压水反应堆水处理系统
核电站化学_压水反应堆水处理系统共73页文档
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 。
压水堆核电厂：设备冷却水系统(RRI)6页
设备冷却水系统（RRI）一、系统功能：RRI的主要功能：(1)冷却各种核岛热交换器(2)经过由安全厂用水系统（SEC）冷却的热交换器将热负荷传递至最终热阱——海水。
(3)在核岛热交换器和海水之间形成屏障，防止放射性流体不可控制地释放到海水中，避免每个核岛热交换器由于海水冷却而产生腐蚀污垢等问题。
二，系统组成系统包括两个独立的安全系列，一个公用环路以及在两个机组之间还有设备冷却水系统的公共部分。
运行特性设备冷却水系统的热交器的工作台数取决于在不同运行工况下所排放的热量。
设备冷却水系统泵的工作台数取决于所需要的总热量。
在带功率运行的情况下，排放的热量实际上是常量，主要用户是主泵，非再生热交换器和控制棒驱动机构。
在反应堆降温时，排放的热量是变化的，而最重要的用户是余热排出系统。
在更换燃料时，一回路水温被维持在60℃，那时，设备冷却水系统所需排放的热量比反应堆降温工况时少得多。
1.安全系列设冷水与反应堆安全设施有关的部分是有100%的冗余度，设计考虑了单一故障准则及厂内、厂外电源丧失的情况，供水回路由两个独立的系列组成，两个独立系列分别由电源LHA、LHB供电，每个安全系列分别由两台100%的离心泵，两台50%容量的RRI/SEC热交换器。
一个波动箱和相应的管道和仪表组成。
波动箱接在泵的吸入端，提供泵的吸入压头，并对水的膨胀、收缩和可能的泄漏提供补偿，它的排气管接到核辅助厂房通风系统（DVN），因为它可能带有放射性。
补水来自核岛除盐水分配系统（SED），水箱中的水过满时能使多余的水排放到核岛排气及疏排水系统（RPE）。
缓蚀剂通过加药系统（SIR）注入RRI系统，其中化学药品是磷酸三钠Na3PO4，目的调节PH值，从而减少冷却水对设备的腐蚀。
121RRI处在一回路和海水系统间密封回路冷却水系统，它的设计压力必须考虑在大多数运行情况下，不能向一回路系统泄漏，同时不能低于海水侧压力，使海水有可能漏入，引起核设备的结垢和腐蚀。
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
压水堆一回路系统及重要设备概述
压水堆一回路系统及重要设备概述简介压水堆一回路系统是一种应用广泛的核能发电系统，它是通过将核反应堆产生的热能转化为蒸汽驱动涡轮，最终产生电能。
本文将对压水堆一回路系统的结构和重要设备进行概述，旨在帮助读者对该系统有一个基本的了解。
压水堆一回路系统结构压水堆一回路系统由多个主要组件组成，包括主核反应堆、主循环泵、蒸汽发生器、冷却器、控制杆和涡轮机。
下面将对每个组件进行简要介绍。
主核反应堆主核反应堆是压水堆一回路系统的核心组件，它产生核链式反应，产生大量的热能。
主核反应堆由燃料棒、反应堆压力容器和反应堆堆芯组成，其中燃料棒是用于产生核反应的关键部分。
主循环泵主循环泵是负责将冷却剂水从主核反应堆中抽出并循环送回反应堆的设备。
主循环泵通过高压泵送液体冷却剂进入反应堆，同时承担了循环压力维持和热能传递的重要任务。
蒸汽发生器蒸汽发生器是将主循环泵中传回的高温高压冷却剂转化为蒸汽的装置。
首先，冷却剂通过蒸汽发生器中的热交换器，将其热能传递给辅助循环水，使其变为蒸汽。
然后，蒸汽被输送到涡轮机中驱动发电。
冷却器冷却器是用于将从蒸汽发生器中排出的过热的冷却剂冷却至常压状态的装置。
冷却器通常通过自然对流或强制对流的方式，利用环境的冷却效应将冷却剂降温。
降温后的冷却剂将返回主循环泵，再次循环。
控制杆控制杆是用于调节核反应堆中核链式反应的装置。
通过控制杆的升降，可以调节核反应堆的输出功率。
控制杆通常由各种吸中子材料制成，如硼化钡或碳化硼。
涡轮机涡轮机是压水堆一回路系统中的最后一个设备，它是通过蒸汽的压力和流速来驱动发电机，产生电能。
涡轮机的设计和工作原理与传统的蒸汽动力发电厂相似。
压水堆一回路系统的运行原理压水堆一回路系统的运行原理是基于核反应堆产生的热能驱动涡轮机工作。
下面将简要介绍一下压水堆一回路系统的运行过程。
1.主核反应堆中的核链式反应产生大量的热能，使冷却剂水的温度升高。
2.主循环泵将热能传递给反应堆中的冷却剂水，并将其循环送回反应堆。
核电站化学_压水反应堆水处理系统
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.
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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。
压水堆化学07
蒸发工艺常见的问题：
腐蚀、盐析、结垢、堵塞、夹带和起泡。 与蒸汽中含有的某些成分有关，需要在蒸发前进
行预处理。这些问题也可以通过适当的蒸发器设 计、运行和结构材料得到解决或缓解。
对不同性质的液体已设计出许多不同的蒸发 器，以便得到所期望的蒸发效果，并使蒸发 工艺中固有的问题最少。 最常用于处理放射性废液的有自然循环蒸发 器和强制循环蒸发器。
高温过滤器早期应用的高温过滤设备是由抗腐蚀的
惰性陶瓷材料所构成，也曾采用多层不锈钢网过滤器 ，虽能有效地除<0.5微米的悬浮物质点，但试验结果 表明：在过滤器上面有一层淤渣，淤渣颗粒的平均直 径为0.3-0.5。
现正研究高温磁性过滤器。其特点是利用反应堆一、 二回路系统冷却剂中的腐蚀产物85%以上是磁性的 Fe3O4或含有Co,Ni,Cr的Fe3-xCOxO4固态悬浮物。
在压水堆中使用的离子交换树脂通常都是强 酸和强碱性树脂，原因如下：
水质要求高：强酸、强碱性树脂具有交换速度快
、交换能力强，对选择性低的离子如硅酸根、铯 离子等也有一定的效果； 对pH的变化不敏感：强酸强碱性树脂所荷官能团 在全pH范围内都发生离解，适应于冷却剂随硼酸 浓度大幅变化而引起的pH变化。 稳定性好：强酸、强碱性树脂耐热、耐辐射、分 解性好。
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（<60C）过滤器。一般由不 锈钢环，不锈钢网或高分子聚合物有孔纤微 板所组成，其主要功能是除去以悬浮物固体 和胶体形式存在于水中的腐蚀产物和粉碎的 离子交换树指微粒（化容系统净化柱后过滤 器）。
2.蒸发（属于传热过程的单元操作）
此法是基于溶剂和溶质在 溶液沸腾温度下，蒸汽分 压不同的原理，通过加热 使蒸发器里的水沸腾、汽 化，经冷凝转化为较为纯 净的水再复用。 适用于处理放射性强，杂 质含量高的废水。但成本 高，效率低。 工业蒸发在蒸发器中进行 ，蒸发器由加热器和蒸发 室两部分组成。
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。
压水堆一回路系统及重要设备概述
压水堆一回路系统及重要设备概述核反应堆是核反应堆系统的核心部件，它负责维持并控制核裂变过程。
核燃料在反应堆中受到中子轰击发生裂变，产生大量热能。
目前常见的核反应堆设计包括压水堆、沸水堆、重水堆等。
蒸汽发生器是用于将反应堆中的热量传递到发电机的装置。
在压水堆系统中，蒸汽发生器的作用是将反应堆中加热的水与非加热的水进行热交换，使其产生蒸汽，然后将蒸汽送到涡轮发电机中以产生动力。
涡轮发电机是核反应堆系统中的动力转换装置，它将由蒸汽发生器产生的高温高压蒸汽转化为机械能，最终产生电能。
冷却系统是核反应堆系统的关键组成部分，它负责维持反应堆和其他设备的正常工作温度。
冷却系统通常包括冷却水循环系统、冷却塔、冷却泵等设备，以保证核反应堆系统的安全和稳定运行。
总的来说，压水堆一回路系统及其重要设备是核能发电的重要组成部分，它们的正常运行和安全性对于保障电力供应和保护环境都至关重要。
在设计和运行过程中，需要严格遵守相关安全标准和规定，确保系统的可靠性和安全性。
压水堆一回路系统及其重要设备在核能发电领域中起着至关重要的作用。
它的良好设计和运行能力对于安全性和可靠性都至关重要。
核反应堆作为系统的核心部件，必须具备完善的冷却系统来确保其热量从核反应堆中传递出去，并且必须要保证蒸汽发生器、涡轮发电机等核心设备的正常工作。
在此基础上，我们将对压水堆一回路系统及其重要设备的运行原理、特点和一些相关技术进行更深入的探讨。
首先，压水堆一回路系统具有较高的热效率和可靠性。
在压水堆核反应堆中，燃料棒中的核裂变过程会产生大量的热量。
这种高温高压的热量需要有效地传递出反应堆，通过蒸汽发生器加热自由升华能进行发电。
整个过程中要保持核反应堆和相关设备的温度在可控的范围内，确保系统安全运行。
此外，压水堆一回路系统在设计上便于控制和维护，较为安全稳定。
其次，蒸汽发生器是压水堆一回路系统的核心设备之一。
在这个设备中，蒸汽发生器会将反应堆中加热的水与非加热的水进行热交换，并将其转化为蒸汽。
压水反应堆水处理系统(“树脂”相关文档)共57张
R a 2 B a 2 S r 2 C a 2 M g 2 B e 2
IB rC lF
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.
4 水处理系统
冷却剂循环净化系统
冷却剂水质恶化的原因及后果
回路结构材料的腐蚀 大型压水堆主回路系统每天可 由于辐射安全和环境保护的考虑, 主回路压力法兰以及泵阀的密封处都设有引漏装置, 以收集泄漏出来的冷却剂并送往堆排水贮槽.
由堆中排出的冷却剂有很强的放射性, 未经严格处理是绝对不能向环境排放的.
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：单位体积或重量树脂能够 交换的离子数量. 在树脂网状结构中，交换基团的密 强碱性阴离子交换树脂
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
度越高, 交换容量就越大. 未耗竭.
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 往有常量元素B, Li等, 这将带来某些异常现象, 对此应引 起注意.
此外, 被离子交换树脂截留的Sr同位素, 经衰变后生 成Y, Zr-Nb. 这些高价元素对树脂的亲和力比Sr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.
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
压水堆核电厂反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却及处理系统（PTR）8页
压水堆核电厂反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却及处理系统（PTR）8页反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却及处理系统（PTR）反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却和处理系统（PTR）的作用主要就是保证乏燃料元件贮存池的持久冷却，和反应堆换料水池的注水、排水和净化。
一．系统功能PTR系统为核燃料厂房的乏燃料水池和反应堆厂房的反应堆换料水池服务。
1)冷却功能：冷却乏燃料贮存水池，排出乏燃料水池燃料组件的剩余热功率。
在压力容器开盖以后，RRA不能投入运行时，可作为RRA的备用。
2)净化功能：采用过滤和除盐方法去处腐蚀产物、裂变产物及悬浮物，净化乏燃料水池和反应堆换料水池3)充水和排水保持乏燃料水池中贮存隔室的水位，当水池贮存有乏燃料组件时，不能把隔室的水排空。
乏燃料转运舱和乏燃料容器装载井的充水和排水。
在停堆换料或停堆检查时，对反应堆换料水池进行充水和排水。
安装水阀门后，对反应堆换料腔内的“压力容器”隔离和“堆内构件”隔室进行充水和排水。
4)安全功能：保持乏燃料水池内乏燃料组件处于次临界。
事故情况下，通过RCV向RCP紧急提供1380m3的1.025%的硼酸浓液（2200±100PPm。
）水屏蔽，对操作人员提供辐射防护。
二．功能的实现1．乏燃料水池冷却的功能实现：乏燃料水池的水通过浸入水下的管道，开阀门001 VB进入泵001 PO或002 PO的吸113入口，经热交换器001 RF或002 RF冷却，过024 VB 010 VB返回水池，正常运行时，都是经泵001 PO，交换器001 RF这个系列，流量360M3/h,(60 M3/h给于除盐正常过滤回路)。
另一系列的泵002 PO，交换器002 RF备用。
两系列都投入为水池冷却时，001 DI，005 DI，006 DI都投入工作。
本系统可与RRA系统并联，作为RRA的备用。
贮存有乏燃料组件时冷却回路连续运行。
水池设计基本原则：正常运行工况，水池内乏燃料组件剩余热功率达最大值，一个冷却系列冷却，水温<60℃。
水处理系统ppt课件
容积控制箱
功能：承担反应堆从冷态到热态零功率启动过程 中的最大温升速率和从热态零功率到冷停堆过程 中的最大降温速率所引起的水容积的变化.
变功率运行时, 承担负荷线性变化最大速率为 ±5%满功率/分的约40%的水容积变化.
当下泄流被雾化喷入容积控制箱上部空间时, 其余 部分裂变气体即会通过液滴表面扩散而出, 借此而 被除去. 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; 而对长期半衰期的核素(如85 Kr), 喷雾除气的效果被气体重新溶解抵消了许多, 因此, 喷雾除气对长半衰期裂变气体不明显.
除锂离子交换器
冷却剂循环净化系统还备有两种离子交换器, 一种 是H＋型阳离子树脂交换器, 另一种是OH-型阴离子 交换器. 其主要功能在于维持合适的冷却剂水质.
在冷却剂中, 10B(n,α)反应将生成7Li, 特别在堆芯 运行初期, 7Li的生成量相当大, 需要适时地使净化 流通过H+型阳树脂床, 以除去冷却剂中多余的7Li, 故常将其称为除锂离子交换器. 该离子交换器除了对锂有很好的吸附作用外, 还能 吸附Li型和硼酸型混合离子交换器所不易吸附的 Mo, Y, Cs等. 这些微量放射性元素的浓度远小于水 中锂浓度, 所以最终该床吸附的元素主要仍是锂.
由堆中排出的冷却剂有很强的放射性, 未经严格处 理是绝对不能向环境排放的. 经过处理的冷却剂, 完全可以满足堆补给水的要求. 将堆排水处理后重 新补回堆内, 既减少了对环境的污染, 又可使排出 的水复用, 节省水资源.
出于冷却剂硼浓度控制的要求, 必须使复用补水的 硼含量降低到允许程度. 因此, 堆排水系统除了处 理之外, 还有一个硼水分离任务, 即生产合格的堆 补给水和浓硼酸. 再生硼酸的浓度应符合堆浓硼酸 贮存要求, 有的取4%, 有的取12%, 主要考虑到 硼酸水溶液的结晶温度. 4％硼酸的结晶温度为 15℃,一般无需进行特殊加热保温, 但设备容量要 大些. 12%硼酸的结晶温度为50℃, 为避免硼酸 结晶, 需将所有的管道及设备的温度保持在50℃ 以上, 虽然比较麻烦, 但设备容积相对可以小些.
《压水反应堆》课件
3
主要工作过程
核反应-蒸汽产生-电力输出循环
压水反应堆的优缺点
优点
• 燃料使用率高 • 反应堆稳定，故障少 • 发电效率高，成本低
缺点
• 核废料难以处理 • 核能存在安全隐患 • 原材料的供应问题
压水反应堆的应用
在发电中的应用
压水反应堆广泛应用于核电站的发电过程中
在船舶中的应用
较小型的压水反应堆可作为核动力潜艇的动力源
未来发展方向
压水反应堆将逐渐趋向模块化、高效化等方向的 发展，持续成为能源领域的重要研究方向总结来自压水反应堆的优势和不足
我们了解到压水反应堆具有高效、稳定的特点，但 仍需要进一步解决核废料等问题
在能源领域的重要性和前景
压水反应堆在绿色能源研究中具有重要的地位，并 将在未来继续发挥重要作用
《压水反应堆》PPT课件
本课件将为您讲解压水反应堆，探讨它的构成，优缺点和应用以及安全问题。 欢迎学习！
什么是压水反应堆
定义
压水反应堆是一种利用核反应产生热能产生蒸汽发电所用的核反应堆
分类
目前，压水反应堆按照功率水平和使用的燃料可分为多种类型
压水反应堆的构成
核反应堆
包括燃料组件、调控元件、反应堆压力容器和堆内 循环系统
压水反应堆的安全问题
1 常见故障及处理方法
反应堆机组主要有管道泄漏、冷却液流量减 少等若干常见故障需要采取相应措施
2 安全措施
核反应堆的安全措施包括生产安全措施、安 全操作规程、应急救援联合方案等方面的措 施
压水反应堆的发展趋势
技术进步
随着技术的不断更新和发展，压水反应堆的技术 性能得到了大幅提升
主蒸汽发生器
将反应堆内产生的热量转化为蒸汽能量，用于发电
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1 离子交换树脂基础知识
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8-10%. 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.
Ra2 Ba2 Sr 2 Ca2 Mg 2 Be2
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
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.
前臵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, 分别用于去除冷却剂中超限值的锂离子和硼 酸离子. 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 裂变气体。 一般净化流量为主回路流量的0.05-0.1％, 对一座百 万千瓦级的压水堆来说, 约在10-20吨/小时左右, 可 使所有的冷却剂能在一天内得到一到两次净化.
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
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
小将引起树脂床压降剧增，逆洗时容易流失。
常用树脂的粒度在16-50目之间，相应的颗粒直
径为0.3-1.2毫米.
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，
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.
3 放射性核素的离子交换过程
非离子状态, 而穿透树脂床.
4 水处理系统
冷却剂循环净化系统
冷却剂水质恶化的原因及后果 回路结构材料的腐蚀 大型压水堆主回路系统每天 可产生数十克腐蚀产物, 腐蚀产物的积累不仅会恶 化传热条件, 提高冷却剂及设备表面的辐射剂量, 甚至有可能造成堆芯燃料组件局部流道阻塞. 裂变产物从元件中逸出 使冷却剂的放射性水平大 大提高, 对核电站的运行维护以及环境保护都十分 不利.
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.
2 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
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。
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。 强酸性阳离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺 K 序为: H Li Na NH4 强碱性阴离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺 序为: OH HCO3 CO32 SO42 Cl NO3
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.
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
系统组成及其各部性能
前臵过滤器
前臵过滤器臵于锂-硼型混合树脂床之前的机械过 滤器, 具有截获不溶性腐蚀产物和放射性物质的功 能. 在水处理中常采用高温过滤器或电磁过滤器.
高温过滤器 用于高温过滤的设备是由抗腐蚀的惰 性陶瓷材料所构成, 它们可有效地除去<0.5微米的 悬浮物质点, 水冷反应堆开发早期阶段, 采用多层不 锈钢网过滤器.
但也有采用电磁过滤器. 内装直径为6毫米铁素体钢
小球. 在直流电场下, 小钢球均成为小磁性体.
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(<60℃)过滤器. 一般由不锈钢环, 不锈钢 网或高分子聚合物有孔纤微板组成. 主要功能是除去以悬浮物固体和胶体形式存在于水 中的腐蚀产物和粉碎的离子交换树脂微粒(化容系 统净化器后过滤器).
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
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.
树脂的机械强度与交联度有关, 交联度越大, 机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械强度越好. 在实际操作条件下树脂会磨损破碎, 年 损耗率一般为3-7%. 为防止破碎树脂颗粒流出, 在净 化树脂床后, 设有高效率过滤器.
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
往往有常量元素B, Li等, 这将带来某些异常现象,
对此应引起注意. 此外, 被离子交换树脂截留的Sr同位素, 经衰变 后生成Y, Zr-Nb. 这些高价元素对树脂的亲和力比 Sr还高, 本应继续留在树脂上, 但常因它的转化为
离子交换树脂的交换容量：单位体积或重量树脂 能够交换的离子数量. 在树脂网状结构中，交换基 团的密度越高, 交换容量就越大. 总交换容量 指树脂完全失效、全部交换基团都起作用时的交 换能力. 可用单位体积或重量的离子交换剂中交换 基团的总数表示,单位一般为毫克当量/毫升湿树脂. 工作交换容量 又称穿透容量, 在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, 单位也为毫克当量 /毫升湿树脂.
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
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.
锂型和硼酸型混合离子交换器 冷却剂中都加入硼酸作为反应性补偿控制手段, 同时还要加入一定量的pH控制剂(LiOH), 这就要求 净化系统的离子交换树脂在吸附杂质的同时, 不改 变冷却剂中硼和pH控制剂的含量. 因此，混合离子 交换器必须采用硼酸型阴离子树脂和pH控制剂相 应的阳离子交换树脂(如锂型阳离子树脂)混合组成. 实现去除冷却剂中的杂质如腐蚀产物和放射性物质.