核电站化学_压水反应堆水处理系统
压水堆核电厂：化学和容积控制系统(RCV)15页
化学和容积控制系统（RCV）一、概述化学和容积控制系统（RCV）是反应堆冷却剂系统（RCP）的一个主要的辅助系统。
它在反应堆的启动、停运及正常运行过程中都起着十分重要的作用，它保证了反应堆的冷却剂的水容积，化学特性的稳定和控制反应性的变化。
二、系统功能：主要功能：a)容积控制：通过上充和下泄功能维持稳压器水位，保持一回路水容积；b)反应性控制：与反应堆硼和水的补给系统（REA）相配合，调节冷却剂硼浓度以跟踪反应堆的缓慢的反应性变化;c)化学控制：控制反应堆冷却剂的PH值，氧含量和其他容积气体含量，防止腐蚀，裂变气体积聚和爆炸，降低冷却剂放射性水平，净化冷却剂。
辅助功能：（1）为主泵轴封提供经过过滤及冷却的水（2）为稳压器提供辅助喷淋水（3）一回路冷却剂过剩下泄（4）需要时，上充泵可作为高压安注泵运行三、系统功能描述：1. 容积控制所谓容积控制就是通过RCV吸收稳压器不能全部吸收的那部分一回路水容积的变化的量，维持稳压器水位在一个整定的范围内。
一回路水容积变化的原因主要是温度的改变，如图（1）所示：从图可见当反应堆冷却剂系统RCP 从冷态（60℃）增温到热态（291℃）时，其比容增加将近40%；正常运行时，冷却剂的平均温度随功率的变化而变化，从而比容也随之改变，也造成一回路中水的体积的改变。
另外，由于冷却剂系统处于155Bar 的高压下，也会不可避免地发生泄漏，需要调节水容积。
容控原理见图（2）化学和容积控制系统RCV 从RCP 二环路过渡段引出下泄流，经容控箱再由上充泵把上充流打回RCP ，反应堆稳定运行时，上充流量与下泄流量相等。
当温度变化引起一回路内水体积变化时，稳压器水位发生变化，当水位偏离设定值时，调节上充流量，使稳压器水位恢复到设定值。
但容控箱容量有限，在RCP 系统升温、降温过程，或其它瞬态，水容积发生很大变化时，可与其它系统配合，容控箱水位高时，可排放到硼回收系统（TEP ），容控箱水位低时，可由硼和水补给系统（REA ）按需要进行补给。
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66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
核电站化学_压水反应堆水处理系统
36、“不可能”这个字(语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
压水反应堆水化学
压水反应堆水化学压水反应堆水化学是指压水反应堆中与水相互作用的化学过程。
压水反应堆是一种核反应堆设计，它使用水作为冷却剂和减速剂，以控制和稳定核裂变反应过程。
在这种反应堆中，水化学是非常重要的，因为它涉及到核反应堆的燃料元素、冷却剂、结构材料和放射性废物的相互作用。
压水反应堆中的水化学主要包括废水处理、燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水母质的行为等方面。
首先，压水反应堆中产生的废水需要进行处理，以去除放射性核素和其他污染物。
废水处理过程中通常包括沉淀、滤过、吸附等步骤，以确保废水在放出环境之前达到安全标准。
其次，压水反应堆的燃料元素需要在水中溶解，以促进核反应的进行。
在核反应堆中，燃料棒是由铀或钚等放射性元素制成的。
当燃料棒置于水中时，水化学过程会导致铀或钚等元素从燃料棒中溶解出来。
这些溶解的放射性核素需要通过适当的措施进行处理和隔离，以防止对环境和人类健康造成危害。
此外，压水反应堆中的燃料包壳也需要注意腐蚀问题。
由于水中存在氧气和其他溶解的气体和离子，燃料包壳可能会受到腐蚀。
腐蚀会导致燃料包壳的退化和开裂，进而影响核反应堆的安全和性能。
因此，需要进行适当的防腐蚀处理，以延长燃料包壳的寿命并确保堆的运行稳定。
另外，由于压水反应堆使用的是轻水，水中的氢原子和氧原子之间的化学相互作用也需要考虑。
例如，氧原子可以与金属材料反应形成氧化物，从而引起材料的腐蚀。
此外，水中的氢原子还可以与放射性核素发生还原反应，导致核素的转化和迁移。
这些水中的行为和反应需要加以研究和管理，以确保核反应堆的安全运行和废物的处理。
总之，压水反应堆水化学是一个复杂而关键的领域，涉及到核反应堆的运行安全、废物处理和环境保护等方面。
从废水处理到燃料元素的溶解、燃料包壳的腐蚀以及水质的行为，都需要进行综合研究和管理，以确保核反应堆的安全性和可持续性发展。
第六章 压水反应堆水处理系统
R A M R M A
精品课件
在水质净化系统中，其交换原理 可用下式表示：
精品课件
⊙ 离子交换树脂的选择性
化学置换反应规律： （1）离子电荷 ①在低浓度水溶液中，交换离子的电荷越大，越易被树脂吸 附，对阳离子有下列顺序：
对阴离子则有：
②高浓度的低价离 子往往具有较高的交换“势”，这就是 树
脂的再生原理。
精品课件
（2）离子半径与水合作用 原子序数越大，水合能越小，因此有以下选择性 吸附顺序：
活度系数越高，交换“势”也越大。
精品课件
6.2.4 离子交换树脂的交换容量与净化 效率
⊙ 离子交换树脂的交换容量
离子交换树脂的交换容量系指单位体积或重量树脂能够交换的 离子数量。交换容量可用下面两种方法表示： （1）总交换容量 单位体积或重量的离子交换剂中交换基团的总数，毫克当量/ 毫升湿树脂。 （2）工作交换容量 穿透容量，动态条件下单位体积或重量树脂中能够参加交换反 应的基团数。工作交换容量与总交换容量之比称为离子交换树 脂的利用率。
• 在反应堆回路传热表面的沉积，使传热 效率降低
• 积累过多时，可能造成堆芯局部流道阻 塞或换热面过热，引起严重事故
• 在停堆检修时，沉积的活化腐蚀产物的 放射性，会给维修工作带来很多麻烦
–及时有效地除去冷却剂中腐蚀产物，避免 腐蚀产物在回路中的过量积聚
精品课件
机械过滤的应用 • 冷却剂净化 • 主泵轴封水过滤 • 离子交换器后过滤 • 燃料水池澄清过滤 • 试剂的过滤 • 补给水、二路蒸汽发生器排污水和汽轮机
⒈ 溶胀
树脂一经浸入水中，水即扩散到树脂网状结 构
的空隙中，离解，形成水合离子，树脂体积也因此
压水反应堆水处理系统介绍
离子交换基团的引入
• 强酸性阳离子交换树脂
白球的磺化反应是在加热条件下, 在二氯乙烷和
浓硫酸作用下完成的
• 强碱性阴离子交换树脂 向白球上引进季铵基团则要先经氯甲基化, 然后再 用叔胺(R3N)处理
离子交换树脂的主要物理性能
外形和颗度 离子交换树脂是一种半透明的网状球形物质, 颜 色有白、黄、黑和赤褐色数种. 树脂的颜色与性能 关系不大. 在使用过程中, 随着树脂渐趋饱和, 颜色
离子交换机理
若将含有M±离子的溶液在一定的温度下, 以一 定的速度通过结构为R-A±型树脂床, 并测量进、 出口溶液浓度的变化, M±离子能被相当彻底地去 除,以后树脂逐渐饱和, 交换能力下降, 直至完全失 效.这一离子交换过程表示为: RA M RM A
离子交换树脂的选择性 离子电荷 在低浓度水溶液中, 交换离子的电荷越大, 越易被 树脂吸附, 对阳离子有下列顺序: Th4+＞A13+＞Ca2+＞Na+ 对阴离子则有： PO43-＞SO42- ＞NO3
但在高浓度水溶液中, 选择性差别缩小, 高浓度的 低价离子往往具有较高的交换“势”, 这就是树脂 的再生原理.
离子半径与水合作用 低浓度水溶液中, 相同电荷的离子, 水合半径越小, 或离子的水合能越小, 就越容易被交换吸附. 原子 序数越大, 水合能越小, 越易吸附. 选择性吸附顺序:
Cs Rb K Na Li
往往逐渐加深.
树脂颗粒大小对树脂的交换能力、净化效率、
水流通过树脂层的压力降以及水流分布的均匀程度
பைடு நூலகம்
都有一定影响。树脂颗粒越小，离子在其内的扩散
路程越短，交换过程就越迅速、越充分。但颗粒过
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谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。————周 恩来
核电站化学_压水反应堆水处理系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
压水堆核电厂：反应堆硼和水补给系统(REA)
247.5 m 3 37 m 3 约 13.6m
两个机组 210 m
3
3
RIS
在 TEP 故障时 3 约≤0.23m 3 1700 m 3 约 30 m 3 4.5 m 3 4.5 m 约 1.5 m
3
27.2 m /h
3
RCV
2பைடு நூலகம்.2 m /h
3
三。系统的运行方式 a) 系统的备用状态和泵的启动
在反应堆启动之前，REA 系统已经处于备用状态。 1. 一台除盐水泵和一台硼酸泵选择在“AUTO” （自动）方式（接收到补给命令时 才运转） ，另一台除盐水泵和另一台硼酸泵都在“MANUAL” （手动）方式； 2. REA015VD、016VD、065VB、018VB 都处于“自动”方式，RCV154VP 处于 “手动”关闭位置； 3. 与正常补给相关的手动阀门都打开，通向 RCP 和 RRA 系统的管线也开通，而 补给旁路管线和 PTR 的连接管线被隔离，REA210VB 和 120VD 等也关闭。 选择在“自动”方式的除盐水泵在以下四个信号作用下自动启动： （1） 要求“稀释”的信号； （2） 由 RCV002BA 低水位触发的“自动补给”信号； （3） 要求“手动补给”的信号； （4） RCP 主泵轴封立管低水位信号。 选择在“自动”方式的棚酸泵在以下三个信号作用下自动启动： （1） 由 RCV002BA 低水位触发的“自动补给”信号；
来自 PTR 001BA 3 6 m /h
3 3
频率 — — 15 次/年 600 次/年 例外充水 3 次/年 — 例外 — 3 次/年 — 例外 每年 每年
要求
（每次运行）
反应堆冷却剂系统 RCP 稳压器卸压箱 反应堆冷却剂密封 REA PTR 硼酸储箱 化学混合罐 换料水箱 （PTR 001BA） 硼注入箱与再循环 回路 安注罐 容控箱和到 RCP 的 上充泵吸入口
压水堆水化学复习题答案.docx
题型：1.填空题、2.看图填空、3.简单题、4.计算题或论述题。
复习要点第一部分：水化学概述1.水的特殊（反常）性质与分子结构的关系。
何谓分子的缔合？何谓氢键？关系：水分了是具有偶极矩的强极性分了，这种结构成为水具有许多反常性质的主要原因；水分子的缔合:水分了的偶极矩相互吸引，并通过“氢键”而形成多分了的聚集状态。
这种由简单分了结合成比较复杂的分了，而不引起物质的化学性质改变的现象，称为分了的缔合。
氢键：与负电性强的元素（尤其是氟和氧）作共价结合的氢原子，还可以再和此类元素的另一原子相结合。
此时所形成的第二个键，称为氢键。
2什么叫水的离子积？写出表达式。
练习溶液的pH值计算。
\H+]OH-]_K水的离子积:水的离解平衡式为[玦0] ”或间[°成]=犬””2。
],几乎在所有溶液中，H2O的活度接近1.0,因此不考虑H2O的平衡常数，贝ij Kw=[H+][OH-],称为水的离了积。
表达式：Kw=[H+][OH-]pH 值计算：pH=-lg[H+]3.解释硬水、软水、暂时硬度、永久硬度。
硬水软化的常用方法有哪些。
硬水：溶有较多量Ca2+和Mg2+的水叫做硬水。
软水：溶有少量Ca2+和Mg2+的水叫做软水。
暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的硬度，叫做暂时硬度。
永久硬度：如果水中溶有Ca和Mg的硫酸盐或氯化物，则不能用加热的方法去掉Ca和Mg 的离子，这种硬度叫永久硬度。
方法：1.药剂软化法：采用石灰、纯碱、碳酸三钠和硼砂等药剂中的一种或几种。
反应结束后澄清就得到软水。
（操作复杂但成本低，适于处理大量的高硬度的水，常作为水软化的初步处理。
）2.离子交换法：现代使用盐型离子交换树脂来降低水的硬度。
3其他方法：过滤法：在大规模滤水时，使用由沙砾和石子组成的过滤器；小规模的过滤采用烧结玻璃、特制的过滤材料和过滤膜等。
过滤法只能除掉不溶性杂质。
蒸馅法。
第二部分：压水堆的放射性1.压水堆放射性物质的来源及组成？压水堆核电厂一回路冷却剂中主要的裂变产物有哪些？列出其中6中主要核素。
M310压水堆系统简介
M310压水堆系统简介一、 反应堆冷却剂系统（RCP），又称一回路系统。
该系统将堆芯内核裂变所释放的大量热能导出，通过蒸汽发生器将一回路热量传给蒸汽发生器二次侧给水，使之产生饱和蒸汽，送到汽轮发电机发电。
1.系统由堆和三个环路组成.每一环路上有一台蒸汽发生器、一台反应堆冷却剂泵。
在其中的一个环路上还连接有一台稳压器以及稳压器卸压箱。
（见图1）。
一回路也起到包容住放射性裂变产物的第二道屏障。
2.主要设备——反应堆反应堆中核燃料芯块叠置在锆—4合金包壳管中，装上端塞，把燃料封焊在里面，从而构成燃料棒。
包壳将核燃料及其裂变产物包容住，构成了强放射性的裂变产物与外界环境之间的第一道屏障。
在堆芯装入三种不同浓度的核燃料，分别为1.8%、2.4%和3.1%。
高浓度燃料组件布置在外区，中心区浓度最低。
每次换料时，取出中心区的燃料组件，将第二区燃料组件倒换到中心区，将外区燃料组件倒换到第二区。
而在外区装入新燃料，这样每年更换三分之一核燃料组件。
控制棒束组件用于反应性的控制，它由强烈吸收中子的银—铟—镉合金构成。
它在燃料组件的导向管内移动，并由在反应堆压力容器顶盖上方的驱动机构提升和下降。
当需紧急自动停堆时，控制棒束组件靠重力自动落下。
控制棒束组件用来控制由负荷变化或反应堆停堆时所引起的反应性急速变化。
另一方面，依靠溶于反应堆冷却剂中的硼酸浓度来控制反应性缓慢而长期的变化。
这两种控制反应性的方式互为补充，相互结合确保堆芯反应性的调节和控制。
——蒸汽发生器它为自然循环型，由垂直的U型管束的蒸发段和汽水分离段组成。
用一回路的水加热二回路给水，使之产生饱和蒸汽并进行汽水分离和干燥后输送到汽轮机高压缸。
——反应堆冷却剂泵（又称主泵）用于克服一回路中设备和管道阻力，保证冷却剂的循环，它为立式离心泵，由泵体、电机、密封组件和飞轮组成。
主泵轴上有三级轴封，同时用高压水注入泵轴泵和密封组件之间，用于限制冷却剂从泵轴中泄漏。
在主泵顶部安装飞轮，以增加主泵的转动惯量。
压水堆核电厂水化学
压水堆核电厂水化学知识一、绪论1.1、水在核电厂的作用：（1）中子慢化剂：将快中子慢化为易引发核反应的热中子；（2）主回路冷却剂：将核反应产热传导至二回路；（3）发电工质：通过水汽循环实现热能发电；（4）冷却水：将二回路余热导入最终热阱（海水）、设备冷却水（闭式冷却水）、定子冷却水、轴封冷却水；（5）辐射屏蔽：水是良好的放射线屏蔽剂，核电厂的换料水池、乏燃料池充满水可起到吸收中子及辐射屏蔽作用；（6）其它：消防水、配制各种去污剂等1.2、水化学对材料腐蚀的作用：通过对水中杂质含量限制、调整水的酸碱性和氧化还原性可有效控制水对材料的腐蚀速率和损伤程度，延长设备使用寿命。
1.3、水化学对控制集体剂量的贡献：1）通过水质控制可以抑制材料腐蚀，减少腐蚀产物产生量；2）适宜的水质可以减少燃料破损的风险，减少裂变产物进入一回路冷却剂；3）冷却剂酸碱性及氧化还原性的合理调配，可以改变活化腐蚀产物的释放、迁移、沉积路径。
二、水化学基础知识2.1、水的密度随温度变化：1）常压时，在0~4℃之间，水具有反膨胀性，T↑→ 密度↑；2）大于4℃的饱和水，T↑ → 密度↓（符合热胀冷缩规律）2.2、水是离子型化合物的优良溶剂。
2.3、溶解度：一定温度下，某种物质溶解在一定量溶剂中达到饱和时所能溶解的量。
2.4、溶液：一种或几种以上的物质高度分散（以分子、离子或原子状态）到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物。
能溶解其他物质的物质叫溶剂；被溶解的物质叫溶质。
2.5、胶体溶液：数量较多的分散质粒子的直径在1nm—100nm之间的分散系，是一种高度分散的多相不均匀体系。
2.6、悬浮液：大量的微小的不溶性固体颗粒因布朗运动而分散于液体中形成的混合物。
固体颗粒粒径通常大于100nm。
2.7、浓度单位：一般有摩尔浓度、质量浓度、体积浓度。
如：mol/L、mg/kg、μg/kg 、ml/kg等，也有无量纲单位ppm、ppb、ppt（通常表示数量级）。
压水堆核电厂的工作原理
压水堆核电厂的工作原理压水堆（Pressurized Water Reactor，PWR）核电厂是一种常见的核电发电系统，其工作原理如下：1. 核燃料：压水堆核电厂使用铀（Uranium）燃料。
铀燃料通常以浓缩氧化铀（Uranium Dioxide）的形式呈现，如UO2。
2. 核反应：铀燃料中的铀-235核发生裂变反应。
裂变释放大量的能量，并产生了新的裂变产物或核中子。
3. 热交换：核反应释放的能量用于加热循环中的冷却剂，通常是水。
热交换器（Steam Generator）中的核反应区通过与循环中的水隔离，以避免辐射泄漏。
4. 主循环：加热的水蒸气离开热交换器并进入主循环，通过高压泵被重新压缩。
通过高温和高压，水将保持在液体状态，即使其温度超过了常规沸点。
5. 反应堆压力控制：循环中的水压力决定了水的沸点。
为了保持恒定的温度和压力，系统具备压力控制装置。
6. 蒸汽发电：在主循环中，压缩的冷却水进入蒸汽发生器（Steam Generator），再次加热潜藏在核反应中产生的热。
加热的水蒸气通过旋转的涡轮叶片，驱动发电机产生电能。
7. 冷却：离开蒸汽发生器后，剩余的水蒸气在冷凝器（Condenser）中冷却并转化为液体。
冷却水从冷却器中收集，并重新注入热交换器，以形成循环。
8. 辅助系统：核电厂还包括其他辅助系统，例如安全系统、应急供电系统和核废料处理系统等，以确保核电站的安全运行和辐射防护。
总体来说，压水堆核电厂利用铀燃料的核反应释放的热能，通过循环中的水冷却产生蒸汽，进而驱动发电机产生电能。
冷却水循环不断，使得反应堆保持在恒定的温度和压力条件下工作，确保核电厂的安全与稳定性。
压水堆核电站工作原理
压水堆核电站工作原理
压水堆核电站（PWR）是一种重要的核反应堆系统，它是利用水作为中子反应媒介来产生核能的。
这种核电站经常被称为“汽轮发电机”，因为它是由蒸汽产生动力来驱动汽轮发电机发电，从而生产电能的。
压水堆核电站的基本原理是：由核反应堆提供的热能，通过循环的冷却剂（水）来移动，从而使压力增加，从而使水热能变成动能，把水中的热量转换为动能，转换成机械能，进而变成电能。
压水堆核电站的主要部件有核反应堆、汽蒸发器和汽轮发电机。
核反应堆是核电站中最重要的部分，它是核电站的热源，是产生电能的核动力装置。
核反应堆中发生核裂变，产生的热量可以把水变成蒸汽，使其增压，从而驱动汽轮机发电。
汽蒸汽器是将水加热到一定的温度，从而蒸发形成蒸汽，并将其导入汽轮发电机，从而获得动力的装置。
汽轮发电机是将发动机的机械能转变成电能而发电的装置。
压水堆核电站的工作过程可以概括为：核裂变产生热量，使水蒸发，从而使水中的热量转换为动能，动能转换为机械能，把机械能转换为电能，最后通过变压器将电能转换成高压电后输出到家庭用电。
- 1 -。
核电厂水化学 压水堆核电站主设备及辅助系统
（1） 安全壳 Containment
• 名称
– 安全壳 Containment – 反应堆厂房 Reactor Building – 核岛 Nuclear Island – 一号厂房 No.1 Building
– 内设置有直径为10米的设备闸门和一个联接辅助厂房的人员闸门 – 顶部设置有起吊能力为250－300t的环形吊车
秦山核电三期
秦山核电二期
压水堆安全壳
环形吊 车 蒸发器
压力容器
在安全壳内，除环吊、安全壳地坑外，主
要有：
• 压力容器 Pressure Vessel, Reactor Vessel • 主泵，冷却剂泵 Main Pump，Reactor
• 安置堆芯，构成主系统的压力边界。 • 放射性的第三道屏障：以一次冷却剂系统的压力边界作为防止 放射性物质向外释放的一道重要屏障。 • 在核电厂正常运行期间，由反应堆冷却剂冷却堆芯，同时导出 堆芯产生的热量，通过蒸汽发生器加热二回路侧水产生蒸汽发电； 在其它工况下为堆芯提供冷却条件（见余热排出系统、安全注射 系统）。即将核燃料在反应堆中释放出的热能传输至蒸汽发生器 产生蒸汽，以便最终用于电力生产，同时保证反应堆的安全。 • 控制裂变链式反应：冷却剂兼作慢化剂和反射层，控制一次冷 却剂中的硼含量以补偿和控制反应性。
– 安全壳系统 Contaiment System – 安全壳喷淋系统 Contaiment Spray System
• 总之，压水堆核电站由两个回路组成。 • 第一回路一般包括2~4个平行的、封闭的冷
却分环路。每一个分环路由一台蒸汽发生器，一
台或两台主循环泵及相应的管道组成。
压水堆核电站常规岛系统
每台汽水分离再热器壳体设置2只安全阀，作为超压保护措施。
二、蒸汽系统
4、汽轮机蒸汽和疏水系统 汽轮机轴封系统（CET）的功能是对汽轮机的轴封和汽轮机截止
279
一、系统简介
（3）燃料运输
电站类型 燃料消耗量 燃料运输量 备注 火电 100 万千瓦 每年燃煤 350 万吨 每天一艘万吨轮 核电 100 万千瓦 首次装 UO2 80 吨 每年 27 吨 以每年换料1/3计
一、系统简介
（4）环境污染
电站类型 排放总剂量率 usv/kwh 二氧化碳 二氧化硫 一氧化碳
主蒸汽管道均为无缝碳钢管，选用法国钢种，牌号TU48C。主 蒸汽隔离阀上游管线及阀门均为抗震一级。
主要设备：主蒸汽隔离阀、主蒸汽安全阀
二、蒸汽系统
2、汽水分离再热器系统
汽轮机旁路排放系统（GCT）功能：反应堆功率要跟随汽轮机负荷变 化。当汽轮机负荷锐减（如甩负荷、汽轮机脱扣）时，反应堆的功率 控制不能像汽轮机的负荷变化那样快，瞬时出现堆功率与汽轮机负荷 的不一致。这时汽轮机旁路排放系统投入，维持一回路和二回路的功 率平衡。故汽轮机旁路排放系统总的功能为：
二、蒸汽系统
由于汽机进汽为饱和蒸汽且具有一定的湿度（0.50%），当蒸汽 在高压缸内膨胀作功后其压力、温度下降，含湿率增大析出大量 水分，而汽机是不允许进水的（蒸汽带水发生水击，损坏叶片）， 因此高压缸排汽在进入低压缸前必须进行除湿加热，使蒸汽湿度 达到新蒸汽湿度，然后进入低压缸膨胀作功。疏水经各自的疏水 管线输送到专用疏水箱。
压水堆核电站水化学
压水 堆核 电站 二回 路 火力 发电 机组
期望 值 限值
<0.5
<3
9.4~ 9.7 9.1~ 9.8
视具体情况确定
期望 值 标准 值 SC<60 9.0~ 9.5 ≤200 * ≤500 *
与火力发电机组水汽质量的对比
蒸汽质量的对比
CC µs/cm 压水堆核电 站二回路 期望值 <0.2 Na+ µg/kg <0.2 Clµg/kg 溶解SiO2 µg/kg 总铁 µg/kg <10
分析频率
连续
连续
连续
1次/周
压水堆核电站二回路水化学
凝结水（未处理的）化学规范
参数 <5 <12 <20 溶解氧 µg/ kg <100 CC µs/cm <0.2 <0.5 Na µg/ kg <1 <5
期望值
限值
分析频率
连续 P≧40% 时
连续 P<40% 时
连续
连续
连续
备注
热停堆或 热不用
压水堆核电站二回路水化学
限值
<10 ≤0.3 ≤5
<30
<20
火力发电机 组
期望值
标准值
≤0.3
≤ 10
≤20
与火力发电机组水汽质量的对比
凝结水处理混床出水质量的对比
CC µs/cm 压水堆 核电站 二回路 期望值 <0.08 Na+ µg/kg <0.1 溶解 SiO2 µg/kg <2.0 Clµg/kg <0.1 SO42µg/kg <0.2 悬浮固 体去除 率 ≥90%
压水堆核电站一回路水化学
核电站水化学02-核电站概论
专设安全设施系统为核电厂重大的事故提供 必要的应急冷却措施，并防止放射性物质的 扩散。
（2）二回路系统
组成：二回路系统由汽轮机、发电机、凝汽器、凝 结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生 器、汽水分离再热器等设备组成。
工作流程：蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器吸收热 量变成蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电。做功后 的乏汽在凝汽器内冷凝成水。凝结水由凝结水泵输 送，经低压加热器加热后进入除氧器，除氧水出给 水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器， 如此形成热力循环。
大亚湾核电厂的开式循环水系统
形式:为开式单元制系统。每台机组有2台容量为50％ 的循环水泵。它们对应于2条独立的系列A和B的循环 水回路。经循环水泵升压后，每个系列分成3条支路进 入3台凝汽器。图
每台凝汽器水室被分割为两个独立水室，每台水泵与3 台凝汽器的一半连接形成独立的回路。循环水离开凝 汽器后经6个循环水支管分别汇入A、B系列的排水渠， 每条排水渠有一个独立的虹吸井、，循环水经虹吸井 流入明渠归大海。
旋
粗 水拦 滤 闸污 栅 门栅
转 滤 网
采用冷却水塔的闭式循环水系统示意图
（1）一回路系统
压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联 在反应堆压力容器上的封闭环路(见图)。
每一条环路内一台蒸汽发生器、 一台或两台反应堆冷 却剂泵及相应的管道组成，在其中的一个环路的热管 段上，通过波动管与一台稳压器相连。
第二章 压水堆核电站概论
压水反应堆
Pressurized water reactor
PWR
PWR核电站
概述
一、系统构成
压水堆核电站由:压水堆本体、反应堆冷却剂 系统（称一回路）、蒸汽和动力转换系统 （称二回路）、循环水系统（三回路）、发 电机和输配电系统及其辅助系统组成。
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2
Na Li
2
Ba
2
Sr
2
Ca
Mg
2
Be
2
I
Br Cl F
但随着温度或浓度增高, 同价离子交换“势”的差 别逐渐缩小, 甚至出现反常. 因此, 分离溶液浓度不 宜太高, 但树脂再生溶液浓度却应稍高些.
离子交换树脂的交换容量与净化效率
第五章 放射性污染处理 原则与控制
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
教学目标
说出核电站化学去污原理和方法 描述核电站放射性废水、废气的产生、处理和控制
教学内容
系统和设备的化学去污 原理及方法 放射性气溶胶的去除 挥发性碘的除去 放射性惰性气体的去除 压水堆中的空气净化系 统
反应堆排水的处理 放射性废水的处理
但在高浓度水溶液中, 选择性差别缩小, 高浓度的 低价离子往往具有较高的交换“势”, 这就是树中, 相同电荷的离子, 水合半径越小, 或离子的水合能越小, 就越容易被交换吸附. 原子 序数越大, 水合能越小, 越易吸附. 选择性吸附顺序:
Cs Rb K
溶胀性和含水率 树脂一经浸入水中, 水即扩散到树脂网状结构的空 隙中, 这时交换基团发生离解, 形成水合离子, 使树 脂交联网孔增大, 树脂体积也因此增大, 这种现象称 为树脂的溶胀.
溶胀率: 溶胀前、后树脂的体积比, 即树脂层体积 变化的百分比.
若将干燥树脂直接浸入水中, 溶胀过程的应力往往 会使树脂崩裂. 通常树脂总要保持一定水分, 一般是 50%左右. 包装破坏或贮藏条件改变都能使树脂含水率发生变 化, 因此含水率也是鉴定树脂性能的指标之一. 树脂溶胀性和含水率均与交联度有关, 交联度越大, 溶胀性越小, 含水率也越低. 树脂的溶胀性还与交换基团和交换离子的特性有关, 交换基团的电离度越大, 或交换离子的水合度以及 水合离子的半径越大, 树脂的溶胀率也越高.
某些非离子态核素可通过离子核素的化学反应(如 氧化还原)产生.例如, 含氧溶液中部分131I不能被阴 离子交换树脂去除, 可能归因于I-被氧化成I2 .
按理说, 树脂的交换作用仅能去除离子态核素, 但 因树脂有很大的荷电表面积以及堆积深度, 对非离 子态胶体和悬浮颗粒也有一定去除作用, 只是效率 较低而已. 通常, 非离子态核素的存在是离子交换系统放射性 漏泄的原因. 运行中经常可以发现, 树脂床表层沉 积了很多粘稠胶体物质和固体颗粒, 因而树脂床流 阻增大, 甚至被迫更换树脂, 尽管此时树脂的交换 容量尚未耗竭. 酸性介质有助于胶体的破坏和核素的离子化, 故在 废水处理时, 将蒸发冷凝液先通过阳床, 使流出液 呈微酸性, 再经热力除气, 有效地破坏胶体颗粒, 可 使其后阴床和混床的净化效率大为提高.
当含有杂质的水, 流经树脂床时, 水中的阴、阳离 子分别与树脂中可交换的OH-和H进行交换, 杂质 离子被吸收附在树脂上, 而H+和OH-从树脂上被解 吸下来, 进入水中的同时又形成了水, 这一交换过 程使水质达到净化.
离子交换树脂的选择性 离子交换过程可以看作溶解化合物和不溶解树脂 两者之间的化学臵换反应. 离子电荷 在低浓度水溶液中, 交换离子的电荷越大, 越易被 树脂吸附, 对阳离子有下列顺序: Th4+＞A13+＞Ca2+＞Na+ 对阴离子则有： PO43-＞SO42- ＞NO3
去污因子定义：树脂床进出料液中特定核素的浓 度或放射性强度之比.
5.3 核级离子交换树脂性能
核工业应用的离子交换树脂在性能上的要求: 出水水质纯度高 无论从补给水的纯度, 还是从废 水处理的放射性物质去除的程度考虑, 都必须优于 商用树脂. 通常采用核级强酸和强碱性树脂, 它们 具备交换速度快、交换能力强、对选择性低的离 子，如硅酸根, 铯离子等也有较好的去除效果.
离子交换基团的引入
• 强酸性阳离子交换树脂 白球的磺化反应是在加热条件下, 在二氯乙烷和浓 硫酸作用下完成的
• 强碱性阴离子交换树脂 向白球上引进季铵基团则要先经氯甲基化, 然后再 用叔胺(R3N)处理
离子交换树脂的主要物理性能
外形和颗度 离子交换树脂是一种半透明的网状球形物质, 颜色 有白、黄、黑和赤褐色数种. 树脂的颜色与性能关 系不大. 在使用过程中, 随着树脂渐趋饱和, 颜色往 往逐渐加深.
在核动力堆中，设臵离子交换系统 主要目的： 去除微量的放射性核素 运行环境： 在含有常量浓度的阳离子(如Li+, NH4+) 和阴离子(如硼酸离子)溶液中进行. 微量放射性元素在离子交换过程中的行为 在正常情况下, 一回路冷却剂中单个放射性核素的 浓度还不到μg/kg级水平, 其行为十分复杂. 它们除 了以离子态形式存在外. 还可以其它多种形式出现, 如中性分子(I2), 络合物, 胶体粒子(粒径10-3--1微米) 以及悬浮固体粒子(粒径大于1微米)等.
中子反应的影响 例如10B (n,α)反应可生成7Li , 7Li 能逐渐改变冷却剂的pH值.
设立冷却剂循环净化系统的目的 不断除去冷却剂 中的腐蚀产物和裂变产物, 维持合适的冷却剂水质. 系统功能
减少反应堆冷却剂中裂变产物和腐蚀产物杂质的 数量, 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(pH值), 减 少冷却剂对设备和管系的腐蚀.
裂变产物144Ce--144Pr, 106Ru—106Rh, 95Zr--95Nb在碱 性水中几乎都不以离子形式存在； 钇、铝、铜、铁、钴、稀土元素等金属氧化物在碱 性水中易发生水解, 或沉积在设备表面, 或生成胶体 吸附在氧化物上; 某些过渡元素, 如90Mo, 51Cr在碱性溶液中可以形成 阴离子. 有些微量核素可能吸附在固体粒子上或者与粒子中 的离子发生交换, 此后其行为犹如固体颗粒.
氚的处理
5.1 引言
水在压水堆核电站中具有十分重要的作用. 在一回 路用作冷却剂和慢化剂, 在换料和废燃料贮存过程 中用作屏蔽材料, 在安全注射和安全喷林系统中用 来保证反应堆事故条件下的安全, 并可配成各种水 溶液用来对人员和设备进行去污. 在二回路, 水作为 载热剂. 水的利用也伴随有害过程. 如冷却剂在完成传热的 功能时, 把活化腐蚀产物载带到了回路各个部位, 形 成堆芯外辐射场; 在慢化中子的同时, 水经受辐射 分解生成H2和O2. 水中杂质对结构材料和燃料包壳 产生腐蚀.
由于放射性衰变在树脂床流出液中会出现某些离 子态核素. 树脂对于惰性气体没有交换作用, 流过 树脂床的某些惰性气体可衰变成碱金属核素及一 系列衰变子体, 如Xe的穿透, 将造成流出液中的Cs, Ba, Ce, La等核素的产生, 而这些核素照理是可以 被树脂去除的. 某些核素在离子状态下被树脂截留, 转化为其它形 态时又可能解吸下来, 如树脂上碘离子衰变成氙, 解吸后再衰变成碱金属. 所以, 放射性衰变效应有 时甚至会导致树脂床流出液中某些核素的放射性 高于进口料液. 微量放射性核素的行为十分复杂, 同时冷却剂中往 此外, 被离子交换树脂截留的Sr同位素, 经衰变后 往有常量元素B, Li等, 这将带来某些异常现象, 对 生成Y, Zr-Nb. 这些高价元素对树脂的亲和力比Sr 此应引起注意. 还高, 本应继续留在树脂上, 但常因它的转化为非 离子状态, 而穿透树脂床.
调节冷却剂中硼浓度, 控制堆芯反应性. 系统工艺 在化学和容积控制系统中, 由反应堆高压回路引出 的一股下泄流, 经再生和下泄热交换器冷却并降压 后, 顺次通过前臵过滤器、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, 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.
工作交换容量除了与交换过程的物理化学条件有 关外, 还取决于出水的水质要求. 出水水质越高, 工 作交换容量越低.
工作交换容量与总交换容量之比称为离子交换树 脂的利用率. 离子交换的净化效率和去污因子 净化效率定义：流经树脂床后溶液中杂质被去除 的份额, 常用百分数表示. C1和C2分别为树脂床进出口溶液中核素浓度, 或进 出口料液的比放放射性.
离子交换机理
离子交换机理 若将含有M±离子的溶液在一定的温度下, 以一定 的速度通过结构为R-A±型树脂床, 并测量进、出 口溶液浓度的变化, M±离子能被相当彻底地去除, 以后树脂逐渐饱和, 交换能力下降, 直至完全失效. 这一离子交换过程表示为: R A M R M A
强酸性阳离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺 H Li Na NH 4 K 序为: 强碱性阴离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺 2 2 O H H C O 3 C O 3 SO 4 C l N O 3 序为: 强酸或强碱性树脂在转型或离子交换过程中体积的 变化可达5-20%. 树脂的溶胀和收缩在树脂预处理 时有利于其内部杂质的洗脱. 热稳定性和机械强度 温度对树脂机械强度和交换容量有很大影响, 温度 过高易使交换基团分解, 温度过低树脂的强度降低. 当水温达到零度时, 其内部水分的冻结能将树脂胀 裂, 因此不可将树脂存放在冰点温度以下.
对pH值变化不敏感 在反应堆运行中, 冷却剂中硼 酸的浓度变化很大, pH值随之变化. 强酸(碱)性树 脂在很宽pH值范围内都具有良好的离子交换作用. 稳定性好, 耐热性能、耐辐照性能都较强, 机械强 度高, 树脂的磨损率低.
核级树脂杂质含量低, 颗度均匀, 转型率高.
5.4 放射性核素的离子交换过程
离子交换树脂的结构 最常用的有机合成离子交换树脂的本体(又称骨架) 由苯乙烯与二乙烯苯聚合而成的高分子化合物.
通过加入适量表面活性剂并连续搅拌, 可得到一定 颗粒度的聚合体小球, 通常称为白球. 这是一种三度 空间的网状结构聚合体, 其中苯乙烯的长链被二乙 烯苯“交联”成一个整体. 聚合物中二乙烯苯的百 分含量称为交联度. 一般商品树脂的交联度为810%. 向聚合体骨架上引进各种交换基团, 可以得到不同 性能的离子交换树脂, 根据交换基团的酸碱性强弱, 这些树脂分别称为强酸(碱)性树脂或弱酸(碱)性树 脂. 其中强酸和强碱性树脂已在核工业中广泛应用.