水处理系统学习教案.pptx

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1、会计学1水处理水处理(chl)系统系统第一页，共50页。1 冷却剂循环冷却剂循环(xnhun)净化系统净化系统系统系统(xtng)功能功能减少反应堆冷却剂中裂变减少反应堆冷却剂中裂变(li bin)产物和腐蚀产产物和腐蚀产物杂质的数量物杂质的数量,使主系统的放射性在允许水平使主系统的放射性在允许水平.保持冷却剂内合适的腐蚀抑制剂的浓度保持冷却剂内合适的腐蚀抑制剂的浓度(pH值值),减少减少冷却剂对设备和管系的腐蚀冷却剂对设备和管系的腐蚀.调节冷却剂中硼浓度调节冷却剂中硼浓度,控制堆芯反应性控制堆芯反应性.系统工艺系统工艺在化学和容积控制系统中在化学和容积控制系统中,由反应堆高压回路引出由反应堆

2、高压回路引出的一股下泄流的一股下泄流,经再生和下泄热交换器冷却并降压后经再生和下泄热交换器冷却并降压后,顺次通过前置过滤器、混合离子交换器和后过滤器顺次通过前置过滤器、混合离子交换器和后过滤器,经喷嘴雾化后喷入容积控制箱经喷嘴雾化后喷入容积控制箱,而后再经泵加压通过再生而后再经泵加压通过再生热交换器的被加热侧升温补入主回路热交换器的被加热侧升温补入主回路.第2页/共50页第二页，共50页。第3页/共50页第三页，共50页。第4页/共50页第四页，共50页。第5页/共50页第五页，共50页。前置过滤器去除冷却剂中悬浮腐蚀产物颗粒前置过滤器去除冷却剂中悬浮腐蚀产物颗粒;离子交换器去除可溶性裂变产物

3、和腐蚀产物离子交换器去除可溶性裂变产物和腐蚀产物;系统中设有并联的除锂离子交换器和除硼的离子交换器系统中设有并联的除锂离子交换器和除硼的离子交换器,分别用于去除冷却剂中超限值的锂离子和硼酸分别用于去除冷却剂中超限值的锂离子和硼酸(pn sun)离子离子.后过滤器的作用是防止细碎树脂漏入主回路后过滤器的作用是防止细碎树脂漏入主回路;在容积控制箱中将净化流雾化的目的在于除去部分裂变在容积控制箱中将净化流雾化的目的在于除去部分裂变(li bin)气体。气体。一般净化流量为主回路流量的一般净化流量为主回路流量的0.05-0.1,对一座百万千对一座百万千瓦级的压水堆来说瓦级的压水堆来说,约在约在10-2

4、0吨吨/小时左右小时左右,可使所有的可使所有的冷却剂能在一天内得到一到两次净化冷却剂能在一天内得到一到两次净化.第6页/共50页第六页，共50页。系统系统(xtng)组成及其各部性能组成及其各部性能前置前置(qin zh)过滤器过滤器前置过滤器置于锂前置过滤器置于锂-硼型混合树脂床之前的机械过滤器硼型混合树脂床之前的机械过滤器,具具有截获有截获(jihu)不溶性腐蚀产物和放射性物质的功能不溶性腐蚀产物和放射性物质的功能.在在水处理中常采用高温过滤器或电磁过滤器水处理中常采用高温过滤器或电磁过滤器.高温过滤器高温过滤器 用于高温过滤的设备是由抗腐蚀的惰性陶瓷用于高温过滤的设备是由抗腐蚀的惰性陶瓷

5、材料所构成材料所构成,它们可有效地除去它们可有效地除去0.5微米微米的悬浮物质点的悬浮物质点,水冷反应堆开发早期阶段水冷反应堆开发早期阶段,采用多层不锈钢网过滤器采用多层不锈钢网过滤器.第7页/共50页第七页，共50页。目前采用高温磁性过滤器目前采用高温磁性过滤器.其特点是利用反应堆一、其特点是利用反应堆一、二回路系统冷却剂中的腐蚀产物二回路系统冷却剂中的腐蚀产物85%以上是磁性以上是磁性的的Fe3O4或含有或含有Co,Ni,Cr的的Fe3-xCOxO4固态悬固态悬浮物浮物.磁性过滤曾用过永久性磁铁磁性过滤曾用过永久性磁铁(cti).但永但永久性磁铁久性磁铁(cti)的磁性会随着冷却剂温度的升

6、高的磁性会随着冷却剂温度的升高不断下降不断下降.近年来对永久性磁铁近年来对永久性磁铁(cti)的材料进的材料进行了很大改进以减少温度的影响行了很大改进以减少温度的影响.但也有采用电磁但也有采用电磁过滤器过滤器.内装直径为内装直径为6毫米铁素体钢小球毫米铁素体钢小球.在直流在直流电场下电场下,小钢球均成为小磁性体小钢球均成为小磁性体.试验结果表明试验结果表明:试验中如含有试验中如含有Fe3O4等悬浮物固体等悬浮物固体,尺尺寸寸(ch cun)小于小于0.2微米微米,浓度浓度40 g/kg,以以30cm/sec流速流经过滤器流速流经过滤器,过滤效率通常是过滤效率通常是97%,有有时高达时高达99.

7、5%,如浓度为如浓度为25 g/kg,过滤效率下降到过滤效率下降到72%.第8页/共50页第八页，共50页。低温过滤器低温过滤器 目前广泛应用于压水反应堆处理系统的是低温目前广泛应用于压水反应堆处理系统的是低温(1,即即RLiRH,表示离子交换表示离子交换剂对剂对Li+的结合力大于的结合力大于H+;若若K=1,即即RLiRH,表示离子交换剂对表示离子交换剂对H+和和Li+的结合力相同的结合力相同;若若K1,即即RLiRH,表示离子交换剂对表示离子交换剂对Li+的结的结合力小于合力小于H+.第13页/共50页第十三页，共50页。选择系数选择系数KLiH约等于约等于0.8.若溶液中有硼酸存在若溶液

8、中有硼酸存在,则因则因pH值的变化将使反应向左移动值的变化将使反应向左移动.但是但是,当溶液硼浓度超当溶液硼浓度超过过800ppm时时,它对它对pH值的影响值的影响(yngxing)已不显著已不显著,树脂上的锂的释放也基本趋于稳定树脂上的锂的释放也基本趋于稳定.所以所以,冷却剂中硼冷却剂中硼酸的存在对于除锂树脂性能影响酸的存在对于除锂树脂性能影响(yngxing)并不大并不大.而且而且,树脂对锂的交换容量也不受溶液锂浓度的影响树脂对锂的交换容量也不受溶液锂浓度的影响(yngxing).除硼离子交换除硼离子交换(l z jio hun)器器功用功用:采用采用OH-型阴离子交换器去除冷却剂中硼酸型

9、阴离子交换器去除冷却剂中硼酸.随着反应堆的运行随着反应堆的运行,燃料的过剩反应性逐渐下降燃料的过剩反应性逐渐下降,冷却剂冷却剂中的硼也应随之逐渐稀释中的硼也应随之逐渐稀释.在换料周期的前半段时间在换料周期的前半段时间,当当冷却剂中硼浓度较高时冷却剂中硼浓度较高时,用注入清水用注入清水(qn shu)的方法使的方法使之稀释之稀释.而在后半段时间而在后半段时间,当硼酸浓度已较低时当硼酸浓度已较低时(小于小于l00ppm),充水稀释将引起大量的冷却剂排放充水稀释将引起大量的冷却剂排放.此时此时,启用启用OH-型除硼离子交换器以去除冷却剂中的硼酸型除硼离子交换器以去除冷却剂中的硼酸,更为经济更为经济合

10、理合理.第14页/共50页第十四页，共50页。为什么在冷却剂中硼浓度较高时不用为什么在冷却剂中硼浓度较高时不用(byng)树脂除树脂除硼硼?在较高的硼浓度下树脂极易饱和在较高的硼浓度下树脂极易饱和,再生树脂将产再生树脂将产生大量难以处理的放射性再生废水生大量难以处理的放射性再生废水(fishu).如如果将一次饱和了的树脂当作固体废物抛弃果将一次饱和了的树脂当作固体废物抛弃,树脂树脂的消耗量太大的消耗量太大.树脂不论是再生树脂不论是再生(zishng)或者是直接抛弃或者是直接抛弃,吸附的吸附的硼酸都不能回收使用硼酸都不能回收使用,这将造成每年数十吨的硼酸消这将造成每年数十吨的硼酸消耗耗.第15页

11、/共50页第十五页，共50页。秦山核电秦山核电 化容系统化容系统(xtng)里的水净化装置里的水净化装置第16页/共50页第十六页，共50页。容积容积(rngj)控制箱控制箱功能：承担反应堆从冷态到热态零功率启动过程中功能：承担反应堆从冷态到热态零功率启动过程中的最大温升速率的最大温升速率(sl)和从热态零功率到冷停堆过和从热态零功率到冷停堆过程中的最大降温速率程中的最大降温速率(sl)所引起的水容积的变化所引起的水容积的变化.变功率运行时变功率运行时,承担负荷线性变化最大速率承担负荷线性变化最大速率(sl)为为5%满功率满功率/分的约分的约40%的水容积变化的水容积变化.当下泄流被雾化喷入容

12、积控制箱上部空间时当下泄流被雾化喷入容积控制箱上部空间时,其余部分裂其余部分裂变气体即会通过液滴表面扩散而出变气体即会通过液滴表面扩散而出,借此而被除去借此而被除去.短半衰短半衰期的裂变气体在容积控制箱滞留过程中很快衰变了期的裂变气体在容积控制箱滞留过程中很快衰变了;而对而对长期半衰期的核素长期半衰期的核素(如如85 Kr),喷雾除气的效果被气体喷雾除气的效果被气体重新溶解抵消了许多重新溶解抵消了许多,因此因此,喷雾除气对长半衰期裂变喷雾除气对长半衰期裂变气体不明显气体不明显.第17页/共50页第十七页，共50页。2 反应堆排水处理与硼回收反应堆排水处理与硼回收(hushu)系统系统2.1 反

13、应堆排水的来源反应堆排水的来源(liyun)反应堆的停闭反应堆的停闭(tngb)和启动和启动停堆时停堆时,特别是冷停堆时特别是冷停堆时,一定要使冷却剂硼浓度维一定要使冷却剂硼浓度维持较高值持较高值,以保证足够的反应性抑制量以保证足够的反应性抑制量,而在堆启动时而在堆启动时,则要将冷却剂硼浓度降低到临界所需数值则要将冷却剂硼浓度降低到临界所需数值.反应堆的停闭和启动反应堆的停闭和启动,要求用改变硼浓度的方法来要求用改变硼浓度的方法来补偿反应性变化补偿反应性变化:补偿多普勒效应引起的反应性变化补偿多普勒效应引起的反应性变化;补偿冷却剂补偿冷却剂(慢化剂慢化剂)温度效应引起的反应性变化温度效应引起的

14、反应性变化;补偿中子吸收截面很高的裂变产物补偿中子吸收截面很高的裂变产物135Xe和和149Sm引起的引起的反应性变化反应性变化;由维持足够的停堆深度到堆启动所需反应性变化由维持足够的停堆深度到堆启动所需反应性变化;第18页/共50页第十八页，共50页。一般来说一般来说,一个大型压水堆的冷停堆和启动要求冷一个大型压水堆的冷停堆和启动要求冷却剂中溶解硼的反应性控制量在百分之几到百分之却剂中溶解硼的反应性控制量在百分之几到百分之十几之间十几之间,相应的硼浓度变化量为相应的硼浓度变化量为300-500mg/L.即在停堆时需要将冷却剂硼浓度提高即在停堆时需要将冷却剂硼浓度提高(t go)300-500

15、mg/L 而在启动时而在启动时,将硼浓度降低相将硼浓度降低相应值应值(减硼减硼).通常用注入浓硼酸或清水的方法来加硼或减硼通常用注入浓硼酸或清水的方法来加硼或减硼,则向则向堆中注入多少量的浓硼酸溶液或清水堆中注入多少量的浓硼酸溶液或清水,相应地需要由相应地需要由堆中排出相同数量的冷却剂堆中排出相同数量的冷却剂.充水和排水并不是简单充水和排水并不是简单的容积置换的容积置换,而是一种注入而是一种注入-混合混合-排放过程排放过程.由于主回路冷却剂循环量每小时达由于主回路冷却剂循环量每小时达10万吨万吨,大大超过大大超过注水流量注水流量,可以认为可以认为(rnwi)注入的水迅速与整个回注入的水迅速与整

16、个回路混匀路混匀,排出的已是混匀了的冷却剂排出的已是混匀了的冷却剂.第19页/共50页第十九页，共50页。如果以如果以C0表示注入溶液的硼浓度表示注入溶液的硼浓度,C1表示冷却剂中表示冷却剂中的初始硼浓度的初始硼浓度,C2表示需要表示需要(xyo)达到的硼浓度达到的硼浓度,可导出如下关系式可导出如下关系式:V-需要注入的清水需要注入的清水(qn shu)或浓硼酸量或浓硼酸量;V0-主回路总水量主回路总水量,米米3.停堆时，由于停堆时，由于C0远远大于远远大于C1和和C2,故注水量故注水量(就相就相当于排放量当于排放量)很小很小.在启动时注入的清水在启动时注入的清水(qn shu)(C0=0)量

17、就大得多量就大得多,并且并且C1/C2的值越大的值越大,需需要充入和排出的水量越大要充入和排出的水量越大.第20页/共50页第二十页，共50页。例如：设例如：设V0=200米米3,冷却剂运行冷却剂运行(ynxng)时的硼浓时的硼浓度为度为800mg/L,停堆所需的硼浓度增值为停堆所需的硼浓度增值为400mg/L,则停堆一次需注入则停堆一次需注入C0=7000mg/L的浓硼酸约为的浓硼酸约为14米米3,而启动时需注入清水而启动时需注入清水80米米3.当冷却剂运行当冷却剂运行(ynxng)硼浓度为硼浓度为100mg/L,停堆所需停堆所需的硼浓度增值为的硼浓度增值为300mg/L时时,冷停堆一次需要

18、充入的冷停堆一次需要充入的浓硼酸和清水分别约为浓硼酸和清水分别约为6米米3和和280米米3.这说明了为什么在冷却剂硼浓度较低时这说明了为什么在冷却剂硼浓度较低时,用充水法稀用充水法稀释将引起大量的堆水排放释将引起大量的堆水排放(pi fn).此外此外,反应堆启动升温时反应堆启动升温时,由于水体积的膨胀由于水体积的膨胀,也引也引起部分冷却剂的排放起部分冷却剂的排放(pi fn),但其量很小但其量很小.第21页/共50页第二十一页，共50页。补后备补后备(hubi)反应性的降低反应性的降低随着反应堆的运行随着反应堆的运行,后备反应性逐渐降低后备反应性逐渐降低,需要不需要不断降低冷却剂硼浓度断降低冷

19、却剂硼浓度.在换料周期的前期在换料周期的前期,当冷却当冷却剂硼浓度较高时剂硼浓度较高时,需要降低冷却剂硼浓度必须采取需要降低冷却剂硼浓度必须采取排出部分冷却剂注入排出部分冷却剂注入(zh r)同体积的纯水来实现同体积的纯水来实现,从而引起冷却剂的排放从而引起冷却剂的排放.反应堆负荷反应堆负荷(fh)变化变化对负荷跟踪电站对负荷跟踪电站,运行负荷随电网用电要求改变运行负荷随电网用电要求改变,在用在用电高峰时满功率甚至超功率发电电高峰时满功率甚至超功率发电,在用电低谷时低功率甚在用电低谷时低功率甚至停止发电至停止发电.现代压水堆电站的功率变化也用调节现代压水堆电站的功率变化也用调节冷却剂的硼浓度来

20、实现冷却剂的硼浓度来实现,因而引起相应的排水因而引起相应的排水,如果如果功率变化很频繁功率变化很频繁,由此引起的排水量是很可观的由此引起的排水量是很可观的.第22页/共50页第二十二页，共50页。反应堆换料或检修反应堆换料或检修(jinxi)排水排水在反应堆换料或检修在反应堆换料或检修(jinxi)后后,都需要排出一定都需要排出一定量的水量的水.显然其排水量与停堆检修显然其排水量与停堆检修(jinxi)的次数的次数有关有关.主回路主回路(hul)系统的泄压、引漏系统的泄压、引漏主回路超压时主回路超压时,稳压器泄压阀开启稳压器泄压阀开启,将蒸汽排入泄将蒸汽排入泄压箱压箱,并为箱中积水冷凝、吸收并

21、为箱中积水冷凝、吸收,最后排入堆排水贮槽最后排入堆排水贮槽.由于辐射安全和环境保护的考虑由于辐射安全和环境保护的考虑,主回路压力法兰主回路压力法兰以及泵阀的密封处都设有引漏装置以及泵阀的密封处都设有引漏装置,以收集泄漏出来以收集泄漏出来的冷却剂并送往堆排水贮槽的冷却剂并送往堆排水贮槽.可见可见,负荷跟踪引起的排水量是很大的负荷跟踪引起的排水量是很大的,而基本负荷而基本负荷电站的排水量的就要少得多电站的排水量的就要少得多.第23页/共50页第二十三页，共50页。第24页/共50页第二十四页，共50页。由堆中排出的冷却剂有很强的放射性由堆中排出的冷却剂有很强的放射性,未经严格未经严格(yng)处理

22、是绝对不能向环境排放的处理是绝对不能向环境排放的.经过处理的冷经过处理的冷却剂却剂,完全可以满足堆补给水的要求完全可以满足堆补给水的要求.将堆排水处理后将堆排水处理后重新补回堆内重新补回堆内,既减少了对环境的污染既减少了对环境的污染,又可使排出又可使排出的水复用的水复用,节省水资源节省水资源.出于冷却剂硼浓度控制的要求出于冷却剂硼浓度控制的要求,必须使复用补水的硼必须使复用补水的硼含量降低到允许程度含量降低到允许程度.因此因此,堆排水系统除了处理之堆排水系统除了处理之外外,还有一个硼水分离任务还有一个硼水分离任务,即生产合格的堆补给水即生产合格的堆补给水和浓硼酸和浓硼酸.再生硼酸的浓度应符合堆

23、浓硼酸贮存要求再生硼酸的浓度应符合堆浓硼酸贮存要求,有的取有的取4%,有的取有的取12%,主要考虑到硼酸水溶液的结主要考虑到硼酸水溶液的结晶温度晶温度.4硼酸的结晶温度为硼酸的结晶温度为15,一般无需进行特一般无需进行特殊加热保温殊加热保温,但设备容量要大些但设备容量要大些.12%硼酸的结晶温硼酸的结晶温度为度为50,为避免硼酸结晶为避免硼酸结晶,需将所有需将所有(suyu)的管的管道及设备的温度保持在道及设备的温度保持在50以上以上,虽然比较麻烦虽然比较麻烦,但但设备容积相对可以小些设备容积相对可以小些.第25页/共50页第二十五页，共50页。如年处理量为如年处理量为17200米米3的堆排水

24、的堆排水,平均硼浓度平均硼浓度700mg/L(相应的硼酸浓度为相应的硼酸浓度为4200mg/L),每年每年(minin)可回收硼酸可回收硼酸72吨吨.通常把这个系统称为通常把这个系统称为硼回收系统硼回收系统.堆的排水是间歇式堆的排水是间歇式,所以硼回收系统的运行所以硼回收系统的运行(ynxng)也必然是间歇式的也必然是间歇式的.系统的时间负荷因系统的时间负荷因子一般取子一般取30-50%,即系统仅有即系统仅有1/3或或1/2的时间的时间运行运行(ynxng).在堆排水量和系统运行在堆排水量和系统运行(ynxng)时间负荷因子确定以后时间负荷因子确定以后,系统的处理能系统的处理能力亦随之而定力亦

25、随之而定.一个一个100万千瓦负荷跟踪电站的万千瓦负荷跟踪电站的硼回收系统的处理能力一般在硼回收系统的处理能力一般在6-8吨吨/小时小时,基本基本负荷电站则要小些负荷电站则要小些.第26页/共50页第二十六页，共50页。2.2 硼的回收硼的回收(hushu)系统系统硼回收系统硼回收系统(xtng)的功能的功能为堆排水提供为堆排水提供(tgng)足够的贮存容量；足够的贮存容量；去除堆排水中的放射性物质及其它杂质；去除堆排水中的放射性物质及其它杂质；为堆的运行再生补给水和浓硼酸为堆的运行再生补给水和浓硼酸.硼回收系统组成与各部功能硼回收系统组成与各部功能堆排水堆排水贮存和贮存和输送单输送单元元净化

26、单净化单元元硼水分硼水分离单元离单元第27页/共50页第二十七页，共50页。第28页/共50页第二十八页，共50页。堆排水贮存和输送堆排水贮存和输送(sh sn)单元单元包括堆排水贮槽和相应的泵组包括堆排水贮槽和相应的泵组.为保证反应堆排水为保证反应堆排水顺畅顺畅,并为本系统的运行保留足够的机动能力并为本系统的运行保留足够的机动能力(nngl),通常堆排水贮槽的容量取一回路冷却剂通常堆排水贮槽的容量取一回路冷却剂总体积的总体积的2.5倍以上倍以上.这样的容量能够容纳任何条件这样的容量能够容纳任何条件下连续两次停堆启动的排水下连续两次停堆启动的排水.较大的贮存能力同时也可提供堆排水较长的放射性衰

27、变时较大的贮存能力同时也可提供堆排水较长的放射性衰变时间间(shjin),对于去除短半衰期核素很有效对于去除短半衰期核素很有效.贮槽采用贮槽采用氮封氮封,防止冷却剂中逸出的氢气和空气相混引起爆炸的可防止冷却剂中逸出的氢气和空气相混引起爆炸的可能性能性.第29页/共50页第二十九页，共50页。净化净化(jnghu)单元单元组成组成:由过滤器、离子交换器和脱气器构成由过滤器、离子交换器和脱气器构成,分分别去除堆排水中的不溶性颗粒别去除堆排水中的不溶性颗粒(kl)杂质、可溶杂质、可溶性离子杂质以及溶解气体性离子杂质以及溶解气体.净化净化:本系统的原料水大部分己经冷却剂循环净化系本系统的原料水大部分己

28、经冷却剂循环净化系统混合统混合(hnh)床离子交换器处理床离子交换器处理,所以一般仅仅设置所以一般仅仅设置一组一组H+型阳树脂床型阳树脂床,用以去除用以去除Cs,Mo,Y等循环净化等循环净化系统不易除去的核素以及系统不易除去的核素以及pH添加剂的阳离子添加剂的阳离子(Li+,K+,NH4+).树脂床后过滤器是用以防止破碎树脂流树脂床后过滤器是用以防止破碎树脂流出的出的.为提高净化效果有的增设混合为提高净化效果有的增设混合(hnh)离子交换离子交换器器.除气除气:在冷却剂放射性组份中在冷却剂放射性组份中,裂变气体占裂变气体占90以以上上,为使净化水的比放显著降低为使净化水的比放显著降低,就必须相

29、当彻底地就必须相当彻底地除去这些气体除去这些气体,因为即使将因为即使将90裂变气体除去裂变气体除去,其剩余比其剩余比放仍然等于其它核素的比放之和放仍然等于其它核素的比放之和.所以所以,除气效率必须达除气效率必须达到到103以上才能符合要求以上才能符合要求.第30页/共50页第三十页，共50页。一般采用热力除气方法以达到深度除气的目的一般采用热力除气方法以达到深度除气的目的.水流先经预热水流先经预热,雾化喷入脱气器雾化喷入脱气器,使大部分气体使大部分气体由水中释出由水中释出.随后使水流通过填料表面随后使水流通过填料表面,与本系与本系统蒸发器产生的二次蒸汽逆流接触统蒸发器产生的二次蒸汽逆流接触,蒸

30、汽将水中蒸汽将水中剩余的气体带出剩余的气体带出,进入进入(jnr)脱气冷凝器脱气冷凝器,把蒸把蒸汽冷凝下来汽冷凝下来,使不凝性气体进入使不凝性气体进入(jnr)废气系统废气系统.在原料水贮存期间在原料水贮存期间,水中包含水中包含(bohn)的氢和部的氢和部分裂变气体逐渐释放到氮封气体中分裂变气体逐渐释放到氮封气体中,而氮气则溶而氮气则溶解于水中解于水中,并逐渐达到平衡并逐渐达到平衡.当堆排水送去脱气当堆排水送去脱气时时,主要的溶解气体是氮气主要的溶解气体是氮气.在常温常压下在常温常压下,氮氮气在水中的溶解度为气在水中的溶解度为10-15毫升毫升(标准状态标准状态)/升水升水,脱气器的设计以此为

31、基础脱气器的设计以此为基础.除尽水中的不凝性气除尽水中的不凝性气体体,利于其后的蒸发器、冷凝器的运行利于其后的蒸发器、冷凝器的运行,因为二因为二次蒸汽中只要含有少量的不凝性气体次蒸汽中只要含有少量的不凝性气体,即会显著即会显著降低冷凝器的传热系数降低冷凝器的传热系数.第31页/共50页第三十一页，共50页。硼水分离单元硼水分离单元组成：硼水分离是通过蒸发组成：硼水分离是通过蒸发(zhngf)来实现的来实现的.本单元由蒸发本单元由蒸发(zhngf)器、雾沫去除器、吸收塔、器、雾沫去除器、吸收塔、冷凝器以及冷却器构成冷凝器以及冷却器构成.流程：绝大部分堆排水在蒸发器中被转为二次蒸流程：绝大部分堆排

32、水在蒸发器中被转为二次蒸汽汽,经雾沫去除器除去夹带的雾沫经雾沫去除器除去夹带的雾沫,以及经吸收以及经吸收塔除去挥发硼后塔除去挥发硼后,在冷凝器中凝结下来在冷凝器中凝结下来,再经过再经过冷却器冷却冷却器冷却,检测合格后送堆补给水箱贮存检测合格后送堆补给水箱贮存(zhcn).蒸发器釜底溶液浓缩到一定程度后蒸发器釜底溶液浓缩到一定程度后,经冷却过滤送往浓硼酸贮槽经冷却过滤送往浓硼酸贮槽.蒸发的目的在于硼、水分离蒸发的目的在于硼、水分离.蒸发后有两种产物蒸发后有两种产物:二二次蒸汽冷凝液和浓硼酸次蒸汽冷凝液和浓硼酸,最后都被重新最后都被重新(chngxn)补入回路补入回路第32页/共50页第三十二页，

33、共50页。蒸发对去除冷却剂中的放射性无效蒸发对去除冷却剂中的放射性无效.硼回收系统对堆硼回收系统对堆排水放射性的去除仅借助于净化单元的过滤排水放射性的去除仅借助于净化单元的过滤(gul)、离子交换和脱气来完成离子交换和脱气来完成.这就是为什么硼回收系统与这就是为什么硼回收系统与废液处理系统的工艺流程不同废液处理系统的工艺流程不同,并把离子交换放在蒸并把离子交换放在蒸发之前的道理发之前的道理.既然蒸发以硼水分离为主要目的既然蒸发以硼水分离为主要目的,那么就希望二次那么就希望二次蒸汽中挥发硼的含量越少越好蒸汽中挥发硼的含量越少越好,所以蒸发单元除了所以蒸发单元除了一般的雾沫去除器之外一般的雾沫去除

34、器之外,还要加一个吸收塔以淋洗还要加一个吸收塔以淋洗吸收挥发硼吸收挥发硼.这样处理后的二次蒸汽冷凝液的硼浓这样处理后的二次蒸汽冷凝液的硼浓度实际上降低到难以检测的水平度实际上降低到难以检测的水平.必要时必要时,可以借可以借助于一组附加助于一组附加(fji)的阴离子交换器或混合离子交的阴离子交换器或混合离子交换器换器,进一步去除凝结水中的残余硼进一步去除凝结水中的残余硼,即净化冷凝液即净化冷凝液.第33页/共50页第三十三页，共50页。硼回收蒸发器也可作为废液蒸发器使用硼回收蒸发器也可作为废液蒸发器使用.事实上事实上,为了为了(wi le)控制控制冷却剂的氚浓度冷却剂的氚浓度,每年都要排掉数百吨

35、蒸发冷凝液每年都要排掉数百吨蒸发冷凝液,有时也要排掉部有时也要排掉部分不合格的浓硼酸分不合格的浓硼酸,蒸发器起了废液处理的作用蒸发器起了废液处理的作用,必要时可以替换使必要时可以替换使用用.回收回收(hushu)硼硼 硼酸的热再生硼酸的热再生存在的问题：用硼酸进行反应性补偿控制的压水堆存在的问题：用硼酸进行反应性补偿控制的压水堆,经常经常(jngchng)要循环往复地要循环往复地“加硼加硼”或或“减硼减硼”,冷却剂循环净化系统和硼回收系统对硼酸的处理冷却剂循环净化系统和硼回收系统对硼酸的处理都有缺陷都有缺陷.除硼离子交换器低温下很易除去水中的硼除硼离子交换器低温下很易除去水中的硼,但被吸附了的

36、硼很难回收使用但被吸附了的硼很难回收使用;如用清水将树脂上的如用清水将树脂上的硼洗下来硼洗下来,得到的硼酸溶液浓度太低得到的硼酸溶液浓度太低;如用碱溶液再如用碱溶液再生树脂生树脂,则从再生液中提取硼又是一个难题则从再生液中提取硼又是一个难题.实际上实际上,硼酸一旦被吸附在硼床上即成了废物硼酸一旦被吸附在硼床上即成了废物.蒸发法回收硼蒸发法回收硼是有效的是有效的,但成本很高但成本很高,特别是在排水硼浓度很低时特别是在排水硼浓度很低时,蒸发大量的清水仅能回收数量很少的硼酸蒸发大量的清水仅能回收数量很少的硼酸.第34页/共50页第三十四页，共50页。解决办法：从强碱型树脂对硼酸吸附的研究中发解决办法

37、：从强碱型树脂对硼酸吸附的研究中发现现,树脂对硼酸的吸附有一个明显的特点树脂对硼酸的吸附有一个明显的特点:吸附吸附容量随温度而变容量随温度而变,在低温下的吸附容量高于高温在低温下的吸附容量高于高温下的吸附容量下的吸附容量.由此引出这样的设想由此引出这样的设想:用调节除用调节除硼离子交换器工作温度的办法来改变冷却剂的硼硼离子交换器工作温度的办法来改变冷却剂的硼含量含量.在需要在需要(xyo)“减硼减硼”时时,降低循环净化降低循环净化流的温度流的温度,使其通过阴树脂床使其通过阴树脂床,这时硼被吸附这时硼被吸附,水液中的硼浓度降低；在需要水液中的硼浓度降低；在需要(xyo)“加硼加硼”时时,则提高水

38、流的温度则提高水流的温度,使其通过同一个阴树脂床使其通过同一个阴树脂床,这时硼由树脂上解吸下来这时硼由树脂上解吸下来,水流中的硼浓度提高水流中的硼浓度提高.这种用改变通过离子交换器水流温度来调节硼浓这种用改变通过离子交换器水流温度来调节硼浓度的方法度的方法,叫硼酸的热再生法叫硼酸的热再生法.第35页/共50页第三十五页，共50页。第36页/共50页第三十六页，共50页。下泄流经过循环净化系统净化之后下泄流经过循环净化系统净化之后,进入硼热再进入硼热再生系统生系统,水流温度在水流温度在50左右左右.如果冷却剂要如果冷却剂要“减硼减硼”,打开阀门打开阀门1,水流经冷却器降温水流经冷却器降温,由上向

39、由上向下通过热再生阴离子交换器下通过热再生阴离子交换器(硼热再生器硼热再生器),其中其中部分硼被吸附部分硼被吸附.相反相反,如果冷却剂需要如果冷却剂需要“加硼加硼”,关闭阀门关闭阀门1,开启阀门开启阀门2,温度为温度为50的水流由下的水流由下至上将硼热再生器的部分硼洗下来至上将硼热再生器的部分硼洗下来,水流最后经水流最后经容积控制箱重新容积控制箱重新(chngxn)补回堆中补回堆中.贮槽贮槽1,2及阀门及阀门3,4可机动用可机动用.第37页/共50页第三十七页，共50页。实际上实际上,因温度变化引起的树脂对硼酸的吸附容因温度变化引起的树脂对硼酸的吸附容量的变化量有限量的变化量有限,如果冷却剂调

40、硼全都采用硼热如果冷却剂调硼全都采用硼热再生法再生法,则需设置很庞大的树脂床则需设置很庞大的树脂床,给堆的设计给堆的设计带来许多带来许多(xdu)不便不便,经济上也不合算经济上也不合算.比如比如,为使为使34m3的冷却剂硼浓度发生的冷却剂硼浓度发生100mg/L变化变化,需硼热再生树脂需硼热再生树脂8.5m3.此外此外,硼热再生法只适用硼热再生法只适用于调节冷却剂硼浓度的缓慢变化于调节冷却剂硼浓度的缓慢变化.因此硼热再生因此硼热再生法不能完全替代充水或充浓硼酸的调硼方法法不能完全替代充水或充浓硼酸的调硼方法.第38页/共50页第三十八页，共50页。合理的方法：采用充水与硼热再生综合调硼法合理的

41、方法：采用充水与硼热再生综合调硼法.在换料在换料周期的前期仍沿用充水调硼方法周期的前期仍沿用充水调硼方法,此时充水法有效此时充水法有效,且且排水不多排水不多.在换料周期的后期在换料周期的后期(huq),启用硼热再生启用硼热再生装置装置.用硼热再生调节负荷跟踪电站的负荷变化是比较用硼热再生调节负荷跟踪电站的负荷变化是比较理想的理想的.西屋公司压水堆的标准设计已采用硼热再生系西屋公司压水堆的标准设计已采用硼热再生系统统,该系统包括该系统包括3个热交换器和个热交换器和4个容积为个容积为6.5米米3的硼的硼热再生树脂床热再生树脂床,主要用来调节负荷跟踪要求冷却剂硼浓主要用来调节负荷跟踪要求冷却剂硼浓度

42、变化度变化.第39页/共50页第三十九页，共50页。3 放射性废水处理系统放射性废水处理系统(xtng)放射性废水概况放射性废水概况(gikung)与处理原则与处理原则放射性废水的来源放射性废水的来源:在运行和检修过程中在运行和检修过程中,一回路各个一回路各个系统不可避免地会产生相当数量的放射性废水系统不可避免地会产生相当数量的放射性废水,如放射如放射性设备排放水性设备排放水,泵、阀门的泄漏水泵、阀门的泄漏水,放射性设备冲洗水放射性设备冲洗水,实验室的下水实验室的下水(xi shu)和洗涤水和洗涤水,乃至淋浴水、洗衣乃至淋浴水、洗衣水水,以及一回路侧的高压放射性冷却剂进入二回路侧以及一回路侧的

43、高压放射性冷却剂进入二回路侧,随着蒸汽和蒸汽发生器排污水散布到整个二回路系统等随着蒸汽和蒸汽发生器排污水散布到整个二回路系统等.第40页/共50页第四十页，共50页。计算表明计算表明(biomng),一个大型压水堆电站一个大型压水堆电站,当主回路向当主回路向二回路侧的泄漏率为每天二回路侧的泄漏率为每天75升时升时,蒸汽发生器炉水的放射蒸汽发生器炉水的放射性水平可达到主回路冷却剂的十万分之一性水平可达到主回路冷却剂的十万分之一,相应的汽轮机相应的汽轮机凝水的放射性水平可达到主回路冷却剂的千万分之一凝水的放射性水平可达到主回路冷却剂的千万分之一.如如果反应堆燃料包壳没有破损或破损率很低果反应堆燃料

44、包壳没有破损或破损率很低,主回路冷却剂主回路冷却剂的放射性水平较低的放射性水平较低(3.7104Bq/L),二回路可以不必当作二回路可以不必当作放射性废水处理放射性废水处理,而当燃料破损率较高时而当燃料破损率较高时,漏入二回路的漏入二回路的放射性就不可忽视放射性就不可忽视.第41页/共50页第四十一页，共50页。废水处理的目的废水处理的目的:废水处理的目的在于保护环境废水处理的目的在于保护环境.为此为此,在废水处理系统中应该对废水的收集、贮存、净化以及检在废水处理系统中应该对废水的收集、贮存、净化以及检测排放具备充分有效的手段测排放具备充分有效的手段,严格控制废水的排放渠道和严格控制废水的排放

45、渠道和比放比放,保证符合标准保证符合标准.美国美国(mi u)规定瞬时最大排放规定瞬时最大排放浓度小于浓度小于3.7Bq/L.国际上对各种核设施的放射性排放提出了国际上对各种核设施的放射性排放提出了“尽可能少尽可能少”的的原则原则,要求尽一切可能减少放射性的排放量要求尽一切可能减少放射性的排放量.因此因此,除了对除了对排放水的比放加以限制外排放水的比放加以限制外,还应对放射性的年排放量作出还应对放射性的年排放量作出规定规定.例如例如,美国美国(mi u)规定每一个压水堆机组每年规定每一个压水堆机组每年经由水中排出的放射性总量不得超过经由水中排出的放射性总量不得超过5居里居里(不包括氚不包括氚)

46、(18.51010Bq/L).第42页/共50页第四十二页，共50页。一回一回(y hu)路废水处理路废水处理废水来源不一废水来源不一,成分复杂成分复杂,不能采用一种处理不能采用一种处理(chl)方法方法,必须按低、中、高放射性分级处理必须按低、中、高放射性分级处理(chl).放射性较高的设备排水、取样废水和辅助设备泄放射性较高的设备排水、取样废水和辅助设备泄漏水漏水,采用过滤、蒸发处理采用过滤、蒸发处理,必要时必要时.将二次蒸汽将二次蒸汽冷凝液再经一次离子交换冷凝液再经一次离子交换.这样这样(zhyng)得到净得到净化水的比放低于化水的比放低于37Bq/L,可以重新用作设备清洗、可以重新用作

47、设备清洗、树脂反洗等辅助水源树脂反洗等辅助水源,必要时也可补回主回路必要时也可补回主回路.各种放射性水平较低的地面冲洗水各种放射性水平较低的地面冲洗水,放射性输送容器放射性输送容器的洗涤水的洗涤水,采用过滤和离子交换法采用过滤和离子交换法.如果需要也可送去蒸发如果需要也可送去蒸发处理处理.洗衣水、淋浴水等洗衣水、淋浴水等,则往往可以直接排放则往往可以直接排放.第43页/共50页第四十三页，共50页。二回路二回路(hul)放射性废水的处理放射性废水的处理只有当燃料元件包壳和蒸汽发生器换热管同时发生破损时只有当燃料元件包壳和蒸汽发生器换热管同时发生破损时,二回路才带有显著的放射性二回路才带有显著的

48、放射性.当元件破损率达到当元件破损率达到1时时,一一回路向二回路的泄漏量达到回路向二回路的泄漏量达到370 升升/天时天时,蒸汽发生器排污蒸汽发生器排污水的放射性水平可达水的放射性水平可达 3.7104Bq/L.由于蒸汽的夹带由于蒸汽的夹带(jidi),汽轮机凝水也被污染汽轮机凝水也被污染,但其放射性要比蒸汽发生但其放射性要比蒸汽发生器排污水低器排污水低3个数量级个数量级.为了保证蒸汽发生器补给水的质量为了保证蒸汽发生器补给水的质量,二回路化学系统用离子二回路化学系统用离子交换交换(l z jio hun)法全流量或部分流量净化汽轮机凝水法全流量或部分流量净化汽轮机凝水(即蒸汽发生器补给水即蒸

49、汽发生器补给水).如果使用再生式离子交换如果使用再生式离子交换(l z jio hun)器处理汽轮机凝水器处理汽轮机凝水,则再生废液的比放可达则再生废液的比放可达 3.7106 Bq.近来常用树脂粉末过滤器来处理汽轮机凝水近来常用树脂粉末过滤器来处理汽轮机凝水,即利用凝水即利用凝水泵的流量压头将粉末状离子交换树脂铺压在一层密集的滤网上泵的流量压头将粉末状离子交换树脂铺压在一层密集的滤网上,薄薄的树脂粉末层兼起过滤和离子交换作用薄薄的树脂粉末层兼起过滤和离子交换作用.当树脂层失效当树脂层失效时时,将其反冲下来作为固体废物处理将其反冲下来作为固体废物处理.第44页/共50页第四十四页，共50页。第

50、45页/共50页第四十五页，共50页。必要性必要性:反应堆换料后反应堆换料后,卸出的燃料要在燃料贮存水池卸出的燃料要在燃料贮存水池中贮存半年以上中贮存半年以上,待燃料冷却到一定程度待燃料冷却到一定程度(chngd)(chngd)后后,再送往后处理厂再送往后处理厂.在换料操作时在换料操作时,燃料贮存池的部分池燃料贮存池的部分池水被引入压力壳上部的换料空间水被引入压力壳上部的换料空间,作为换料操作的屏作为换料操作的屏蔽蔽.此时此时,由于压力壳接管以下未曾排空的冷却剂和来由于压力壳接管以下未曾排空的冷却剂和来自换料水池的水相混自换料水池的水相混,又由于换料时又由于换料时,仍会有可观的裂仍会有可观的裂