched in the buffer system in connection with fuel core 2 pH at saving water temperature buffered at a value exceeding pH 7.
Säsom buffrande system användes system baserade pä en eller flera flerprotoniga oorganiska syror säsom fosforsyrasyste- met, svavelsyrasystemet, kolsyrasystemet eller kiselsyrasys- temet och/eller system baserade pä organiska syror och/eller baser.As buffering systems, systems based on one or several polyprotonic inorganic acids such as phosphoric acid systems the sulfuric acid system, the carbon dioxide system or the silicic acid systems and / or systems based on organic acids and / or baser.
Nämnda buffertlösning doseras till en halt i bulkvolymen 15 sä att pH i bulkvolymen 15 inte överstiger 7 vid rädande temperatur medan man i anslutning till bränslehärden 2 till följd av förängningen fär en anrikning av buffertlösningen.Said buffer solution is dosed to a content in the bulk volume 15 so that the pH of the bulk volume 15 does not exceed 7 during rescue temperature while in connection with the fuel core 2 to as a result of the narrowing, the buffer solution is enriched.
Genom den tillsatta buffertlösningen justeras vattnets pH även här inom ett intervall frán neutralt till svagt alka- liskt vilket vid den vattentemperatur som ràder i eller i anslutning till bränslehärden. det vill säga temperaturer upp till cirka 285 °C och svagt alkaliskt pH 7.0, mätt vid rådande temperatur, medan vid anrikningen i anslutning till härden vattnet buffras till ett pH överstigande 7.The pH of the water is adjusted by the added buffer solution also here in a range from neutral to weakly alkaline which at the water temperature prevailing in or in connection to the fuel core. that is, temperatures up to about 285 ° C and slightly alkaline pH 7.0, measured at prevailing temperature, while at the enrichment adjacent to the hearth water is buffered to a pH exceeding 7.
Förhållandet att icke-flyktiga tillsatser till reaktorvatt- net anrikas i anslutning till härden 2 genom inkokning i samband med ängbildningen utnyttjas vid alkalisering enligt uppfinningen genom att alkalitillförseln, vilken görs till reaktorvattnet, hälles sä làg att pH vid rädande temperatur i bulkvolymen 15 endast höjs måttligt. vid anrikning intill bränslet 2 kommer alkalihalten att öka kraftigt i vattnet omedelbart intill bränslet 2, Resultatet blir, att pH ökar till värden över 7 intill bränslet 2, medan det förblir lägre än 7 i bulkvolymen 15. 10 15 20 25 30 503114 Vid drifttemperatur, ca 28;9°C, kan alkalitillsatsen till reaktorvattnet vara väsentligt större än vid rumstemperatur, utan att pH päverkas nämnvärt. Detta beror pä at vattnets autoprotolys ökar vid ökande temperatur upp till ca 250 °C, dvs jämvikten H20=H++OH' förskjuts ät höger. Vilket innebär att pH-värdet för neutralt vatten minskar genom att vätejonhalten ökar.The fact that non-volatile additives to reactor water net is enriched in connection with the core 2 by boiling in connection with the meadow formation is used in alkalization according to the invention by making the alkali feed, which is made the reactor water, is poured so low that the pH at the saving temperature in the bulk volume 15 is only moderately increased. when enriched next to fuel 2, the alkali content will increase sharply in the water immediately adjacent to the fuel 2, The result is that the pH increases to values above 7 next to fuel 2, while remaining lower than 7 in bulk volume 15. 10 15 20 25 30 503114 At operating temperature, about 28.9 ° C, the alkali additive can be added the reactor water to be significantly greater than at room temperature, without significantly affecting the pH. This is because of the water autoprotolysis increases with increasing temperature up to about 250 ° C, ie the equilibrium H20 = H ++ OH ' shifted to the right. Which means that the pH value for neutral water decreases as the hydrogen ion content increases.
Förändringen av pH hos neutralt vatten vid ökande temperatur visas i Figur 1.The change in the pH of neutral water with increasing temperature shown in Figure 1.
En svag alkalisering av rent vatten med lut. t ex med en pH- enhet frän pH 7.0 till 8.0 vid rumstemperatur, kommer endast att höja pH vid hög temperatur marginellt. Detta beror pä, att den förhöjda halten av vätejoner och hydroxidjoner vid hög temperatur ökar buffertkapaciteten hos vattnet, och därigenom dämpar effekten av luttillsatsen. Detta visas i Figur 2, där pH vid förhöjd temperatur visas som funktion av pH vid rumstemperatur.A slight alkalization of pure water with lye. for example with a pH unit from pH 7.0 to 8.0 at room temperature, will only to raise the pH at high temperature marginally. This is because, that the elevated content of hydrogen ions and hydroxide ions at high temperature increases the buffer capacity of the water, and thereby dampening the effect of the lye additive. This is shown in Figure 2, where the pH at elevated temperature is shown as a function of pH at room temperature.
Anrikningsgraden för icke-flyktiga ämnen vid bränslet päverkas kraftigt av olika faktorer. T ex ökar anrikningen vid ökande värmeflödestäthet. Tjocka beläggningar anses öka anrikningen. Speciellt anses tjocka porösa beläggningar ge hög anrikningsgrad. För kärnbränsle som inte är onormalt nedsmutsat av beläggningar är det realistiskt att anta att anrikningsgraden varierar i intervallet ca 10-1000.The degree of enrichment of non-volatile substances in the fuel strongly influenced by various factors. For example, enrichment increases at increasing heat flux density. Thick coatings are considered to increase the enrichment. In particular, thick porous coatings are considered to give high degree of enrichment. For nuclear fuel that is not abnormal soiled by coatings, it is realistic to assume that the degree of enrichment varies in the range of about 10-1000.
Exempel 1 Natriumhydroxid doseras till reaktorvattnet sä att halten Na* blir 1 pmol/l. pH mätt vid 25 °C ökar dä frän 7.0 till ca 8.0. Vid drifttemperaturen 286 °C, ökar dä pH enligt Figur 2 frän 5.6 till 5.7. vara 100, vilket innebär, att halten av Na*-joner blir 100 umol/l, och pH mätt vid 25 °C blir 10.0.Example 1 Sodium hydroxide is metered into the reactor water so that the content Na * becomes 1 pmol / l. The pH measured at 25 ° C then increases from 7.0 to ca 8.0. At the operating temperature 286 ° C, the pH increases according to Figure 2 from 5.6 to 5.7. be 100, which means that the content of Na * ions becomes 100 umol / l, and the pH measured at 25 ° C becomes 10.0.
Anrikningen vid bränslet antas Detta ger vid 286 °C pH-värdet ca 7.0, vilket är en höjning vid drifttemperatur med ca 1.5 pH-enheter. 10 15 20 25 30 35 505114 10 Om anrikningen antas vara 1000, kommer halten av Na*-joner att bli l mmol/l och pH vid drifttemperatur att bli ca 8.5.The enrichment at the fuel is assumed This gives at 286 ° C the pH value about 7.0, which is an increase at operating temperature with about 1.5 pH units. 10 15 20 25 30 35 505114 10 If the enrichment is assumed to be 1000, the content of Na * ions will increase to be 1 mmol / l and the pH at operating temperature to be about 8.5.
En väsentlig höjning av pH ästadkommes säledes intill bränslet utan att pH i bulkvattnet päverkas nämnvärt.A significant increase in pH is thus achieved next door the fuel without appreciably affecting the pH of the bulk water.
Vid extrema anrikningar, t ex pga onormalt försmutsat bräns- le eller pga förängning av reaktorvatten vid läckage, kan pH även vid mättlig dosering stiga till oönskat höga niväer.In case of extreme enrichment, for example due to abnormally contaminated fuel le or due to narrowing of reactor water in case of leakage, can pH even with moderate dosing rise to undesirably high levels.
För att begränsa pH-värdet vid anrikning, kan alkaliseringen göras med en lämplig buffertlösning. Uppfinningen innebär, att bufferten doseras i sä läga halter, att pH i reaktor- vattnet vid drifttemperatur inte tillätes överstiga 7. Vid gradvis ökande anrikning kommer halten av bufferten att dominera över jonerna frän vattnets autoprotolys, och pH- värdet kommer att öka asymptotiskt mot ett konstant värde som bestäms av buffertens sammansättning.To limit the pH during enrichment, the alkalization can be done with a suitable buffer solution. The invention means, that the buffer is dosed at such low levels that the pH of the reactor the water at operating temperature is not allowed to exceed 7. At gradually increasing enrichment, the content of the buffer will be dominate over the ions from water autoprotolysis, and pH the value will increase asymptotically towards a constant value determined by the composition of the buffer.
Exempel 2 En buffertlösning av lika delar H2SiO3 och HSiO3' doseras till reaktorvattnet. Vid reaktorvattnets driftemperatur är pka-värdet för kiselsyran ca 9. Doseringen görs sä, att halten H2SiO3 och HSiO3' i reaktorvattnet blir 1 umol/l vardera. Detta är lägre än vätejonhalten i rent vatten vid den aktuella temperaturen, som är ca 3 umol/l. pH i bulk- vattnet kommer därför inte att öka nämnvärt.Example 2 A buffer solution of equal parts H2SiO3 and HSiO3 'is dosed to the reactor water. At the operating temperature of the reactor water is the pka value for silicic acid approx. 9. The dosage is made so that the content of H2SiO3 and HSiO3 'in the reactor water is 1 μmol / l each. This is lower than the hydrogen ion content in pure water at the current temperature, which is about 3 umol / l. pH in bulk the water will therefore not increase significantly.
Anrikningen vid bränslet antas vara 100, vilket ger halten 100 pmol/1 av bufferten intill bränslet. Vid denna halt kontrolleras pH helt av bufferten, och pH blir ca 9. Om anrikningen ökar kraftigt, t ex till 10 000, kommer pH fortfarande att vara 9. Resultatet blir, att pH begränsas till 9 intill bränslet vid normala och höga anrikningar, medan det förblir i det närmaste neutralt i bulkvattnet.Ofta innehàller reaktorvattnet smä mängder av föroreningar som päverkar pH -värdet. Kiselsyra t ex, förekommer alltid i halter som varierar frän nägra ug/l upp till nivän flera hundra ng/l. Eftersom vattnets pH vid drifttemperatur är lägre än kiselsyrans pka-värde, föreligger kiselsyran i sin syraform. 10 15 20 25 30 35 503114 11 Genom tillsats av lämplig mängd alkali kan man neutralisera en del av syran och därigenom ästadkomma ett buffertsystem av H2SiO3 + HSiO3'.The enrichment at the fuel is assumed to be 100, which gives the content 100 pmol / l of the buffer next to the fuel. At this level the pH is completely controlled by the buffer, and the pH becomes approx. 9. If the enrichment increases sharply, eg to 10,000, the pH will still to be 9. The result is that the pH is limited to 9 next to the fuel at normal and high concentrations, while it remains virtually neutral in the bulk water.Often the reactor water contains small amounts of pollutants such as affects the pH value. Silicic acid, for example, always occurs in levels that vary from a few ug / l up to the level several hundred ng / l. Because the pH of the water at operating temperature is lower than the pka value of the silicic acid, the silicic acid is present in its acid form. 10 15 20 25 30 35 503114 11 By adding a suitable amount of alkali, one can neutralize part of the acid and thereby create a buffer system of H2SiO3 + HSiO3 '.
Exempel 3 Reaktorvattnet antas innehälla l umol/l kisel som kiselsyra, vilket motsvarar 28 pg/l mätt som kisel. Inga andra ämnen antas finnas närvarande i vattnet. Till reaktorvattnet doseras KOH till en halt av 0.5 pmol/l. Detta leder till, att hälften av kiselsyran överföres till sin basform, och vi fär 0.5 umol/l vardera av H2SiO3 + HSiO3'_ Bulkvattnet kommer inte att päverkas av luttillsatsen, eftersom vattnets halt av vätejoner pga autoprotolysen, ca 3 umol/l vid drift- temperaturen, är väsentligt högre än halten KOH. Vid anrik- ning med en faktor 100 ökar halten av H2SiO3 + HSiO3' till 50 umol/l vardera, vilket innebär att kiselsyrasystemet buffrar pH till värdet ca 9 pä motsvarande sätt som i exempel 2.Example 3 The reactor water is assumed to contain 1 μmol / l silicon as silicic acid, which corresponds to 28 pg / l measured as silicon. No other topics assumed to be present in the water. To the reactor water Dose KOH to a content of 0.5 pmol / l. This leads to, that half of the silicic acid is transferred to its base form, and we receives 0.5 μmol / l each of H2SiO3 + HSiO3'_ bulk water will not be affected by the lye additive, because of the water content of hydrogen ions due to autoprotolysis, about 3 umol / l at operating temperature, is significantly higher than the KOH content. At enrichment by a factor of 100 increases the content of H2SiO3 + HSiO3 'to 50 μmol / l each, which means that the silicic acid system buffers the pH to the value about 9 in the same way as in Example 2.
Resultatet av den anpassade lutdoseringen blir, att pH begränsas till pH 9 intill bränslet vid normala och höga anrikningar, medan det förblir i det närmaste opäverkat i bulkvattnet.The result of the adjusted lye dosage is that the pH limited to pH 9 next to the fuel at normal and high enrichments, while remaining virtually unaffected in bulk water.
I en kokvattenreaktor varierar kiselhalten i reaktorvattnet i regel pä ett regelbundet sätt. Halten styrs av inkokningen av reaktorvattnet och av kiselmängden som är bunden i reak- torvattenreningens jonbytare. Ett vanligt förlopp är, att kiselhalten ökar frän nivän ca 10 ug/1 till den specificera- de gränsen för reaktorn. Gränsvärdet är olika i olika reaktorer, men ligger oftast i intervallet 100-500 ug/l mätt som Si. När halten närmar sig gränsvärdet, byter man i regel jonbytarmassa, varvid halten äter sjunker till nivän ca 10 pg/l.In a boiling water reactor, the silicon content in the reactor water varies usually in a regular way. The content is controlled by the boiling of the reactor water and of the amount of silicon bound in the reactor. the ion exchange of peat water purification. A common process is, that the silicon content increases from the level of about 10 ug / l to the specified the limit of the reactor. The limit value is different in different reactors, but is usually in the range 100-500 ug / l measured as Si. When the content approaches the limit value, you usually change ion exchange mass, whereby the content of food drops to the level of about 10 pg / l.
Exempel 4 Reaktorvattnet antas ha en kiselhalt, som varierar linjärt frän 1.0 till 9.0 pmol/l mätt vid drifttemperatur som funktion av drifttiden. Filtercykeln antas vara 200 dygn. 10 15 20 25 503114 12 I reaktorvattnet finns vidare svavelsyra frän nedbrytning av sulfonsyragrupperna hos inläckt katjonbytarmassa med den konstanta halten 0.5 umol/l, Na* med halten 0.2 umol/l och Cl' med halten 0.1 pmol/l.Example 4 The reactor water is assumed to have a silicon content, which varies linearly from 1.0 to 9.0 pmol / l measured at operating temperature as a function of operating time. The filter cycle is assumed to be 200 days. 10 15 20 25 503114 12 The reactor water also contains sulfuric acid from decomposition the sulfonic acid groups of leaked cation exchange mass with it constant content 0.5 μmol / l, Na * with content 0.2 μmol / l and Cl ' with a content of 0.1 pmol / l.
Syraöverskottet utan kisel kan beräknas pä följande sätt: Syraoverskottet= ztngsou-(Imafl-[cl-J>=1.o- När kiselsyran inkluderas, blir syraöverskottet [H2SiO3] + 0.9 umol/l.The excess acid without silicon can be calculated as follows: The acid surplus = ztngsou- (Ima fl- [cl-J> = 1.o- When silicic acid is included, the excess acid becomes [H2SiO3] + 0.9 umol / l.
Vid starten av filtercykeln är kiselhalten 1.0 umol/l. Syra- umol/l. KOH tillsätts nu i en mängd sä att hälften av kiselsyran överföres till basform.At the start of the filter cycle, the silicon content is 1.0 μmol / l. Acid- umol / l. KOH is now added in one amount so that half of the silicic acid is transferred to base form.
För detta ätgär dels 0.9 umol/l för att övriga syraöverskottet, överskottet utan kisel är 0.9 neutralisera det och dels 0.5 umol/l för att neutra- lisera hälften av kiselsyran, dvs tillsammans 1.4 umol/l.For this, eat 0.9 umol / l to the excess acid, the excess without silicon is 0.9 neutralize it and 0.5 μmol / l to neutralize lyse half of the silicic acid, ie together 1.4 umol / l.
Med denna luttillsats kommer pH-värdet vid anrikning intill bränslet att buffras till ca 9 mätt vid drifttemperatur.With this lye addition, the pH value when enriched comes next the fuel to be buffered to about 9 measured at operating temperature.
Efter 100 driftdygn är halten kiselsyra l.O+0.5(9.0-l.0)=5.0 umol/l. För att buffra pH till 9 krävs nu en luttillsats motsvarande halten 0.9+5.0/2=3.4 umol/l.After 100 operating days, the silicic acid content is l.O + 0.5 (9.0-l.0) = 5.0 umol / l. To buffer the pH to 9, a lye additive is now required corresponding to the content 0.9 + 5.0 / 2 = 3.4 μmol / l.
Resultatet av att anpassa lutdoseringen till variationer hos kiselhalten blir även här, att pH begränsas till 9 intill bränslet vid normala och höga anrikningar, medan det förblir i det närmaste opäverkat i bulkvattnet. Även utan anpassning av alkaliseringen kommer närvaron av kisel att ge en viss buffertverkan i kombination med alkaliseringsmedlet.The result of adapting the lye dosage to variations in the silicon content is also here, that the pH is limited to 9 adjacent the fuel at normal and high enrichments, while remaining virtually unaffected in the bulk water. Even without adaptation of the alkalization, the presence occurs silicon to give a certain buffering effect in combination with the alkalizing agent.
Claims (16)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9402961A SE503114C2 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Method of operation of nuclear power plants |
CH02468/95A CH691642A5 (en) | 1994-09-06 | 1995-08-31 | A method of operating a power station. |
DE19532478A DE19532478A1 (en) | 1994-09-06 | 1995-09-02 | Boiling water reactor operation in power station without contamination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9402961A SE503114C2 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Method of operation of nuclear power plants |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9402961D0 SE9402961D0 (en) | 1994-09-06 |
SE9402961L SE9402961L (en) | 1996-03-07 |
SE503114C2 true SE503114C2 (en) | 1996-03-25 |
Family
ID=20395137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9402961A SE503114C2 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Method of operation of nuclear power plants |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH691642A5 (en) |
DE (1) | DE19532478A1 (en) |
SE (1) | SE503114C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008023263A1 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-19 | Hitachi Power Europe Gmbh | Chemical water / steam cycle conditioning |
-
1994
- 1994-09-06 SE SE9402961A patent/SE503114C2/en not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-08-31 CH CH02468/95A patent/CH691642A5/en not_active IP Right Cessation
- 1995-09-02 DE DE19532478A patent/DE19532478A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9402961D0 (en) | 1994-09-06 |
CH691642A5 (en) | 2001-08-31 |
SE9402961L (en) | 1996-03-07 |
DE19532478A1 (en) | 1996-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101363381B1 (en) | Method and system for controlling water quality in power generation plant | |
FI84118C (en) | Procedure for chemical decontamination of metallic building parts of nuclear power plants | |
US5023011A (en) | Cooling water treatment system | |
GB2145707A (en) | Oximes as oxygen scavengers | |
US20050126587A1 (en) | Method of cleaning a steam generator of a pressurized water reactor | |
CN108352201B (en) | Nuclear power plant and method for operating a nuclear power plant | |
JP3663634B2 (en) | Operation method of circulating cooling water system | |
CN108585228A (en) | A kind of algal polysaccharides efficient boiler water modifier | |
JPS61290664A (en) | Apparatus having passage for water solution and operation ofboiler for using feed water to generate water solution | |
SE503114C2 (en) | Method of operation of nuclear power plants | |
KR101938142B1 (en) | Water treatment composition containing carbohydrazide for power plant boiler system | |
US4168230A (en) | Synergistic composition comprising phosphorylated ethoxylated glycerine and polyacrylic acid for the prevention of CaCO3 scale in cooling water | |
CN115491681A (en) | Chemical cleaning liquid and cleaning process for boiler under oxygen-adding working condition | |
CN104773848A (en) | Organic-phosphonate-based organic energy-saving and emission-reduction agent for industrial boiler | |
JP2019128053A (en) | Anticorrosion method for boiler and boiler facility | |
CN106430657A (en) | Scale inhibitor for treating cooling water of power plant and preparation method thereof | |
CA2456971C (en) | Composition for removing dissolved oxygen from a fluid | |
US4587098A (en) | Method of stabilized operation of acid digestion kettle of tantalum | |
JP2006274337A (en) | Treatment agent and treatment method for boiler water | |
KR20190067015A (en) | Carbohydrazide containing water treatment coloring composition for power plant boiler system | |
EP0526181A1 (en) | Controlling mineral deposits in cooling systems | |
WO2006065756A1 (en) | Process for removing dissolved oxygen from an aqueous system | |
KR100896518B1 (en) | Composition for preventing corrosion anc scale of boiler and treatment method of water for boiler | |
JP4557324B2 (en) | Method for producing anti-corrosion water | |
AU2002355403A1 (en) | Composition for removing dissolved oxygen from a fluid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |