Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lektsia_5_IATE-2019.pptx
Скачиваний:
11
Добавлен:
20.01.2021
Размер:
18.91 Mб
Скачать

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

22

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

С д у в к а и з б о к с о в с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х о л о д н ы м и л о в у ш к а м и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х Л - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х Л - 1

 

 

 

 

J

H

Н

 

Н

 

 

 

Н

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х Л - 1

 

 

 

 

 

Kпр 2

С1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С д у в к а и з м е ж к о р п у с н о г о

 

 

 

З а щ и т н ы й г а з (а р г о н )

 

JT KT

T

СT )

 

п р с т р а н с т в а

 

 

 

 

 

 

 

пр

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Б а к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р е а к т о р а

 

 

 

 

C Kc P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Т О

П Т О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Т О

П Т О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

П Т О П Т О

 

 

Jлс G

 

 

 

Свых ) G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

1

л

 

 

 

 

 

л

Т

л

л

 

 

 

 

 

T

 

 

Т

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН

П е т л я I I к о н т у р а

П е т л я I I к о н т у р а

 

П е т л я I I к о н т у р а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х Л - 2

 

Х Л - 2

 

Х Л - 2

 

 

JTли КИСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Г

 

П Г

 

 

П Г

 

КИ kiSл Na

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 1,9 10-4 m/s

 

 

 

 

 

 

 

П а р

В о д а

П а р

В о д а

П а р

В о д а

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с . 1 . 2 . С х е м а

к о н т у р о в

у с т а н о в к и Б Н - 6 0 0

( П Т О -

п р о м е ж у т о ч н ы й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

т е п л о о б м е н н и к ; Х Л - 1 и Х Л - 2 - х о л о д н ы е л о в у ш к и п е р в о г о и в т о р о г о к о н т у р о в ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Г - п а р о г е н е р а т о р ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

The equations of hydrogen and tritium balance in primary sodium

M 1

 

dC1T

 

1K

TK

 

 

1 ССЛ 1 M 1 C1T K

 

 

 

 

 

QT KT C1T

KT ( C1T

C 2T

) G Л 1 Л 1С1Т

И C1T

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Н

 

 

 

 

dC1H

 

1K

TK

 

 

 

 

M1

 

 

 

Q1H K H C1H K H (C1H C 2H ) G Л1 Л1 (С1Н С Л1 )

 

 

d

 

 

M1

 

 

 

– sodium weight in primary circuit, kg;

 

 

 

 

C1T, C1H, C2Ti, C2Hi – tritium and hydrogen concentration in primary sodium and their concentration in coolant of secondary i-loop, kg / kg;

 

– time, s;

QT, Q1H

– productivity of hydrogen and tritium sources in primary circuit, kg/s;

KT1K, KН1K, KTТKi, KНТKi – tritium and hydrogen permeability coefficients of primary circuit walls (reactor tank, pipelines and equipment) and intermediate heat exchanger of i-loop of secondary circuit, kg/s;

КИ

– cold trap isotope exchange coefficient;

 

GЛ1

– primary cold traps sodium flow rate (total), kg/s;

 

Л1

– efficiency of primary cold trap;

 

СЛ1

– hydrogen saturation in sodium at primary cold trap temperature kg/kg;

24

 

– tritium disintegration constant,1/s.

 

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

The equations of hydrogen and tritium balance in secondary sodium

 

dC2Ti

 

 

 

TKi

 

C

KИС2Тi

 

M2i

 

 

KT2Ki KTПГi C2Ti

KT C1T C2Ti GЛ2i Л2iC2Ti

1 CЛ2i

M2iC2Ti

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

2Hi

 

 

 

 

dC2Hi

2Ki

 

TKi

C1H C2Hi GЛ2i Л2i

C2Hi CЛ2i

 

M2i

 

 

Q2Hi KH

C2Hi

KH

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2i

GЛ2i

Q2Нi

sodium weight in i-loop of primary circuit, kg;

secondary cold traps sodium flow rate, kg/s;

productivity of hydrogen source in i-loop of secondary circuit, kg/s;

KT2Ki, KН2Ki tritium and hydrogen permeability coefficients of i-loop walls of secondary circuit;

K ПГi

tritium permeability coefficients of steam generator walls of i-loop

T

 

The initial data of BN-600

Parameters

Design

Dimensio

BN-600

 

ations

n

 

Thermal capacity of reactor

 

MWt

1470

Number of secondary circuit loops

 

 

3

Number of intermediate heat exchangers

 

 

6

Quantity of sodium: 1circuit

М1

kg

900000

2 circuit (on one loop)

М2

kg

300000

Sources: Tritium

QT

kg/s

-11

5,2 10

Hydrogen in 1 circuit

Q1H

kg/s

10-8

Hydrogen in 2 circuit (on three loops of

Q2H

kg/s

-7

2 10

BN-600)

 

 

 

Hydrogen permeability coefficients:

 

 

 

Intermediate heat exchanger (on three

K HTK

kg/s

0,25

loops of BN-600)

 

 

 

Steam generator (on three loops)

KHПГ

kg/s

0,02

The reactor vessel, pipelines and the

K H1K

kg/s

10-5

equipment of the primary circuit

 

 

7×10-4

Pipelines and the equipment of secondary

KH2K

kg/s

circuit

 

 

 

Cold traps (CT): the primary circuit

 

pieces

3

The secondary circuit (on one loop)

 

pieces

1

Temperature in CT: the primary circuit

Т1

oC

120

the secondary circuit

Т2

оС

120

Flow rate of CT: primary circuit on all

 

 

 

traps

G1

kg/s

2,78

secondary circuit (on one trap)

G2i

kg/s

1,11

Efficiency of cold trap: primary CT

1

 

0,8

secondary CT

2

 

0,8

The flow rate of additional charging by

GA

Kg/s

6,95×10-6

argon

V3

 

 

The third circuit: quantity of water

t

100-200

Central heating

GВ

t/h

60-70

26

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

Results of calculation

Time dependence of tritium concentration in primary sodium

Tritium concentration in primary sodium, Bq/kg

2 107

1

1.5107

1 107

5 106

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Change of tritium concentration in primary sodium of BN-600 (1) and Phenix (2) after start of installations.

Time, day

27

Tritium mass transfer in NPP

Results of calculation

Tritium contamination of LMFBR coolants

 

 

BN-600

Phenix

Dimension

 

 

 

 

 

H2

in sodium

7.08

6.5

10-8 kg/kg

of 1 circuit

 

 

 

H2

in sodium

12.9

7.1

10-8 kg/kg

of 2 circuit

 

 

 

T2

in sodium

33300

4480

Bq/g

of 1 circuit

 

 

 

T2

in sodium

4880

1220

Bq/g

of 2 circuit

 

 

 

 

 

 

 

 

28

Tritium mass transfer in NPP

Results of calculation

Tritium fluxes in BN-600

 

Tritium flux, Bq/s

 

 

 

 

Nominal

Primary

 

mode

cold traps

 

operation

are cut off

Primary cold traps

11.57 106

0

 

 

 

Secondary cold traps (3 loops)

6.97 106

1.83 107

 

 

 

IHX (3 loops)

7.11 106

1.87 107

 

 

 

SG (3 loops)

9.70 104

2.44 105

 

 

 

Primary vessel and equipment

3.34 103

8.62 103

 

 

 

Pipelines and equipment of the secondary circuit

3.41 104

8.62 104

 

 

 

29

Tritium mass transfer in NPP

Results of calculation

in an atmosphere through circuits walls on nominal parameters is 2.2 TBq/GWte year (below allowable tritium activity)

in the third circuit is 3 TBq/GWte year

~ 99 % tritium formed in BN-600 during operation collected in cold traps

30

Массоперенос трития в трехконтурной ЯЭУ

Tritium concentration in water of 3-rd circuit loops C3T

V dC3T K3TK C C G C

d T 2T 3T B 3T

C3T , Bq/l

Концентрация трития в воде

3-го контура, Бк/л

1.5

10 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5000

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

V – volume of water in a loop of the third circuit; GВ – water flow rate on a loop

Experimental data BN-600 8.1 103 Bq/liter

Permissible level 0.011 Bq/liter

Время, сутки

, day

1 and 2 – BN-600 in heating system 10 t/h and 50 t/h

 

3 – Phenix in heating system 14 t/h

31

Case study application : X = Na & Y = scCO2 (SMFR)

Gas / steam turbine

X=Na, Y=scCO2, for Braigthon cycle (SMFR)

Ar

 

 

 

Na

Na

scCO2

~

 

 

 

 

 

 

Core

IHX

HX

Turbine

 

 

(SG)

 

JL. COUROUAU - Tritium in SFR

Obninsk, Sept. 2006

32