第7章 反应堆去污技术

2．实施条件 速度； 温度。 为了达到良好的去污效果，在去污过程中还需控
制温度，搅动去污溶液或对去污表面有一定的冲刷速 度。
实际操作时，冲刷速度不宜低于0.3m/ s，温度应 接近去污液的沸腾温度。温度过高，将使去污液汽化 热分解失去作用，温度过低，反应速度太慢。
3、去污方法的选择 去污程度去污范围选择； 去污工具选择； 去污计划制定。
4、化学去污方法的强化手段 (1)浸泡搅拌法； (2)喷射法； (3)过热蒸汽载带法； (4)超声波法； (5)电解法。
7.1.3 核电站化学去污实例 1、化学去污法的种类与特征
目前应用的化学去污技术均以有机螯合试剂为基 础，使氧化物层在适宜的条件下溶解于去污溶液中。
一步法使用一种去污液，将去污液注入去污对象 系统内实施去污，去污后排出去污废液，接着进行冲 洗。去污产生的废液可用离子交换树脂处理。一步法 的持点在于操作简单、废液量少。对反应堆一回路冷 却剂系统去污最富经验的CAN-DECON法为一步法。
美国Dominion工程公司开发的增强高功率密度的超 声波传感器，体积非常小，可完全能置放在蒸汽发生 器水室内。
7.3 电化学Βιβλιοθήκη Baidu污
化学去污是基于化学溶解金属表面上的氧化物层， 电化学去污是以阴极溶解基体金属的表面层为基础， 使溶解的一薄层氧化物从金属表面剥离。该去污作业 的先决条件是电解液必须与基体金属接触。原则上讲， 氧化物层是绝缘的，但其孔隙率相当大，完全能保证 有很高的导电能力。
去污活动应符合从ALARA原则 (合理可达到的尽可 能低)，即去污应使工作人员在整个电站寿期内接受的 辐射剂量有净减少。这意味着去污过程中，工作人员 接受的辐射剂量(包括准备工作和放射性废物处理)应低 于末去污可能接受辐射的剂量。
7.1 化学去污技术
7.1.1 化学去污的基本概念 1、去污因子与腐蚀速率
为了减小AOA，开发出先进的燃料净化系统。
包壳表面轴向腐蚀沉积示意图
7.2.2 利用先进的超声波技术净化蒸汽发生器二次侧 压水堆蒸汽发生器传热管束在管隔板缝隙和管板顶
部发生的晶间腐蚀／晶间应力腐蚀裂缝损伤呈现上升 的趋势，而蒸汽发生器的故障是压水堆电力损失唯一 的最大根源。受蒸汽发生器几何形状的束缚，在过去 不可能利用超声波去污技术清除二次侧的沉积物。
一般用于去污的超声波频率为：10~100Hz，频率 越低去污作用越强。
振幅为数：μm~100 μm，振幅越大去污效果越好。
7.2.1 先进的超声波燃料净化工艺 铁基与镍基腐蚀产物氧化物在一回路中迁移、沉
积，活化，使一回路系统的辐射剂量率升高。 在功率瞬变、启动和停堆期间这些活化腐蚀产物会
重新分布。此外，过多的腐蚀产物沉积在燃料上被视 为是压水堆产生非正常轴向偏移(AOA)的原因。从燃 料经济性考虑，需要燃料循环周期不断延长和较高的 堆芯热负荷。
最常用的电解液是各种浓度的磷酸，一般浓度为 20％。
7.4 去污经济效益的一般性考虑
在以反应堆一回路为对象的大规模去污过程中，选 定某种去污工艺时，应分析该工艺的去污效果以及为 达到预期的效果所需的费用。一放采用费用-利益分析 估算去污费用和去污效果。对预选方案与方案实施所 需费用与可能达到的去污效果进行对比评价，排定方 案的优先顺序。去污效果应从降低辐射剂量和提高热 交换器传热性能两方面考虑，但以降低辐射剂量为主， 以所需费用和辐射剂量减少量人-Sv进行定量评价。
多步法是使用两种或两种以上去污剂，使去污效率 提高。
首先将一种去污液注入去污对象系统内实施去污， 然后排出去污液，进行冲洗，接着注入第二种去污洒， 进行去污与冲洗。
多步法的特点是工艺复杂和废液产生量大。
2、两步法去污实例 两步法去污是用碱性高锰酸钾对去污表面进行预
处理，再用草酸、柠按酸及其盐类的混合溶液或络合 剂如乙二胺四乙酸(EDTA)溶解腐蚀产物，从而除去 放射性核素。
4、辐射作用 去污剂在一定程度上受到射线照射，刚停堆时，预
测堆芯燃料附近的剂量率极高，高达104 Gy/h。
7.1.2 化学去污需考虑的因素 1．去污剂的选择
①对去污表面浸润性好； ②对腐蚀产物和放射性物质溶解能力强； ③不引起基体金属材料的显著腐蚀； ④在温度和辐射场作用下，金属溶解物不生成二次 沉淀； ⑤易于用水冲洗干净； ⑧价格便宜。
第7章 反应堆去污技术
压水反应堆材料构成及与冷却剂接触面： 燃料包壳管为Zr-4合金：25%； 设备与管道为不锈钢：5%； 蒸汽发生器传热管为Inconel600/690或Incoloy800：
70%。 15kg/a； 界面污物的主要来源是一回路结构材料表面的腐
蚀产物，特别是Incoloy800 /nconel690表面上生成的氧
Cr与Ni在不锈钢或Inconel合金表面的腐蚀氧化膜 中含量仅次于Fe：
3、络合反应 络合剂提供配位体L，至少可提供一对弧对电子，
中心原子或离子M提供空轨道。 稳定常数：
被去污剂溶出的金属离子可用离子交换树脂除去， 同时使去污剂再生。
被离子交换树脂吸附的络合物在树脂作为废物贮 存或处置时若与地下水接触就可能进入地下水中。由 于阴离子比阳离子在土壤中的迁移速度快，会影响对 去污废物的安全评价。
化膜。
活化反应：
56Nin, p58Co; 59Con, 60Co; 54Fen, p54Mn; 50Crn, 51Cr; 58Fen, 59Fe.
为了电站的安全和经济性，降低压水堆电站人员 受照剂量，采取了许多有效措施，如优化水化学管理、 改进材质、注锌等，但归根结底应努力从根本上杜绝 或减少污染源的产生，必须在综合考虑代价-利益的基 础上对措施进行优化。去污就是降低辐射场和降低人 员受照剂量的措施之一。
每一步之后都要用清水将击污剂溶液冲洗干净。
3、加拿大重水堆的CAN-DECON去污法； 4、高温化学清洗工艺（德国）； 5、英国中央电力局清洗工艺-LOMI； 6、法国电力公司清洗蒸汽发生器工艺。
7.2 超声波去污技术
超声波去污通常是利用超声波水下振动辐射所发 出的空穴作用产生冲击，使固体表面上附着的腐蚀产 物剥离下来。
去污因子：去污前后待去污表面的放射性活度(或 照射剂量率)之比。
腐蚀速率：去污前后单位面积上材料质量的增减或 与此相当的均匀穿透厚度表示。
理想的去污方法应该具有最大的去污因子(一般求 去污因子＞10) )和最小的腐蚀率。
2、溶解反应 金属氧化物的溶解，可根据金属离子是否被氧化还
原分为三类：
压水堆一回路氧化膜的主要成分是Fe：