ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологии для снижения накопления радиоактивных изотопов в контурах ядерных реакторов из "Изотопы Свойства, получение, применение Том 2" Положительный эффект даёт и образование соединений с большей растворимостью продуктов коррозии, в результате чего изменяется соотношение долей продуктов коррозии осаждённых на поверхностях оборудования и выведенных из контура на системе очистки, повышается роль системы очистки. [c.224] Наиболее интересен эффект создания состава поверхности контура циркуляции, продукты коррозии которого не осаждаются на циркониевой поверхности активной зоны реактора. Этот эффект может быть получен на основании теории селективного взаимодействия химических соединений. Реализация такого эффекта была осуществлена на одной реакторной петлевой установке реактора МР мощностью 40 МВт, водно-химический режим соответствовал ВХР реакторов ВВЭР. В соответствии с теорией селективных взаимодействий NiO не взаимодействует с ZrO и Zr02 (ZrOi gg). [c.224] В частности были проведены коррозионные испытания сталей в эксплуатационном и стояночном режимах работы реакторов ВВЭР, механические испытания образцов с покрытиями, изучены процессы наводороживания, термического воздействия на покрытия [2, 3]. Испытания образцов-свидетелей с никелевыми покрытиями и без покрытий в петлевой установке, работающей в режиме реакторов ВВЭР, выполненной из нержавеющей стали без никелевого покрытия, показали, что на образцах с никелевым покрытием содержание радионуклидов ниже, см. табл. 14.3.1. [c.224] В качестве объекта, на котором осуществлялась общая проверка эффективности метода защита от коррозии и снижения мощности доз гамма-излу-чения от оборудования, была выбрана петлевая установка ПОВ реактора МР, работающая с водно-химическим режимом теплоносителя реакторов ВВЭР. [c.225] Петля ПОВ с 1975 г. была законсервирована, а в феврале 1981 г. был осуществлён пуск петли. Перед пуском петли были выполнены подготовительные мероприятия, включающие промывку, а затем нанесение никель-фосфорного покрытия [4]. При промывках и нанесении покрытия вместо канала с ТВС была установлена стальная перемычка , позволяющая осуществлять циркуляцию в петле. Таким образом, на всю поверхность петли, кроме канала и ТВС, было нанесено покрытие. [c.225] Толщина нанесённого покрытия была порядка 4 мкм. Осмотр корпуса и элементов конструкции механического фильтра, установленного перед ГЦН, вставок экспериментальных участков, а также образцов-свидетелей, показал, что поверхности контура покрыты однородным блестящим слоем никель-фосфорного покрытия, хорошо сцепленного с поверхностью металла. [c.225] Эксперимент длился 3,5 года, после чего были осмотрены и сфотографированы съёмные конструкции петлевой установки. Все они имели такой же металлический цвет. Конструкции другой петлевой установки, работающей также в режиме реакторов ВВЭР, имели чёрный, характерный для магнетита, цвет. Периодически проводились замеры мощности доз гамма-излучения в контрольных точках оборудования петлевых установок, мощность дозы гамма-излучения от оборудования на петле ПОВ в течение 3,5 лет не изменилась. [c.225] Проведённые реакторные исследования подтвердили правильность теоретических представлений о селективном взаимодействии примесей в теплоносителе и конструкционных материалов. Показано, что изменяя состав материала поверхности контура циркуляции, или/и изменяя состав теплоносителя, можно существенно изменить осаждение продуктов коррозии в активной зоне реактора и, следовательно, их активацию, можно изменить также осаждение активированных продуктов коррозии на поверхностях контура, причём каждый из этих процессов или все они в совокупности приводят к снижению мощности доз гамма-излучения от оборудования и как следствие — к снижению облучения персонала АЭС. [c.225] Первым BWR, который начал работать с инжекцией природного цинка, был Норе Сгеек , который эксплуатируется с января 1987 г. Норе Сгеек являлся новым BWR и инжекция цинка на нём осуществлялась с начала эксплуатации блока. [c.226] Обычно из BWR без дозирования цинка выгружают приблизительно 2000 Кюри в год, из которых 700 приходится на Со-60 и 20 на Zn-65. При работе BWR Норе Greek в течение 0,75 эффективных года было выгружено 362 кюри из которых 20 пришлось на Со-60 и 199 на Zn-65. [c.226] Таким образом, дозирование природного цинка привело к снижению содержания Со-60, но увеличило содержание Zn-65, образующегося в потоке тепловых нейтронов по реакции Zn-64 (п, 7) Zn-65. В природном цинке содержится 48,6% 64-го изотопа (см. табл. 14.3.2). [c.226] В 1990 г. принято решение о создании производства обеднённого цинка на Красноярском электрохимическом заводе по технологии, разработанной в РНЦ Курчатовский институт . В настоящее время в США цинк инжектируется на 26 блоках, на 16 из них инжектируется обеднённый цинк по изотопу Zn-64. [c.226] Кобальт-60 на 60% определяет радиационную обстановку в помещениях АЭС. На АЭС с дозированием цинка произошло снижение кобальтовой составляющей в мощности доз гамма излучения в 4 раза, см. рис. 14.3.1. [c.226] Ведутся работы по применению цинка на реакторах с водой под давлением PWR. Показано, что эффект снижения мощности дозы излучения от оборудования в этом случае будет больше и достигнет 20 раз [6]. Эксплуатация реактора PWR KWU с дозированием в теплоноситель ацетата цинка дала значительное снижение облучения персонала АЭС, см. рис. 14.3.2 [6. [c.226] Следует отметить, что при потребности цинка 30 кг в год на один блок РБМК даже при заводской стоимости 10 долларов за 1 грамм обеднённого цинка потребуется 300 тыс. долларов в год на 1 блок. [c.227] Растворимость алюминатов выше, чем у шпинелей, поэтому большее количество радионуклидов, включённых в структуру алюминатов, не высаживается на поверхности контура, а выводится на системе ионообменной очистки. [c.227] Значительный вклад в снижение осаждения радионуклидов и продуктов коррозии на поверхности оборудования и трубопроводов вносит, по нашему мнению, другой процесс. При создании водно-химического режима АЭС, когда возможна коррекция его параметров, в частности, одного из основных — высокотемпературного значения pH, создаются условия, при которых растворимость продуктов коррозии, проходящих через активную зону реактора, с ростом температуры возрастает. В этом случае их осаждение на активной зоне минимально. [c.227] После прохождения активной зоны теплоноситель попадает либо в парогенератор в двухконтурных АЭС, либо в турбину в одноконтурных, где его параметры, а также растворимость продуктов коррозии снижаются, образуется твёрдая фаза. Образование твёрдой фазы состоит по крайней мере из двух стадий. Первая стадия — образование коллоидной системы, вторая стадия — коагуляция коллоидов и образование дисперсных частиц. Именно на первой стадии происходит наиболее интенсивное осаждение заряженных коллоидов на поверхности оборудования. Этим объясняется, например, тот факт, что установленные на реакторах ВВЭР-1000 высокотемпературные фильтры с губчатым титаном, имеющие производительность до 100 т/ч каждый, не обеспечили снижение мощности доз излучения на парогенераторах. Основная цель этих фильтров — снижение мощности доз за счёт вывода дисперсных частиц из теплоносителя, которые содержат 80-90% активности. Удаление основной доли активности из теплоносителя не изменило темпы роста и абсолютную величину мощности доз гамма-излучения на поверхностях парогенератора. Рост мощности доз гамма-излучения на поверхностях оборудования определяет процесс осаждения образующейся из истинного раствора новой коллоидной фазы, частицы которой имеют заряд, противоположный заряду продуктов коррозии на поверхности оборудования. Для того чтобы снизить отложение коллоидов на поверхностях оборудования, их надо либо улавливать на фильтрах, что в настоящее время нереально, либо коагулировать. Коагуляцию коллоидов необходимо осуществлять при параметрах теплоносителя на выходе из реактора. В этих условиях наиболее приемлем способ коагуляции, реализуемый путём инжекции в теплоноситель коагулянта. [c.228] В частности этот процесс можно реализовать инжекцией ионов алюминия. В различных реакторных системах это будет давать различные результаты. В промышленных аппаратах, где теплоносителем является обессоленная вода, и при контакте с воздухом в активной зоне образуются нитрат-ионы, pH теплоносителя имеет значение в районе 4,5. Алюминий поступает в теплоноситель в результате коррозии алюминиевых сплавов оболочек твэлов. При низких значениях pH образующаяся гидроокись алюминия ведёт себя как основание и диссоциирует с образованием ионов А1 + и ОН . Гидроокись алюминия — труднорастворимое соединение, произведение растворимости А1(0Н)з (как основания) равно 1,9- 10 при температуре 25 °С [7]. При таких условиях в теплоносителе и на поверхностях контура будут накапливаться труднорастворимые продукты коррозии алюминия, часть которых выводится на системе очистки. [c.228] Вернуться к основной статье