способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов
Классы МПК: | G21C1/18 с теплоносителем, находящимся под давлением G21C15/28 выбор специфических охлаждающих сред |
Автор(ы): | Еперин А.П., Крицкий В.Г., Лебедев В.И., Гарусов Ю.В., Шмаков Л.В., Ковалев С.М., Белянин Л.А., Гасанов И.К., Стяжкин П.С., Березина И.Г. |
Патентообладатель(и): | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-19 публикация патента:
27.03.1998 |
Формула изобретения
1. Способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов введением в теплоноситель реактора корректирующей добавки, отличающийся тем, что при использовании тепловыделяющих сборок с оболочками из циркониевых сплавов в качестве добавки применяют растворенную медь, причем концентрацию меди в воде активной зоны реактора задают по отношению к общей концентрации продуктов коррозии железа, присутствующих в теплоносителе, соотношением1 < [Cu] : [Fe]
![способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов, патент № 2107956](/images/patents/364/2107010/8773.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к химической технологии теплоносителей АЭС, а именно к способам регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов типа РБМК. Рабочим телом-теплоносителем реакторов типа РБМК является вода высокой чистоты в виде жидкости и пара. Качество водно-химического режима, определяемое содержанием примесей в теплоносителе, должно обеспечивать требуемые нормами технико-экономические показатели, экологическую безопасность РБМК и, главное, целостность оболочек твэлов за счет минимизации скоростей коррозии конструкционных материалов. Известен способ регулирования качества водно-химического режима [1]. Способ заключается в нормировании качества теплоносителя контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ) по концентрациям суммы хлоридов и фторидов (до 100 мкг/кг), жесткости (до 5 мкг-экв/кг) и продуктов коррозии меди (до 20 мкг/кг), а также контроля за концентрацией продуктов коррозии железа (в пределах до 50 мкг/кг). Регулирование качества осуществляется в соответствии с регламентом фильтрами байпасной (КМПЦ) и конденсатной (конденсатно-питательный тракт) очисток, мероприятиями по изменению величины продувки и мощности блока (при высоких значениях концентраций примесей снижается мощность блока и увеличивается продувка). Недостатком способа является повышенная повреждаемость оболочек твэлов, достигающая на некоторых блоках РБМК-1000 4% годовой загрузки. Повреждаемость оболочек твэлов обусловлена несколькими причинами, в том числе развитием процессов общей и локальной коррозии под действием компонентов теплоносителя - продуктов коррозии железа и продуктов радиолиза воды (окислителя - O2, H2O2). Разгерметизация ТВС в активной зоне снижает экологическую безопасность эксплуатации АЭС вследствие перехода в газовую и жидкую фазы КМПЦ продуктов деления топливной композиции, в частности 131I. Количества 131I, поступающего в атмосферу, при работе РБМК пропорционально количеству негерметичных ТВС; кроме того, при этом ухудшаются технико-экономические показатели эксплуатации из-за дополнительных затрат на замену ТВС и дальнейшее хранение негерметичных оборок в хранилище отработавшего ядерного топлива. Ближайшим аналогом изобретения является способ регулирования качества водно-химического режима, заключающийся во введении в теплоноситель кипящих реакторов типа BWR корректирующей добавки - водорода [2]. По способу-прототипу в поток теплоносителя, содержащего кислород, вводят водород и затем направляют этот поток, уже без кислорода, в активную зону. Водород взаимодействует с растворенным кислородом, в результате чего образуется вода. Избыток водорода, не провзаимодействовавший с O2, обеспечивает поддержание восстановительной среды в теплоносителе активной зоны. В восстановительной среде, как известно, снижается вероятность межкристаллитного растрескивания оборудования (трубопроводов) из нержавеющих сталей. Недостатками способа введения H2 в теплоноситель являются повышение уровня ионизирующего излучения паропроводов вследствие массопереноса изотопа 16N (в виде соединения H4OH) с паром и соответственно увеличение уровня облучения эксплуатационного персонала; возможность гидрирования Zr за счет поглощения H2 и понижения механической прочности оболочек твэлов. Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении коррозионного воздействия теплоносителя на циркониевые сплавы оболочек твэлов тепловыделяющих сборок кипящих реакторов типа РБМК без повышения уровня ионизирующего излучения. Сущность заявляемого способа заключается в том, что при использовании тепловыделяющих сборок из циркониевых сплавов в теплоноситель реактора вводят корректирующую добавку в виде растворенной меди, причем концентрацию меди в воде активной зоны реактора задают по отношению к общей концентрации продуктов коррозии железа, присутствующих в теплоносителе, соотношением1<[Cu]:[Fe]
![способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов, патент № 2107956](/images/patents/364/2107010/8773.gif)
![способ регулирования качества теплоносителя кипящих реакторов, патент № 2107956](/images/patents/364/2107010/8773.gif)
131I со среднегодовыми значениями содержания меди в воде активной зоны. Корреляционная зависимость представлена на фиг. 2. Из представленной зависимости следует, что с увеличением в воде активной зоны концентрации Cu активность по 131I падает. При этом надо отметить, что для выбросов с активностью более 1000 мкKu/сут отношение Cu/Fe меньше 0,5, а для выбросов 131I с активностью менее 1000 мкKu/сут это отношение находится в пределах от 0,5 до 1,2. Связь количества разгерметизированных ТВС с количеством меди, внесенной в активную зону реактора РБМК, показана на фиг. 3. Чем больше меди попало в активную зону, тем меньше число дефектных ТВС было зафиксировано по данным эксплуатации.
Технико-экономический результат, связанный с использованием данного изобретения, заключается в снижении числа выходящих из строя ТВС по причине разгерметизации на 2-3 сборки в год на один реактор типа РВМК-1000, что в стоимостном выражении составит экономию только на затратах по приобретению свежих ТВС взамен извлеченных по разгерметизации. Кроме того, снижение числа разгерметизированных ТВС обеспечивает повышение экологической безопасности при эксплуатации реакторов типа РБМК. Список использованной литературы. 1. ГОСТ 26841-86. Режим атомных электростанций с кипящими реакторами большой мощности водно-химический. Нормы качества водного теплоносителя основного контура и контура системы управления и защиты. Средства их обеспечения. 2. Патент US N 4842811, кл. G 21 C 7/00, 1989.Класс G21C1/18 с теплоносителем, находящимся под давлением
Класс G21C15/28 выбор специфических охлаждающих сред