Принципы организации

С борным регулированием

Амиачно-калиевый водно-химический режим

При выборе щелочи для использования в качестве корректирующей добавки исходят из их агрессивности к циркониевым сплавам. По этому свойству щелочи располагаются в следующий ряд:

LiOH > NaOH > KOH >> NH₄OH,

из которого следует, что аммиачный режим наиболее безопасен в отношении агрессивности к оболочкам ТВЭЛов из сплавов циркония. Однако, как было сказано выше, аммиак, как регулятор рН теплоносителя, обладает рядом недостатков и не может корректировать рН при высоких температурах.

Применение NаОН отпало в связи с сильной активацией в реакторе ²³Nа по реакции:

и увеличением активности теплоносителя за счет распада сравнительно короткоживущего изотопа с периодом полураспада 15 ч, который излучает высокоэнергетические γ- кванты.

При использовании LiOH из изотопа , содержащегося в естественном литии в количестве 7,5%, образуется тритий по реакции:

а получение LiOH без изотопа делает LiOH дорогостоящим реагентом.

Калий также активируется нейтронами и образует радиоактивный изотоп ⁴²К по реакции:

с периодом полураспада 12,4 час. Однако содержание в природной смеси не превышает 6,9 %, поэтому вклад активности в общую активность теплоносителя мал.

Итак, можно выделить ряд преимуществ КОН, благодаря которым выбор остановили именно на этом основании.

Преимущества КОН:

− небольшой вклад активности в общую активность;

− не образует труднорастворимых соединений с типичными примесями реакторной воды;

− не накапливается в отложениях;

− эффективно выводится на фильтрах байпасной очистки теплоносителя.

Однако при дозировании КОН в контур необходимо учитывать поступление в теплоноситель и других щелочных ионов:

- Li⁺, образующегося в активной зоне реактора при облучении бора нейтронами

();

- Na⁺, поступающего в первый контур с подпиточной водой и корректирующими добавками.

Поэтому нормирование производится не только по концентрации ионов К⁺, а нормируется суммарная молярная концентрация ионов щелочных металлов – калия, натрия, лития. Расчет суммарной щелочности производится по формуле:

,

где (K), (Li), (Na) – концентрация соответственно калия, лития, натрия, мг/дм³; 39, 7, 23 – атомные массы соответственно калия, лития, натрия.

Итак, при работе реактора на мощности при высокой температуре теплоносителя основным нейтрализующим агентом является гидроксид калия. Усиление основных свойств аммиака при низкой температуре позволяет поддерживать необходимое значение рН теплоносителя без дополнительного увеличения концентрации едкого кали.

Таким образом, в первом контуре реакторов с водой под давлением применяется аммиачно-калиевый водно-химический режим с борным регулированием реактивности реактора.

Наряду с поддержанием рН теплоносителя, дозирование аммиака проводится для подавления процесса радиолиза воды, протекающего по реакции:

,

В результате распада аммиака под действием температуры и активности образуется водород по реакции:

Образующийся водород не только сдвигает равновесие реакции радиолиза влево, но и может принимать участие в реакции:

При этом концентрацию аммиака следует поддерживать на таком уровне, чтобы концентрация образующегося водорода находилась в пределах 2,2-4,5 мг/дм³ .

Дата добавления: 2014-01-06