Водно-химический режим АЭС с реакторами ВВЭР-1000 и РБМК-1000 Рощектаев Б.М

чистым конденсатом. Перемешивание раствора осуществляется насосами по линии рециркуляции. Этими же насосами приготовленный раствор подается на регенерацию фильтров. Узел приготовления регенерационных растворов представлен на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Принципиальная схема узла приготовления регенерационных растворов СВО-7:

А – со склада; Б-1 – монжюс, наполненный щелочью; Б-2 – монжюс, наполненный кислотой; ЧК – чистый конденсат; В – щелочь на КО, СВО-12 и СВО-13; Г – кислота на КО, СВО-12 и СВО-13; 1 – бак щелочи; 2 – бак кислоты

3.14. Узел приготовления дезактивирующих растворов (СВО-8)

(для I оч. – СВО-9 САЭС)

По мере загрязнения радионуклидами технологического оборудования, а также с целью уменьшения дозовых нагрузок на обслуживающий персонал, на АЭС проводят дезактивацию оборудования. Для этого готовят дезактивирующие растворы, содержащие кислоты, щелочи, поверхностно-активные вещества и другие компоненты.

Установка СВО-8 включает в себя баки для приготовления разбавленных растворов кислот и щелочей и работает периодически. Первоначально баки заполняются чистым конденсатом, а затем со склада химических реагентов в них поступают концентрированные растворы азотной кислоты и

71

щелочи в количестве, необходимом для приготовления требуемых концентраций.

Сухие реагенты загружаются вручную через люк. Перемешивание и подогрев растворов осуществляются циркуляцией по следующей схеме: бак – насос – теплообменник – бак. Подача потребителю приготовленных таким образом кислотного и щелочного растворов осуществляется поочередно по одному трубопроводу. Подача дезактивирующих растворов для дезактивации КМПЦ осуществляется по самостоятельному трубопроводу, подающему растворы на всас насосов установки СВО-12.

Для дезактивации помещений предусмотрен самостоятельный трубопровод. Узел приготовления дезактивирующих растворов СВО-8 представлен на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Принципиальная схема узла приготовления дезактивирующих растворов СВО-8 (СВО-9 для I оч.):

А – из бачка чистого конденсата; Б – пар; В – чистый конденсат; Г – к потребителю; 1 – перекись водорода H2O2; 2 – щавелевая кислота H2C2O4; 3 – азотная кислота HNO3; 4 – щелочь NaOH; 5 – чистый конденсат

3.15. Узел повторного использования дезактивирующих растворов (СВО-9)

(на I оч. САЭС СВО-8)

Узел повторного использования дезактивирующих растворов и дезактивации в ультразвуковой ванне предназначен для дезактивации съемного оборудования в ваннах дезактивации и в ультразвуковой ванне.

Дезактивация съемного оборудования проводится с использованием кислот и щелочей, которые по мере дезактивации

72

активируются и могут иметь активность 10-6 Ки/дм3 и более. Если активность используемых дезактивирующих растворов не превышает 10-6 Ки/дм3, то они сливаются в баки повторного использования. Далее растворы через теплообменники подаются в бак дезактивации для очистки и повторного использования.

Те дезактивирующие растворы, которые имеют активность выше 10-6 Ки/дм3, сбрасываются из баков в трап спецканализации.

3.16. Узел перекачки отработанных смол и перлита в ХЖТО (СВО-10)

Узел работает периодически. Отработанные ионообменные смолы и перлит из фильтрующих установок спецводоочисток и конденсатоочистки пневмотранспортером подаются в монжюс, откуда сжатым воздухом выгружаются в баки смол и перлита в хранилище жидких и твердых отходов.

3.17. Узел приготовления и намыва перлита (СВО-11)

Узел приготовления и намыва перлита предназначен для подачи суспензии перлита на намывные фильтры установок СВО-2, СВО- 3, СВО-5 и СВО-6.

Из контактных чанов суспензия перлита насосами намыва подается на фильтр из расчета 600 г на 1 м2 фильтрующей поверхности. Частицы перлита намываются на ФЭЛы и за счет многократной циркуляции по контуру намыва образуют равномерный слой толщиной 4−5 мм на проволоке патрона.

Вода, транспортирующая фильтроперлит, постепенно осветляется. Процесс намыва фильтроперлита считается законченным, когда прозрачность пробы этой воды составляет ~ 30 см по шрифту.

3.18. Установка очистки дезактивирующих растворов (СВО-12)

В условиях работы реактора образуется большое количество радионуклидов, которые создают условия повышенной радиационной опасности для обслуживающего персонала и негативно влияют на теплофизические процессы.

73

Для обеспечения соответствующих норм радиационной безопасности при обслуживании, а также при ремонте и осмотре оборудования, необходимо проводить регулярные дезактивации трубопроводов совместно с активной зоной реактора. Для этого используют большое количество дезактивирующих растворов, которые загрязняются по мере эксплуатации. Их очистка производится на СВО-12, которая включает в себя ионитовые фильтры, заполненные катионитом КУ-2-8 чс и анионитом АВ-17-8 чс, а также фильтр-ловушку ионитов.

Схема установки СВО-12 представлена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Принципиальная схема установки очистки дезактивирующих растворов:

А – от трубопроводов эксплуатационных промывок из СПиР; Б – в СПиР; 1 – катионитовый фильтр; 2 – анионитовый фильтр; 3 – фильтр-ловушка ионитов

Производительность установки составляет 500 т/ч. Объем заполнения ионитовых фильтров – 7,2 м3, рабочее давление – 16 кгс/см2, температура на входе установки – не более 50 ºС.

Установка рассчитана на поочередную дезактивацию каждой петли КМПЦ совместно с активной зоной реактора. При истощении ионитов проводится их регенерация.

3.19. Установка очистки вод бассейнов-барботеров (СВО-13)

Установка предназначена для очистки воды бассейна-барботера от продуктов стояночной коррозии, радионуклидов, поступающих

74

с острым паром из редукционных устройств, и поддержания еѐ качества в соответствии с нормами, указанными в табл. 3.9.

Установка СВО-13 работает периодически в случае отклонения качества воды в ББ от нормы. Состоит из двух ниток. Схема предусматривает их взаимозаменяемость. На рис. 3.11 представлена принципиальная схема СВО-13.

Таблица 3.9

Требования к качеству воды бассейнов-барботеров, а также требования к качеству воды на выходе СВО-13

75

4. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ рН. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Одним из важных нормируемых и контролируемых показателей качества водного теплоносителя АЭС является водородный показатель. Изучено, что при повышенных, а также при пониженных значениях рН возрастает скорость коррозионных процессов конструкционных материалов, что приводит к уменьшению надежности и безопасности АЭС.

Так, в стандарте предприятия по нормам качества рабочей среды водно-химических режимов энергоблоков типа РБМК и ВВЭР предписывается перевод реактора в «холодное» состояние в случае отклонений рН от нормируемых значений и невозможности в указанное время привести его значение в нормируемые пределы.

Такие жесткие меры обусловлены многолетней отечественной и зарубежной практикой эксплуатации АЭС.

Что представляет собой водородный показатель рН? В каких пределах он варьируется? Служит ли он только характеристикой ионов водорода или же с его помощью можно характеризовать содержание гидроксильных ионов? На эти и другие вопросы можно ответить, принимая во внимание электролитическую диссоциацию воды.

Чистая вода состоит из молекул Н2О, которые в большинстве своем находятся в недиссоциированном виде. Совсем малая часть молекул Н2О диссоциирует на ионы Н+ и ОН–:

Н2О Н ОН .

Свидетельством сказанному выше служит тот факт, что вода плохо проводит электрический ток и обладает небольшой измеримой электропроводностью.

Применяя закон действия масс к слабому электролиту, которым является вода, можно написать выражение константы диссоциации воды:

К Н ОН ,

д Н2О

где Кд – константа диссоциации, Н , ОН , Н2О – концентрация ионов Н+ и ОН– и молекул воды Н2О.

77

Поскольку концентрация недиссоциированных молекул Н2О в воде практически является величиной постоянной, то уравнение

Эта постоянная величина называется ионным произведением воды и на основе экспериментальных данных при температуре 25 ºС Кw = 1 10-14. А поскольку образовавшиеся при диссоциации молекул воды ионы Н+ и ОН– равны между собой, то нетрудно заметить, что в нейтральной воде концентрации Н+ и ОН– равны 1 10-7 моль/л. В кислой среде содержание ионов водорода возрастает с одновременным уменьшением ОН–, а в щелочной среде увеличивается содержание гидроксид-ионов с одновременным уменьшением Н+. Однако произведение концентраций ионов Н+ и ОН– в соответствии с уравнением (4.1)

Это уравнение имеет важное значение, так как с его помощью можно рассчитать концентрацию гидроксид-ионов при известном значении концентрации ионов водорода, и наоборот. Так,

например, при Н 1 10 3 моль/л концентрация гидроксид-ионов составит ОН 1 10 11 моль/л.

Кислотность и щелочность раствора можно выразить другим, более удобным способом: вместо концентрации ионов водорода указывают ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Эта величина называется водородным показателем. Она обозначается через рН:

(4.3)

В случае щелочного раствора часто используют гидроксильный

78

Буква «р» означает первую букву французского слова «puissance», что означает «сила»: рН – сила кислоты, рОН – сила щелочи.

Логарифмируя с обратным знаком уравнение (4.2) и принимая во внимание определения рН и рОН, можно сказать, что в воде сумма рН и рОН всегда равна 14:

Для того чтобы ответить на другие поставленные в начале главы вопросы, можно воспользоваться следующим рассуждением. Предположим, что мы поэтапно увеличиваем концентрацию раствора соляной кислоты и доводим ее от 0 до 1 моль/л. Поскольку соляная кислота является сильным электролитом и, как всякий сильный электролит, нацело диссоциирует на ионы, то концентрация ионов водорода, образовавшихся в результате

диссоциации HCl H Cl , будет численно равна концентрации HCl. Зная концентрацию ионов водорода, нетрудно рассчитать рН раствора HCl. Данные расчета представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Численные значения рН в зависимости от концентрации водного раствора HCl

Таблица 4.1 показывает, что с ростом концентрации HCl рН раствора уменьшается и становится равным 0 при концентрации HCl 1 моль/л.

Аналогично можно представить расчетные значения рОН в зависимости от изменения концентрации основания NaOH. Едкий натр так же, как и HCl, является сильным электролитом и для него остается справедливым равенство концентраций NaOH и ОН–.

79

Таблица 4.2

Численные значения рОН (рН) в зависимости от концентрации водного раствора NaOH

Из табл 4.2 видно, что гидроксильный показатель рОН так же, как и водородный показатель для растворов HCl, уменьшается от 7 до 0 при изменении концентрации NaOH от 0 до 1 моль/л.

Если полученные результаты таблиц 4.1 и 4.2 изобразить графически, то необходимо пользоваться двумя шкалами измерения. Одна из них будет соответствовать изменению рН, а другая – изменению рОН.

Пользоваться в повседневной практике двумя шкалами рН и рОН крайне неудобно, поэтому, используя уравнение (4.5), значение рОН можно выразить через значение рН:

рН 14 рОН.

В этом случае область рОН, характеризующая щелочность среды, будет представлена областью рН в интервале от 7 до 14, что наглядно изображено на рис. 4.1.

80