核电厂水化学

1.1简述水化学控制的主要内容和水化学在压水堆核电厂安全运行中的重要作用。

水化学控制的主要内容：

（1）恰当的化学处理（如pH值和氧含量的控制）

（2）使用高纯补给水，严格控制水质质量标准。

（3）一回路和二回路水有效的净化。

（4）防止杂质的进入。

（5）在冷却剂系统中使用化学药品的纯度应具有质量保证。（6）在核电站控制区使用化学物质，应具有核安全条例。

（7）核电站管理部门应制定水质监测，腐蚀监督和辐射场报警的管理法规及对策。

重要作用：保障含有放射性的屏障的完整性、降低辐射场剂量1.2水化学主要在哪几个方面影响压水堆核电厂的安全运行和核电厂可利用率？

水化学从两个方面影响压水堆的运行安全：

1、影响核电厂含有放射性的屏障的安全性；

2、影响堆芯以外的辐射场的放射性积累，从而影响工作人员经受的辐射剂量。水化学的良好控制可以使上述二个问题对核电厂的不利影响大为减少，从而改善核电厂的安全性。良好的水化学控制是确保屏障的完整性的重要手段。影响压水堆核电厂的安全运行和核电厂可利用率。

2.6水的质量组成如何？复杂水分子的组成通式如何表示？何为分子

的缔合？何为氢键？何为饱和蒸汽？画出水的状态图，并说明三相点的温度和压力。

水的质量组成：H 11.11% O 88.89%

复杂水分子：（H2O）x

分子的缔合：由简单分子结合成比较复杂的分子，而不引起物质的化学性质改变的现象。

氢键：与负电性强的元素（尤其是氟和氧）做共价结合的氢原子，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建成为氢键。

饱和蒸汽：当蒸汽和生成蒸汽的液体处于平衡时，此时的蒸汽成为饱和蒸汽。

水的状态图

温度：+0.007℃压力：6.13e2 Pa

2.11什么是水的离子积？水溶液的PH值是如何定义的？并写出各自的表达式。在酸、碱和中性水溶液中的PH值范围是多少？

水的离子积：将水中[H+][OH-]的乘积叫做水的离子积。Kw=[H+][OH-] PH值：H+离子浓度的负对数为溶液的PH值。

PH=-lg[H+] PH=-lg[Kw/[OH-]]

2.12已知溶液的PH值为10，计算氢离子浓度

2.16用化合价变化的观点和点子转移的观点加深对氧化反应、还原反应等概念的理解。

升失氧还降得还氧

3.1何谓腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀断裂、氢腐蚀？

化学腐蚀：金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀：金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应而引起的破坏。

点腐蚀：是一种高度局部的腐蚀形态，一般小孔直径等于或小于它的深度。小而深的孔可能穿透金属材料，引起物料流失或设备报废。

晶间腐蚀：是一种由微电池作用而引起的局部破坏现象，是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料晶粒边界深入内部，直至成为溃疡性腐蚀，使整个金属强度完全丧失，晶粒间已丧失了结合力，失去金属声音，甚至成为粉状。

应力腐蚀断裂：是指金属或合金在腐蚀和拉应力的同时作用下产生的断裂。

氢腐蚀：由于金属内部存在氢或氢相，引起的金属破坏。可分为“氢鼓泡、氢脆、氢蚀”等。

3.2金属的保护，常见的方法有哪几种？并加以简单说明。

钝化：在浓氧化性酸中，铁、铝会生成一层致密的氧化膜组织浓酸与金属反应。

提高金属表面的电化学均匀性：提高金属的纯度，提高加工表面的光洁度、平整度，设计零部件时考虑其各部分手里、受热均匀，从而使表面不提供阴阳极，或即使产生两极，其电势差也很小，以防止腐蚀。 保护层：采取涂漆、电镀、化学镀、搪瓷、磷化等方法使腐蚀介质与金属隔离。

电化学保护：通电加强电极极化，将腐蚀电势差降到最低限度（分阳极保护与阴极保护）

加缓蚀剂：在介质中加入能降低金属腐蚀速率的物质，极化作用加强腐蚀电流下降，从而降低腐蚀速率。

3.3锆合金的四种腐蚀机制（高温转折点、氢脆内氢脆、苛性腐蚀、应力腐蚀）

锆合金的氧化腐蚀：222H FeO Zr O H +→+ 刚开始反应非常缓慢，氧化膜增加到一定厚度时，腐蚀速率突然增加，随后又减缓并趋于恒定值 。影响因素（温度、冷却剂流速、中子注量率、热通量、冷却剂水质）

锆合金的应力腐蚀：

概念：锆合金在应力（残余应力、热应力、工作应力）和腐蚀介质共同作用下的一种腐蚀形式。

特点：当应力远小于屈服极限，而且没有明显塑性变形时，锆合金即遭到破坏。引起的局部腐蚀发展快，危险性大，2400C~5000C 比较敏感，4000C 时最敏感。

锆合金的氢脆：锆合金与高温水反应生成氢气、一部分能穿过养活莫

扩散到锆合金中被吸收。被吸收的氢通过热扩散在金属中的低温处浓集，超过极限溶解度时会析出ZrH1.5，是脆性增加。影响因素（温度升高溶解度增加，因而高温下影响较小）

锆合金的内氢脆：氧化锆由燃料包壳内壁向外表面呈辐射状析出，使包壳产生裂缝，甚至贯穿关闭造成裂变产物的泄露。

3.4腐蚀产物长期积累会带来什么危害？

腐蚀产物长期积累将降低传热效率、增加堆芯流阻，甚至可能导致流道局部阻塞，引起严重事故。

4.2硼作为种子吸收剂的优点是什么？硼酸在反应性控制中的作用及浓度如何调节？

优点：以水合物硼酸的形式存在，不引进其他核素，且有较高溶解度，天然硼同位素中10B子吸收截面大反应生成物稳定，11B活化概率低，且硼酸廉价易得。

作用：控制较慢的反应性变化，如补偿燃耗和堆启动升温过程中的负反应性变化，补偿裂变产物积累引起的反应性降低等。

浓度调节：由化学和溶剂控制系统完成，提高浓度——注入硼，降低浓度——注入纯水，运行后期需要浓度较低可使用OH阴离子交换树脂。

4.3天然硼中10B与11B各占百分之多少？

10B 19.8% 11B 80.2%

4.6曾经担心硼酸作为可溶性中子吸收剂可能存在的问题是什么？是否有“隐患”存在？