34. Особенности очистки газового теплоносителя.

5. Очистка газового теплоносителя

Физические методы

 фракционная уонденсация (теплоносителя прогоняется через хзамораживающие камеры);

 адсобция на поверхностном сле твердых тел (активированный уголь, оксид Al и др.)

 диффузия через пористые слои.

Химические методы

 удавление кислотода осуществляется в результате ваимодействия с дисперсной медью при t  675 ⁰C.

 удаление азота осуществляется при взаимодействии теплоносителя со щелочами при высоких температурах;

 CO₂ удаляется едким калием (натрием);

 CO удалеяется при реакции с CuO (переходит в CO₂) при t = 575 K.

 P₂O₅ с помощью физического осушения.

35. Физико-химические процессы в теплоносителе ядерного реактора.

1. Физико-химические процессы в теплоносителе Радиационные процессы

Образование новых продуктов в результате ядерных реакций в топливе и теплоносителе приводит к повышению активности теплоносителя. Различают три оосновные составляющие активности  газовая активность, осколочная активность и примесная активность.

Газовая активность вызвана ядерными реакциями происходящими собстенно в теплоносителе.

¹⁶O (p; ) ¹³N (протоны  ядра отдачи при рассеянии нейтронов на водороде воды)

¹⁶O (n; p) ¹⁶N (наиболее радиационно опасный изотоп, T_1/2 = 7,11 с, E_ = 6,2 МэВ).

¹⁷O (n; p) ¹⁷N (T_1/2 = 4,17 с, доля этого изотопа невелика но ¹⁷N  ¹⁶N + n).

¹⁸O (n; ) ¹⁹O

²D (n; ) ³T

¹⁰B (n; 2) ³T (¹⁰B в составе борной кислоты)

⁶ Li (n; ) ³T (Li из Li OH, вводимой для нейтрализации борной кислоты).

Примесная активность вызвана наличием в воде как естественных примесей (Ca, Na и Mg), так и продктами коррозии элементов активной зоны (Fe, Co, Ni, Cr).

²³Na (n; ) ²⁴Na (T_1/2 = 15 ч и достаточно жесткое  -излучение)

²⁴Mg (n; ) ²⁴Na

²⁷Al (n; ) ²⁴Na

⁴¹K (n; ) ⁴²K (из едкого кали, используемого для поддержания водного режима).

⁵⁸Fe (n; ) ⁵⁹Fe (T_1/2 = 45 сут)

⁶⁹Co (n; ) ⁶⁰Co (T_1/2 = 5,3 г)

⁵⁸Ni (n; p) ⁵⁸Co (T_1/2 = 71,3 сут)

⁵⁰Cr (n; ) ⁵¹Cr (T_1/2 = 27,8 сут)

⁵¹Fe (n; p) ⁵¹Mn (T_1/2 = 291 сут)

Продукты коррозии могут осаждаться в труднодоступных местах контура, при этом затрудняется обслуживание оборудования в этих помещениях, а также на поверхностях твэлов, ухудшая теплоотдачу.

Осколочная активность вызвана проникновением в теплоноситель продуктов деления из негерметичных твэлов. Характер оскольчной активности определяется степенью негерметичности твэла. При этом различают

 газовую неплотность, при которой в теплоноситель попадают РБГ (Kr и Xe) и газообразные продукты деления (I, Cs, Br);

 дефекты при которых происходит непосредственный контакт топлива и теплоносителя. При этом в теплоноситель могут поступать твердые продукты деления (Mo, Ce).

Радиолиз теплоносителя

Характер протекания радиолиза существенно зависит от условий. Так в чистой воде при нормальных условиях под действием облучения

2H₂O  H₂O₂ + H₂

но при повышенных давлениях и температурах основная реакция

2H₂O  2H₂ + O₂

В кипящих реакторах радиолиз происходит более активно, т. к. с паром из активной зоны уносятся H₂ и O₂ и равновесие процесса смещается. Радиолиз является крайне нежелательным процессом, т. к.

1. Значительно овуличивается коррозия материалов (за счет свободного O₂);

2. Образование «гремучей смеси» при определенных концентрациях H₂ и O₂;

3. Образование газов в актвной зоне изменяет теплоотдачу и реактивность.

Замечено, что при концентрации водорода > 30 мл/кг процесс радиолиза в значительной мере ослабляется (начинает преобладать обратная реакция). Для увеличения концентрации водорода в воду добавляется амиак NH₃

2NH₃  3H₂ + N₂

Кроме амиака также может использоваться гидразин, который связывает свободный кислород, снижая тем самым процесс радиолиза

4Fe(OH)₃ + N₂H₄  4Fe(OH)₂ + 4H₂O + N₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O  4Fe(OH)₃