水處理系統(tǒng)PPT課件

1、冷卻劑水質(zhì)惡化的原因及后果冷卻劑水質(zhì)惡化的原因及后果回路結(jié)構(gòu)材料的腐蝕回路結(jié)構(gòu)材料的腐蝕 大型壓水堆主回路系統(tǒng)每天大型壓水堆主回路系統(tǒng)每天可產(chǎn)生數(shù)十克腐蝕產(chǎn)物可產(chǎn)生數(shù)十克腐蝕產(chǎn)物, 腐蝕產(chǎn)物的積累不僅會惡腐蝕產(chǎn)物的積累不僅會惡化傳熱條件化傳熱條件, 提高冷卻劑及設(shè)備表面的輻射劑量提高冷卻劑及設(shè)備表面的輻射劑量, 甚至有可能造成堆芯燃料組件局部流道阻塞甚至有可能造成堆芯燃料組件局部流道阻塞.裂變產(chǎn)物從元件中逸出裂變產(chǎn)物從元件中逸出 使冷卻劑的放射性水平大使冷卻劑的放射性水平大大提高大提高, 對核電站的運行維護以及環(huán)境保護都十分對核電站的運行維護以及環(huán)境保護都十分不利不利.中子反應(yīng)的影響中子反應(yīng)的

2、影響 例如例如10B (n,)反應(yīng)可生成反應(yīng)可生成7Li , 7Li能逐漸改變冷卻劑的能逐漸改變冷卻劑的pH值值.第1頁/共50頁1 冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能減少反應(yīng)堆冷卻劑中裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物雜質(zhì)的減少反應(yīng)堆冷卻劑中裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物雜質(zhì)的數(shù)量數(shù)量, 使主系統(tǒng)的放射性在允許水平使主系統(tǒng)的放射性在允許水平.保持冷卻劑內(nèi)合適的腐蝕抑制劑的濃度保持冷卻劑內(nèi)合適的腐蝕抑制劑的濃度(pH值值), 減少冷卻劑對設(shè)備和管系的腐蝕減少冷卻劑對設(shè)備和管系的腐蝕.調(diào)節(jié)冷卻劑中硼濃度調(diào)節(jié)冷卻劑中硼濃度, 控制堆芯反應(yīng)性控制堆芯反應(yīng)性.系統(tǒng)工藝系統(tǒng)工藝在化學(xué)和容積控制系統(tǒng)中在化學(xué)和容積控

3、制系統(tǒng)中, 由反應(yīng)堆高壓回路引出由反應(yīng)堆高壓回路引出的一股下泄流的一股下泄流, 經(jīng)再生和下泄熱交換器冷卻并降壓經(jīng)再生和下泄熱交換器冷卻并降壓后后, 順次通過前置過濾器、混合離子交換器和后過順次通過前置過濾器、混合離子交換器和后過濾器濾器, 經(jīng)噴嘴霧化后噴入容積控制箱經(jīng)噴嘴霧化后噴入容積控制箱, 而后再經(jīng)泵而后再經(jīng)泵加壓通過再生熱交換器的被加熱側(cè)升溫補入主回路加壓通過再生熱交換器的被加熱側(cè)升溫補入主回路.第2頁/共50頁第3頁/共50頁第4頁/共50頁第5頁/共50頁前置過濾器去除冷卻劑中懸浮腐蝕產(chǎn)物顆粒前置過濾器去除冷卻劑中懸浮腐蝕產(chǎn)物顆粒;離子交換器去除可溶性裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物離子交換器去除

4、可溶性裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物;系統(tǒng)中設(shè)有并聯(lián)的除鋰離子交換器和除硼的離子交系統(tǒng)中設(shè)有并聯(lián)的除鋰離子交換器和除硼的離子交換器換器, 分別用于去除冷卻劑中超限值的鋰離子和硼分別用于去除冷卻劑中超限值的鋰離子和硼酸離子酸離子.后過濾器的作用后過濾器的作用是防止細碎樹脂漏入主回路是防止細碎樹脂漏入主回路;在在容積控制箱中將凈化流霧化容積控制箱中將凈化流霧化的目的在于除去部分的目的在于除去部分裂變氣體。裂變氣體。一般凈化流量為主回路流量的一般凈化流量為主回路流量的0.05-0.1, 對一座對一座百萬千瓦級的壓水堆來說百萬千瓦級的壓水堆來說, 約在約在10-20噸噸/小時左小時左右右, 可使所有的冷卻劑能在一

5、天內(nèi)得到一到兩次凈可使所有的冷卻劑能在一天內(nèi)得到一到兩次凈化化.第6頁/共50頁系統(tǒng)組成及其各部性能系統(tǒng)組成及其各部性能前置過濾器前置過濾器前置過濾器置于鋰前置過濾器置于鋰-硼型混合樹脂床之前的機械過硼型混合樹脂床之前的機械過濾器濾器, 具有截獲不溶性腐蝕產(chǎn)物和放射性物質(zhì)的功具有截獲不溶性腐蝕產(chǎn)物和放射性物質(zhì)的功能能. 在水處理中常采用在水處理中常采用高溫過濾器高溫過濾器或或電磁過濾器電磁過濾器.高溫過濾器高溫過濾器 用于高溫過濾的設(shè)備是由抗腐蝕的惰用于高溫過濾的設(shè)備是由抗腐蝕的惰性陶瓷材料所構(gòu)成性陶瓷材料所構(gòu)成, 它們可有效地除去它們可有效地除去0.5微米微米的的懸浮物質(zhì)點懸浮物質(zhì)點, 水冷

6、反應(yīng)堆開發(fā)早期階段水冷反應(yīng)堆開發(fā)早期階段, 采用多層采用多層不銹鋼網(wǎng)過濾器不銹鋼網(wǎng)過濾器.第7頁/共50頁目前采用高溫磁性過濾器目前采用高溫磁性過濾器. 其特點是利用反應(yīng)堆一其特點是利用反應(yīng)堆一、二回路系統(tǒng)冷卻劑中的腐蝕產(chǎn)物、二回路系統(tǒng)冷卻劑中的腐蝕產(chǎn)物85%以上是磁以上是磁性的性的Fe3O4或含有或含有Co, Ni, Cr的的Fe3-xCOxO4固態(tài)懸固態(tài)懸浮物浮物. 磁性過濾曾用過永久性磁鐵磁性過濾曾用過永久性磁鐵. 但永久性磁鐵的但永久性磁鐵的磁性會隨著冷卻劑溫度的升高不斷下降磁性會隨著冷卻劑溫度的升高不斷下降. 近年來對近年來對永久性磁鐵的材料進行了很大改進以減少溫度的影永久性磁鐵的材

7、料進行了很大改進以減少溫度的影響響. 但也有采用電磁過濾器但也有采用電磁過濾器. 內(nèi)裝直徑為內(nèi)裝直徑為6毫米鐵素毫米鐵素體鋼小球體鋼小球. 在直流電場下在直流電場下, 小鋼球均成為小磁性體小鋼球均成為小磁性體.試驗結(jié)果表明試驗結(jié)果表明: 試驗中如含有試驗中如含有Fe3O4等懸浮物固體等懸浮物固體, 尺寸小于尺寸小于0.2微米微米, 濃度濃度40 g/kg, 以以30cm/sec流流速流經(jīng)過濾器速流經(jīng)過濾器, 過濾效率通常是過濾效率通常是97%, 有時高達有時高達99.5%, 如濃度為如濃度為25 g/kg, 過濾效率下降到過濾效率下降到72%.第8頁/共50頁低溫過濾器低溫過濾器 目前廣泛應(yīng)用

8、于壓水反應(yīng)堆處理系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用于壓水反應(yīng)堆處理系統(tǒng)的是低溫的是低溫(1, 即即RLiRH, 表示離子表示離子交換劑對交換劑對Li+的結(jié)合力大于的結(jié)合力大于H+;若若K=1, 即即RLiRH, 表示離子交換劑對表示離子交換劑對H+和和Li+的結(jié)合力相同的結(jié)合力相同;若若K1, 即即RLiRH, 表示離子交換劑對表示離子交換劑對Li+的的結(jié)合力小于結(jié)合力小于H+.第13頁/共50頁選擇系數(shù)選擇系數(shù)KLiH約等于約等于0.8. 若溶液中有硼酸存在若溶液中有硼酸存在, 則則因因pH值的變化將使反應(yīng)向左移動值的變化將使反應(yīng)向左移動. 但是但是, 當(dāng)溶液硼當(dāng)溶液硼濃度超過濃度超過800ppm時時, 它對

9、它對pH值的影響已不顯著值的影響已不顯著, 樹脂上的鋰的釋放也基本趨于穩(wěn)定樹脂上的鋰的釋放也基本趨于穩(wěn)定. 所以所以, 冷卻劑中冷卻劑中硼酸的存在對于除鋰樹脂性能影響并不大硼酸的存在對于除鋰樹脂性能影響并不大. 而且而且, 樹樹脂對鋰的交換容量也不受溶液鋰濃度的影響脂對鋰的交換容量也不受溶液鋰濃度的影響.除硼離子交換器除硼離子交換器功用功用: 采用采用OH-型陰離子交換器去除冷卻劑中硼酸型陰離子交換器去除冷卻劑中硼酸.隨著反應(yīng)堆的運行隨著反應(yīng)堆的運行, 燃料的過剩反應(yīng)性逐漸下降燃料的過剩反應(yīng)性逐漸下降, 冷冷卻劑中的硼也應(yīng)隨之逐漸稀釋卻劑中的硼也應(yīng)隨之逐漸稀釋. 在換料周期的前半在換料周期的前

10、半段時間段時間, 當(dāng)冷卻劑中硼濃度較高時當(dāng)冷卻劑中硼濃度較高時, 用注入清水的方用注入清水的方法使之稀釋法使之稀釋. 而在后半段時間而在后半段時間, 當(dāng)硼酸濃度已較低時當(dāng)硼酸濃度已較低時(小于小于l00ppm), 充水稀釋將引起大量的冷卻劑排充水稀釋將引起大量的冷卻劑排放放.此時此時, 啟用啟用OH-型除硼離子交換器以去除冷卻劑型除硼離子交換器以去除冷卻劑中的硼酸中的硼酸, 更為經(jīng)濟合理更為經(jīng)濟合理.第14頁/共50頁為什么在冷卻劑中硼濃度較高時不用樹脂除硼為什么在冷卻劑中硼濃度較高時不用樹脂除硼?在較高的硼濃度下樹脂極易飽和在較高的硼濃度下樹脂極易飽和, 再生樹脂將產(chǎn)生再生樹脂將產(chǎn)生大量難以

11、處理的放射性再生廢水大量難以處理的放射性再生廢水. 如果將一次飽和如果將一次飽和了的樹脂當(dāng)作固體廢物拋棄了的樹脂當(dāng)作固體廢物拋棄, 樹脂的消耗量太大樹脂的消耗量太大.樹脂不論是再生或者是直接拋棄樹脂不論是再生或者是直接拋棄, 吸附的硼酸都不吸附的硼酸都不能回收使用能回收使用, 這將造成每年數(shù)十噸的硼酸消耗這將造成每年數(shù)十噸的硼酸消耗.第15頁/共50頁秦山核電 化容系統(tǒng)里的水凈化裝置第16頁/共50頁容積控制箱容積控制箱功能：功能：承擔(dān)反應(yīng)堆從冷態(tài)到熱態(tài)零功率啟動過程承擔(dān)反應(yīng)堆從冷態(tài)到熱態(tài)零功率啟動過程中的最大溫升速率和從熱態(tài)零功率到冷停堆過程中的最大溫升速率和從熱態(tài)零功率到冷停堆過程中的最大

12、降溫速率所中的最大降溫速率所引起的水容積的變化引起的水容積的變化.變功率運行時變功率運行時, 承擔(dān)負荷線性變化最大速率為承擔(dān)負荷線性變化最大速率為5%滿功率滿功率/分的約分的約40%的水容積變化的水容積變化.當(dāng)下泄流被霧化噴入容積控制箱上部空間時當(dāng)下泄流被霧化噴入容積控制箱上部空間時, 其余其余部分裂變氣體即會通過液滴表面擴散而出部分裂變氣體即會通過液滴表面擴散而出, 借此而借此而被除去被除去. 短半衰期的裂變氣體在容積控制箱滯留過短半衰期的裂變氣體在容積控制箱滯留過程中很快衰變了程中很快衰變了; 而對長期半衰期的核素而對長期半衰期的核素(如如85 Kr),噴霧除氣的效果被氣體重新溶解抵消了許

13、多噴霧除氣的效果被氣體重新溶解抵消了許多, 因此因此,噴霧除氣對長半衰期裂變氣體不明顯噴霧除氣對長半衰期裂變氣體不明顯.第17頁/共50頁2 反應(yīng)堆排水處理與硼回收反應(yīng)堆排水處理與硼回收系統(tǒng)系統(tǒng)2.1 反應(yīng)堆排水的來源反應(yīng)堆排水的來源反應(yīng)堆的停閉和啟動反應(yīng)堆的停閉和啟動停堆時停堆時, 特別是冷停堆時特別是冷停堆時, 一定要使冷卻劑硼濃度一定要使冷卻劑硼濃度維持較高值維持較高值, 以保證足夠的反應(yīng)性抑制量以保證足夠的反應(yīng)性抑制量, 而在堆而在堆啟動時啟動時, 則要將冷卻劑硼濃度降低到臨界所需數(shù)值則要將冷卻劑硼濃度降低到臨界所需數(shù)值.反應(yīng)堆的停閉和啟動反應(yīng)堆的停閉和啟動, 要求用改變硼濃度的方法來

14、要求用改變硼濃度的方法來補償反應(yīng)性變化補償反應(yīng)性變化:補償多普勒效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化補償多普勒效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化;補償冷卻劑補償冷卻劑(慢化劑慢化劑)溫度效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化溫度效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化;補償中子吸收截面很高的裂變產(chǎn)物補償中子吸收截面很高的裂變產(chǎn)物135Xe和和149Sm引起的反應(yīng)性變化引起的反應(yīng)性變化;由維持足夠的停堆深度到堆啟動所需反應(yīng)性變化由維持足夠的停堆深度到堆啟動所需反應(yīng)性變化;第18頁/共50頁一般來說一般來說, 一個大型壓水堆的冷停堆和啟動要求冷一個大型壓水堆的冷停堆和啟動要求冷卻劑中溶解硼的反應(yīng)性控制量在百分之幾到百分卻劑中溶解硼的反應(yīng)性控制量在百分之幾到百分之十

15、幾之間之十幾之間, 相應(yīng)的硼濃度變化量為相應(yīng)的硼濃度變化量為300-500mg/L.即在停堆時需要將冷卻劑硼濃度提高即在停堆時需要將冷卻劑硼濃度提高300-500mg/L 而在啟動時而在啟動時, 將硼濃度降低相應(yīng)將硼濃度降低相應(yīng)值值(減硼減硼).通常用注入濃硼酸或清水的方法來加硼或減硼通常用注入濃硼酸或清水的方法來加硼或減硼, 則則向堆中注入多少量的濃硼酸溶液或清水向堆中注入多少量的濃硼酸溶液或清水, 相應(yīng)地需相應(yīng)地需要由堆中排出相同數(shù)量的冷卻劑要由堆中排出相同數(shù)量的冷卻劑. 充水和排水并不充水和排水并不是簡單的容積置換是簡單的容積置換, 而是一種注入而是一種注入-混合混合-排放過程排放過程.

16、由于主回路冷卻劑循環(huán)量每小時達由于主回路冷卻劑循環(huán)量每小時達10萬噸萬噸, 大大大大超過注水流量超過注水流量, 可以認為注入的水迅速與整個回路可以認為注入的水迅速與整個回路混勻混勻, 排出的已是混勻了的冷卻劑排出的已是混勻了的冷卻劑.第19頁/共50頁如果以如果以C0表示注入溶液的硼濃度表示注入溶液的硼濃度, C1表示冷卻劑表示冷卻劑中的初始硼濃度中的初始硼濃度, C2表示需要達到的硼濃度表示需要達到的硼濃度, 可導(dǎo)可導(dǎo)出如下關(guān)系式出如下關(guān)系式:V-需要注入的清水或濃硼酸量需要注入的清水或濃硼酸量; V0-主回路總水量主回路總水量, 米米3.停堆時，由于停堆時，由于C0遠遠大于遠遠大于C1和和

17、C2, 故注水量故注水量(就相就相當(dāng)于排放量當(dāng)于排放量)很小很小. 在啟動時注入的清水在啟動時注入的清水(C0=0)量量就大得多就大得多, 并且并且C1/C2的值越大的值越大, 需要充入和排出需要充入和排出的水量越大的水量越大.第20頁/共50頁例如：例如：設(shè)設(shè)V0=200米米3, 冷卻劑運行時的硼濃度為冷卻劑運行時的硼濃度為800mg/L, 停堆所需的硼濃度增值為停堆所需的硼濃度增值為400mg/L, 則停堆一次需注入則停堆一次需注入C0=7000mg/L的濃硼酸約為的濃硼酸約為14米米3, 而啟動時需而啟動時需注入清水注入清水80米米3.當(dāng)冷卻劑運行硼濃度為當(dāng)冷卻劑運行硼濃度為100mg/

18、L, 停堆所需的硼停堆所需的硼濃度增值為濃度增值為300mg/L時時, 冷停堆一次需要充入的冷停堆一次需要充入的濃硼酸和清水分別約為濃硼酸和清水分別約為6米米3和和280米米3.這說明了為什么在冷卻劑硼濃度較低時這說明了為什么在冷卻劑硼濃度較低時, 用充水法用充水法稀釋將引起大量的堆水排放稀釋將引起大量的堆水排放.此外此外, 反應(yīng)堆啟動升溫時反應(yīng)堆啟動升溫時, 由于水體積的膨脹由于水體積的膨脹, 也也引起部分冷卻劑的排放引起部分冷卻劑的排放, 但其量很小但其量很小.第21頁/共50頁補后備反應(yīng)性的降低補后備反應(yīng)性的降低隨著反應(yīng)堆的運行隨著反應(yīng)堆的運行, 后備反應(yīng)性逐漸降低后備反應(yīng)性逐漸降低,

19、需要不需要不斷降低冷卻劑硼濃度斷降低冷卻劑硼濃度. 在換料周期的前期在換料周期的前期, 當(dāng)冷卻當(dāng)冷卻劑硼濃度較高時劑硼濃度較高時, 需要降低冷卻劑硼濃度必須采取需要降低冷卻劑硼濃度必須采取排出部分冷卻劑注入同體積的純水來實現(xiàn)排出部分冷卻劑注入同體積的純水來實現(xiàn), 從而引從而引起冷卻劑的排放起冷卻劑的排放.反應(yīng)堆負荷變化反應(yīng)堆負荷變化對負荷跟蹤電站對負荷跟蹤電站, 運行負荷隨電網(wǎng)用電要求改變運行負荷隨電網(wǎng)用電要求改變, 在用電高峰時滿功率甚至超功率發(fā)電在用電高峰時滿功率甚至超功率發(fā)電, 在用電低谷在用電低谷時低功率甚至停止發(fā)電時低功率甚至停止發(fā)電. 現(xiàn)代壓水堆電站的功率變現(xiàn)代壓水堆電站的功率變化

20、也用調(diào)節(jié)冷卻劑的硼濃度來實現(xiàn)化也用調(diào)節(jié)冷卻劑的硼濃度來實現(xiàn), 因而引起相應(yīng)因而引起相應(yīng)的排水的排水, 如果功率變化很頻繁如果功率變化很頻繁, 由此引起的排水量由此引起的排水量是很可觀的是很可觀的.第22頁/共50頁反應(yīng)堆換料或檢修排水反應(yīng)堆換料或檢修排水在反應(yīng)堆換料或檢修后在反應(yīng)堆換料或檢修后, 都需要排出一定量的水都需要排出一定量的水. 顯然其排水量與停堆檢修的次數(shù)有關(guān)顯然其排水量與停堆檢修的次數(shù)有關(guān).主回路系統(tǒng)的泄壓、引漏主回路系統(tǒng)的泄壓、引漏主回路超壓時主回路超壓時, 穩(wěn)壓器泄壓閥開啟穩(wěn)壓器泄壓閥開啟, 將蒸汽排入泄將蒸汽排入泄壓箱壓箱, 并為箱中積水冷凝、吸收并為箱中積水冷凝、吸收,

21、最后排入堆排水最后排入堆排水貯槽貯槽. 由于輻射安全和環(huán)境保護的考慮由于輻射安全和環(huán)境保護的考慮, 主回路壓主回路壓力法蘭以及泵閥的密封處都設(shè)有引漏裝置力法蘭以及泵閥的密封處都設(shè)有引漏裝置, 以收集以收集泄漏出來的冷卻劑并送往堆排水貯槽泄漏出來的冷卻劑并送往堆排水貯槽.可見可見, 負荷跟蹤引起的排水量是很大的負荷跟蹤引起的排水量是很大的, 而基本負而基本負荷電站的排水量的就要少得多荷電站的排水量的就要少得多.第23頁/共50頁第24頁/共50頁由堆中排出的冷卻劑有很強的放射性由堆中排出的冷卻劑有很強的放射性, 未經(jīng)嚴格處未經(jīng)嚴格處理是絕對不能向環(huán)境排放的理是絕對不能向環(huán)境排放的. 經(jīng)過處理的冷

22、卻劑經(jīng)過處理的冷卻劑,完全可以滿足堆補給水的要求完全可以滿足堆補給水的要求. 將堆排水處理后重將堆排水處理后重新補回堆內(nèi)新補回堆內(nèi), 既減少了對環(huán)境的污染既減少了對環(huán)境的污染, 又可使排出又可使排出的水復(fù)用的水復(fù)用, 節(jié)省水資源節(jié)省水資源.出于冷卻劑硼濃度控制的要求出于冷卻劑硼濃度控制的要求, 必須使復(fù)用補水的必須使復(fù)用補水的硼含量降低到允許程度硼含量降低到允許程度. 因此因此, 堆排水系統(tǒng)除了處堆排水系統(tǒng)除了處理之外理之外, 還有一個硼水分離任務(wù)還有一個硼水分離任務(wù), 即生產(chǎn)合格的堆即生產(chǎn)合格的堆補給水和濃硼酸補給水和濃硼酸. 再生硼酸的濃度應(yīng)符合堆濃硼酸再生硼酸的濃度應(yīng)符合堆濃硼酸貯存要求

23、貯存要求, 有的取有的取4%, 有的取有的取12%, 主要考慮到主要考慮到硼酸水溶液的結(jié)晶溫度硼酸水溶液的結(jié)晶溫度. 4硼酸的結(jié)晶溫度為硼酸的結(jié)晶溫度為15,一般無需進行特殊加熱保溫一般無需進行特殊加熱保溫, 但設(shè)備容量要但設(shè)備容量要大些大些. 12%硼酸的結(jié)晶溫度為硼酸的結(jié)晶溫度為50, 為避免硼酸為避免硼酸結(jié)晶結(jié)晶, 需將所有的管道及設(shè)備的溫度保持在需將所有的管道及設(shè)備的溫度保持在50以上以上, 雖然比較麻煩雖然比較麻煩, 但設(shè)備容積相對可以小些但設(shè)備容積相對可以小些.第25頁/共50頁如年處理量為如年處理量為17200米米3的堆排水的堆排水, 平均硼濃度平均硼濃度700mg/L(相應(yīng)的硼

24、酸濃度為相應(yīng)的硼酸濃度為4200mg/L), 每年每年可回收硼酸可回收硼酸72噸噸. 通常把這個系統(tǒng)稱為通常把這個系統(tǒng)稱為硼回收系硼回收系統(tǒng)統(tǒng).堆的排水是間歇式堆的排水是間歇式, 所以硼回收系統(tǒng)的運行也必然所以硼回收系統(tǒng)的運行也必然是間歇式的是間歇式的. 系統(tǒng)的時間負荷因子一般取系統(tǒng)的時間負荷因子一般取30-50%,即系統(tǒng)僅有即系統(tǒng)僅有1/3或或1/2的時間運行的時間運行. 在堆排在堆排水量和系統(tǒng)運行時間負荷因子確定以后水量和系統(tǒng)運行時間負荷因子確定以后, 系統(tǒng)的處系統(tǒng)的處理能力亦隨之而定理能力亦隨之而定. 一個一個100萬千瓦負荷跟蹤電站萬千瓦負荷跟蹤電站的硼回收系統(tǒng)的處理能力一般在的硼回收

25、系統(tǒng)的處理能力一般在6-8噸噸/小時小時, 基基本負荷電站則要小些本負荷電站則要小些.第26頁/共50頁2.2 硼的回收系統(tǒng)硼的回收系統(tǒng)硼回收系統(tǒng)的功能硼回收系統(tǒng)的功能為堆排水提供足夠的貯存容量；為堆排水提供足夠的貯存容量；去除堆排水中的放射性物質(zhì)及其它雜質(zhì)；去除堆排水中的放射性物質(zhì)及其它雜質(zhì)；為堆的運行再生補給水和濃硼酸為堆的運行再生補給水和濃硼酸.硼回收系統(tǒng)組成與各部功能硼回收系統(tǒng)組成與各部功能堆排水堆排水貯存和貯存和輸送單輸送單元元凈化單凈化單元元硼水分硼水分離單元離單元第27頁/共50頁第28頁/共50頁堆排水貯存和輸送單元堆排水貯存和輸送單元包括堆排水貯槽和相應(yīng)的泵組包括堆排水貯槽和

26、相應(yīng)的泵組. 為保證反應(yīng)堆排水為保證反應(yīng)堆排水順暢順暢, 并為本系統(tǒng)的運行保留足夠的機動能力并為本系統(tǒng)的運行保留足夠的機動能力, 通通常堆排水貯槽的容量取一回路冷卻劑總體積的常堆排水貯槽的容量取一回路冷卻劑總體積的2.5倍以上倍以上. 這樣的容量能夠容納任何條件下連續(xù)兩次這樣的容量能夠容納任何條件下連續(xù)兩次停堆啟動的排水停堆啟動的排水.較大的貯存能力同時也可提供堆排水較長的放射較大的貯存能力同時也可提供堆排水較長的放射性衰變時間性衰變時間, 對于去除短半衰期核素很有效對于去除短半衰期核素很有效. 貯槽貯槽采用氮封采用氮封, 防止冷卻劑中逸出的氫氣和空氣相混引防止冷卻劑中逸出的氫氣和空氣相混引起

27、爆炸的可能性起爆炸的可能性.第29頁/共50頁凈化單元凈化單元組成組成: 由由過濾器、離子交換器和脫氣器過濾器、離子交換器和脫氣器構(gòu)成構(gòu)成, 分別分別去除堆排水中的不溶性顆粒雜質(zhì)、可溶性離子雜去除堆排水中的不溶性顆粒雜質(zhì)、可溶性離子雜質(zhì)以及溶解氣體質(zhì)以及溶解氣體.凈化凈化: 本系統(tǒng)的原料水大部分己經(jīng)冷卻劑循環(huán)凈本系統(tǒng)的原料水大部分己經(jīng)冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)混合床離子交換器處理化系統(tǒng)混合床離子交換器處理, 所以一般僅僅設(shè)置所以一般僅僅設(shè)置一組一組H+型陽樹脂床型陽樹脂床, 用以去除用以去除Cs, Mo, Y等循環(huán)凈等循環(huán)凈化系統(tǒng)不易除去的核素以及化系統(tǒng)不易除去的核素以及pH添加劑的陽離子添加劑的陽離

28、子(Li+, K+, NH4+). 樹脂床后過濾器是用以防止破樹脂床后過濾器是用以防止破碎樹脂流出的碎樹脂流出的. 為提高凈化效果有的增設(shè)混合離子為提高凈化效果有的增設(shè)混合離子交換器交換器.除氣除氣: 在冷卻劑放射性組份中在冷卻劑放射性組份中, 裂變氣體占裂變氣體占90以以上上, 為使凈化水的比放顯著降低為使凈化水的比放顯著降低, 就必須相當(dāng)徹底就必須相當(dāng)徹底地除去這些氣體地除去這些氣體, 因為即使將因為即使將90裂變氣體除去裂變氣體除去,其剩余比放仍然等于其它核素的比放之和其剩余比放仍然等于其它核素的比放之和. 所以所以, 除氣效率必須達到除氣效率必須達到103以上才能符合要求以上才能符合要

29、求.第30頁/共50頁一般采用一般采用熱力除氣方法以達到深度除氣熱力除氣方法以達到深度除氣的目的的目的. 水水流先經(jīng)預(yù)熱流先經(jīng)預(yù)熱, 霧化噴入脫氣器霧化噴入脫氣器, 使大部分氣體由水使大部分氣體由水中釋出中釋出. 隨后使水流通過填料表面隨后使水流通過填料表面, 與本系統(tǒng)蒸發(fā)與本系統(tǒng)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽逆流接觸器產(chǎn)生的二次蒸汽逆流接觸, 蒸汽將水中剩余的氣蒸汽將水中剩余的氣體帶出體帶出, 進入脫氣冷凝器進入脫氣冷凝器, 把蒸汽冷凝下來把蒸汽冷凝下來, 使不使不凝性氣體進入廢氣系統(tǒng)凝性氣體進入廢氣系統(tǒng).在原料水貯存期間在原料水貯存期間, 水中包含的氫和部分裂變氣體水中包含的氫和部分裂變氣體逐漸釋放

30、到氮封氣體中逐漸釋放到氮封氣體中, 而氮氣則溶解于水中而氮氣則溶解于水中, 并并逐漸達到平衡逐漸達到平衡. 當(dāng)堆排水送去脫氣時當(dāng)堆排水送去脫氣時, 主要的溶解主要的溶解氣體是氮氣氣體是氮氣. 在常溫常壓下在常溫常壓下, 氮氣在水中的溶解度氮氣在水中的溶解度為為10-15毫升毫升(標準狀態(tài)標準狀態(tài))/升水升水, 脫氣器的設(shè)計以脫氣器的設(shè)計以此為基礎(chǔ)此為基礎(chǔ). 除盡水中的不凝性氣體除盡水中的不凝性氣體, 利于其后的蒸利于其后的蒸發(fā)器、冷凝器的運行發(fā)器、冷凝器的運行, 因為二次蒸汽中只要含有少因為二次蒸汽中只要含有少量的不凝性氣體量的不凝性氣體, 即會顯著降低冷凝器的傳熱系數(shù)即會顯著降低冷凝器的傳熱

31、系數(shù).第31頁/共50頁硼水分離單元硼水分離單元組成：組成：硼水分離是通過硼水分離是通過蒸發(fā)蒸發(fā)來實現(xiàn)的來實現(xiàn)的. 本單元由本單元由蒸發(fā)器、霧沫去除器、吸收塔、冷凝器以及冷卻蒸發(fā)器、霧沫去除器、吸收塔、冷凝器以及冷卻器構(gòu)成器構(gòu)成.流程：流程：絕大部分堆排水在蒸發(fā)器中被轉(zhuǎn)為二次蒸絕大部分堆排水在蒸發(fā)器中被轉(zhuǎn)為二次蒸汽汽, 經(jīng)霧沫去除器除去夾帶的霧沫經(jīng)霧沫去除器除去夾帶的霧沫, 以及經(jīng)吸收塔以及經(jīng)吸收塔除去揮發(fā)硼后除去揮發(fā)硼后, 在冷凝器中凝結(jié)下來在冷凝器中凝結(jié)下來, 再經(jīng)過冷卻再經(jīng)過冷卻器冷卻器冷卻, 檢測合格后送堆補給水箱貯存檢測合格后送堆補給水箱貯存. 蒸發(fā)器釜蒸發(fā)器釜底溶液濃縮到一定程度后

32、底溶液濃縮到一定程度后, 經(jīng)冷卻過濾送往濃硼酸經(jīng)冷卻過濾送往濃硼酸貯槽貯槽.蒸發(fā)的目的在于硼、水分離蒸發(fā)的目的在于硼、水分離. 蒸發(fā)后有兩種產(chǎn)物蒸發(fā)后有兩種產(chǎn)物:二次蒸汽冷凝液和濃硼酸二次蒸汽冷凝液和濃硼酸, 最后都被重新補入回路最后都被重新補入回路第32頁/共50頁蒸發(fā)對去除冷卻劑中的放射性無效蒸發(fā)對去除冷卻劑中的放射性無效. 硼回收系統(tǒng)對硼回收系統(tǒng)對堆排水放射性的去除僅堆排水放射性的去除僅借助于凈化單元的過濾、借助于凈化單元的過濾、離子交換和脫氣來完成離子交換和脫氣來完成. 這就是為什么硼回收系統(tǒng)這就是為什么硼回收系統(tǒng)與廢液處理系統(tǒng)的工藝流程不同與廢液處理系統(tǒng)的工藝流程不同, 并把離子交換

33、放并把離子交換放在蒸發(fā)之前的道理在蒸發(fā)之前的道理.既然蒸發(fā)以硼水分離為主要目的既然蒸發(fā)以硼水分離為主要目的, 那么就希望二次那么就希望二次蒸汽中揮發(fā)硼的含量越少越好蒸汽中揮發(fā)硼的含量越少越好, 所以蒸發(fā)單元除了所以蒸發(fā)單元除了一般的霧沫去除器之外一般的霧沫去除器之外, 還要加一個吸收塔以淋洗還要加一個吸收塔以淋洗吸收揮發(fā)硼吸收揮發(fā)硼. 這樣處理后的二次蒸汽冷凝液的硼濃這樣處理后的二次蒸汽冷凝液的硼濃度實際上降低到難以檢測的水平度實際上降低到難以檢測的水平. 必要時必要時, 可以借可以借助于一組附加的陰離子交換器或混合離子交換器助于一組附加的陰離子交換器或混合離子交換器,進一步去除凝結(jié)水中的殘余

34、硼進一步去除凝結(jié)水中的殘余硼, 即凈化冷凝液即凈化冷凝液.第33頁/共50頁硼回收蒸發(fā)器也可作為廢液蒸發(fā)器使用硼回收蒸發(fā)器也可作為廢液蒸發(fā)器使用. 事實上事實上,為了控制為了控制冷卻劑的氚濃度冷卻劑的氚濃度, 每年都要排掉數(shù)百噸蒸發(fā)冷凝液每年都要排掉數(shù)百噸蒸發(fā)冷凝液, 有時也有時也要排掉部分不合格的濃硼酸要排掉部分不合格的濃硼酸, 蒸發(fā)器起了廢液處理的作用蒸發(fā)器起了廢液處理的作用, 必要時可以替換使用必要時可以替換使用.回收硼回收硼 硼酸的熱再生硼酸的熱再生存在的問題：存在的問題：用硼酸進行反應(yīng)性補償控制的壓水堆用硼酸進行反應(yīng)性補償控制的壓水堆, 經(jīng)常要循環(huán)往復(fù)地經(jīng)常要循環(huán)往復(fù)地“加硼加硼”

35、或或“減硼減硼”, 冷卻劑循環(huán)冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)和硼回收系統(tǒng)對硼酸的處理都有缺陷凈化系統(tǒng)和硼回收系統(tǒng)對硼酸的處理都有缺陷. 除硼除硼離子交換器低溫下很易除去水中的硼離子交換器低溫下很易除去水中的硼, 但被吸附了的但被吸附了的硼很難回收使用硼很難回收使用; 如用清水將樹脂上的硼洗下來如用清水將樹脂上的硼洗下來, 得到得到的硼酸溶液濃度太低的硼酸溶液濃度太低; 如用堿溶液再生樹脂如用堿溶液再生樹脂, 則從再生則從再生液中提取硼又是一個難題液中提取硼又是一個難題. 實際上實際上, 硼酸一旦被吸附在硼酸一旦被吸附在硼床上即成了廢物硼床上即成了廢物.蒸發(fā)法回收硼是有效的蒸發(fā)法回收硼是有效的, 但成本很但

36、成本很高高, 特別是在排水硼濃度很低時特別是在排水硼濃度很低時, 蒸發(fā)大量的清水僅能蒸發(fā)大量的清水僅能回收數(shù)量很少的硼酸回收數(shù)量很少的硼酸.第34頁/共50頁解決辦法：解決辦法：從強堿型樹脂對硼酸吸附的研究中發(fā)從強堿型樹脂對硼酸吸附的研究中發(fā)現(xiàn)現(xiàn), 樹脂對硼酸的吸附有一個明顯的特點樹脂對硼酸的吸附有一個明顯的特點: 吸附容吸附容量隨溫度而變量隨溫度而變, 在低溫下的吸附容量高于高溫下的在低溫下的吸附容量高于高溫下的吸附容量吸附容量. 由此引出這樣的設(shè)想由此引出這樣的設(shè)想: 用調(diào)節(jié)除硼離子用調(diào)節(jié)除硼離子交換器工作溫度的辦法來改變冷卻劑的硼含量交換器工作溫度的辦法來改變冷卻劑的硼含量. 在在需要需

37、要“減硼減硼”時時, 降低循環(huán)凈化流的溫度降低循環(huán)凈化流的溫度, 使其通使其通過陰樹脂床過陰樹脂床, 這時硼被吸附這時硼被吸附, 水液中的硼濃度降低水液中的硼濃度降低；在需要；在需要“加硼加硼”時時, 則提高水流的溫度則提高水流的溫度, 使其通使其通過同一個陰樹脂床過同一個陰樹脂床, 這時硼由樹脂上解吸下來這時硼由樹脂上解吸下來, 水水流中的硼濃度提高流中的硼濃度提高. 這種這種用改變通過離子交換器水用改變通過離子交換器水流溫度來調(diào)節(jié)硼濃度的方法流溫度來調(diào)節(jié)硼濃度的方法, 叫硼酸的熱再生法叫硼酸的熱再生法.第35頁/共50頁第36頁/共50頁下泄流經(jīng)過循環(huán)凈化系統(tǒng)凈化之后下泄流經(jīng)過循環(huán)凈化系統(tǒng)

38、凈化之后, 進入硼進入硼熱再生系統(tǒng)熱再生系統(tǒng), 水流溫度在水流溫度在50左右左右. 如果冷如果冷卻劑要卻劑要“減硼減硼”,打開閥門打開閥門1, 水流經(jīng)冷卻器水流經(jīng)冷卻器降溫降溫, 由由上向下上向下通過熱再生陰離子交換器通過熱再生陰離子交換器(硼熱再生器硼熱再生器), 其中部分硼被吸附其中部分硼被吸附.相反相反, 如如果冷卻劑需要果冷卻劑需要“加硼加硼”, 關(guān)閉閥門關(guān)閉閥門1, 開啟閥開啟閥門門2, 溫度為溫度為50的水流的水流由下至上由下至上將硼熱再將硼熱再生器的部分硼洗下來生器的部分硼洗下來, 水流最后經(jīng)容積控制水流最后經(jīng)容積控制箱重新補回堆中箱重新補回堆中. 貯槽貯槽1, 2及閥門及閥門3

39、, 4可機可機動用動用.第37頁/共50頁實際上實際上, 因溫度變化引起的樹脂對硼酸的吸附容量因溫度變化引起的樹脂對硼酸的吸附容量的變化量有限的變化量有限, 如果冷卻劑調(diào)硼全都采用硼熱再生如果冷卻劑調(diào)硼全都采用硼熱再生法法, 則需設(shè)置很龐大的樹脂床則需設(shè)置很龐大的樹脂床, 給堆的設(shè)計帶來許給堆的設(shè)計帶來許多不便多不便, 經(jīng)濟上也不合算經(jīng)濟上也不合算. 比如比如, 為使為使34m3的冷卻的冷卻劑硼濃度發(fā)生劑硼濃度發(fā)生100mg/L變化變化, 需硼熱再生樹脂需硼熱再生樹脂8.5m3. 此外此外, 硼熱再生法硼熱再生法只適用于調(diào)節(jié)冷卻劑硼只適用于調(diào)節(jié)冷卻劑硼濃度的緩慢變化濃度的緩慢變化. 因此硼熱再

40、生法不能完全替代充因此硼熱再生法不能完全替代充水或充濃硼酸的調(diào)硼方法水或充濃硼酸的調(diào)硼方法.第38頁/共50頁合理的方法：合理的方法：采用采用充水與硼熱再生綜合調(diào)硼法充水與硼熱再生綜合調(diào)硼法. 在在換料周期的前期仍沿用充水調(diào)硼方法換料周期的前期仍沿用充水調(diào)硼方法, 此時充水法此時充水法有效有效, 且排水不多且排水不多. 在換料周期的后期在換料周期的后期, 啟用硼熱再啟用硼熱再生裝置生裝置. 用硼熱再生調(diào)節(jié)負荷跟蹤電站的負荷變化用硼熱再生調(diào)節(jié)負荷跟蹤電站的負荷變化是比較理想的是比較理想的. 西屋公司壓水堆的標準設(shè)計已采用西屋公司壓水堆的標準設(shè)計已采用硼熱再生系統(tǒng)硼熱再生系統(tǒng), 該系統(tǒng)包括該系統(tǒng)包

41、括3個熱交換器和個熱交換器和4個容積個容積為為6.5米米3的硼熱再生樹脂床的硼熱再生樹脂床, 主要用來調(diào)節(jié)負荷跟主要用來調(diào)節(jié)負荷跟蹤要求冷卻劑硼濃度變化蹤要求冷卻劑硼濃度變化.第39頁/共50頁3 放射性廢水處理放射性廢水處理系統(tǒng)系統(tǒng)放射性廢水概況與處理原則放射性廢水概況與處理原則放射性廢水的來源放射性廢水的來源: 在運行和檢修過程中在運行和檢修過程中, 一回路一回路各個系統(tǒng)不可避免地會產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的放射性廢水各個系統(tǒng)不可避免地會產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的放射性廢水,如放射性設(shè)備排放水如放射性設(shè)備排放水, 泵、閥門的泄漏水泵、閥門的泄漏水, 放射性放射性設(shè)備沖洗水設(shè)備沖洗水, 實驗室的下水和洗滌水實驗室的

42、下水和洗滌水, 乃至淋浴水、乃至淋浴水、洗衣水洗衣水, 以及一回路側(cè)的高壓放射性冷卻劑進入二以及一回路側(cè)的高壓放射性冷卻劑進入二回路側(cè)回路側(cè), 隨著蒸汽和蒸汽發(fā)生器排污水散布到整個隨著蒸汽和蒸汽發(fā)生器排污水散布到整個二回路系統(tǒng)等二回路系統(tǒng)等.第40頁/共50頁計算表明計算表明, 一個大型壓水堆電站一個大型壓水堆電站, 當(dāng)主回路向二回當(dāng)主回路向二回路側(cè)的泄漏率為路側(cè)的泄漏率為每天每天75升升時時, 蒸汽發(fā)生器爐水的放蒸汽發(fā)生器爐水的放射性水平可達到主回路冷卻劑的射性水平可達到主回路冷卻劑的十萬分之一十萬分之一, 相應(yīng)相應(yīng)的汽輪機凝水的放射性水平可達到主回路冷卻劑的的汽輪機凝水的放射性水平可達到主

43、回路冷卻劑的千萬分之一千萬分之一. 如果反應(yīng)堆燃料包殼沒有破損或破損如果反應(yīng)堆燃料包殼沒有破損或破損率很低率很低, 主回路冷卻劑的放射性水平較低主回路冷卻劑的放射性水平較低(3.7104Bq/L) , 二回路可以不必當(dāng)作放射性廢二回路可以不必當(dāng)作放射性廢水處理水處理, 而當(dāng)燃料破損率較高時而當(dāng)燃料破損率較高時, 漏入二回路的放漏入二回路的放射性就不可忽視射性就不可忽視.第41頁/共50頁廢水處理的目的廢水處理的目的: 廢水處理的目的在于保護環(huán)境廢水處理的目的在于保護環(huán)境. 為此為此, 在廢水處理系統(tǒng)中應(yīng)該對廢水的收集、貯存、在廢水處理系統(tǒng)中應(yīng)該對廢水的收集、貯存、凈化以及檢測排放具備充分有效的

44、手段凈化以及檢測排放具備充分有效的手段, 嚴格控制嚴格控制廢水的排放渠道和比放廢水的排放渠道和比放, 保證符合標準保證符合標準. 美國規(guī)定美國規(guī)定瞬時最大排放濃度小于瞬時最大排放濃度小于3.7Bq/L.國際上對各種核設(shè)施的放射性排放提出了國際上對各種核設(shè)施的放射性排放提出了“盡可能盡可能少少”的原則的原則, 要求盡一切可能減少放射性的排放量要求盡一切可能減少放射性的排放量.因此因此, 除了對排放水的比放加以限制外除了對排放水的比放加以限制外, 還應(yīng)對放還應(yīng)對放射性的年排放量作出規(guī)定射性的年排放量作出規(guī)定. 例如例如, 美國規(guī)定每一個美國規(guī)定每一個壓水堆機組每年經(jīng)由水中排出的放射性總量不得超壓水

45、堆機組每年經(jīng)由水中排出的放射性總量不得超過過5居里居里(不包括氚不包括氚)(18.51010Bq/L).第42頁/共50頁一回路廢水處理一回路廢水處理廢水來源不一廢水來源不一, 成分復(fù)雜成分復(fù)雜, 不能采用一種處理方法不能采用一種處理方法, 必須按低、中、高放射性分級處理必須按低、中、高放射性分級處理.放射性較高的設(shè)備排水、取樣廢水和輔助設(shè)備泄漏放射性較高的設(shè)備排水、取樣廢水和輔助設(shè)備泄漏水水, 采用過濾、蒸發(fā)處理采用過濾、蒸發(fā)處理, 必要時必要時. 將二次蒸汽冷凝將二次蒸汽冷凝液再經(jīng)一次離子交換液再經(jīng)一次離子交換. 這樣得到凈化水的比放低于這樣得到凈化水的比放低于37Bq/L, 可以重新用作

46、設(shè)備清洗、樹脂反洗等輔可以重新用作設(shè)備清洗、樹脂反洗等輔助水源助水源, 必要時也可補回主回路必要時也可補回主回路.各種放射性水平較低的地面沖洗水各種放射性水平較低的地面沖洗水, 放射性輸送容放射性輸送容器的洗滌水器的洗滌水, 采用過濾和離子交換法采用過濾和離子交換法. 如果需要也如果需要也可送去蒸發(fā)處理可送去蒸發(fā)處理.洗衣水、淋浴水等洗衣水、淋浴水等, 則往往可以直接排放則往往可以直接排放.第43頁/共50頁二回路放射性廢水的處理二回路放射性廢水的處理只有當(dāng)燃料元件包殼和蒸汽發(fā)生器換熱管同時發(fā)生破只有當(dāng)燃料元件包殼和蒸汽發(fā)生器換熱管同時發(fā)生破損時損時, 二回路才帶有顯著的放射性二回路才帶有顯著的放射性. 當(dāng)元件破損率達到當(dāng)元件破損率達到1時時, 一回路向二回路的泄漏量達到一回路向二回路的泄漏量達到370 升升/天時天時, 蒸蒸汽發(fā)生器排污水的放射性水平可達汽發(fā)生器排污水的放射性水平可達 3.7104Bq/L. 由由于蒸汽的夾帶于蒸汽的夾帶, 汽輪機凝水也被污染汽輪機凝水也被