Способ организации водно-химического режима теплоносителя на энергетических установках

Изобретение относится к работе и безопасности ядерных реакторов с водным теплоносителем, а именно к способу организации водно-химического режима водного теплоносителя энергетических установок. В водный теплоноситель вводят оксида цинка в виде агрегативно-устойчивого коллоидного раствора концентрацией менее 0,5 мг/дм³. Технический результат - снижение интенсивности коррозионного растрескивания трубопроводов контура циркуляции теплоносителя, уменьшение накопления радиоактивных отходов, минимизация потерь цинка при фильтрации теплоносителя.

 

Изобретение относится к работе и безопасности ядерных реакторов с водным теплоносителем, а именно к способам организации их водно-химического режима водного теплоносителя.

Одним из способов регулирования водно-химического режима теплоносителя является введение цинка в теплоноситель как кипящих реакторов, так и реакторов с водой под давлением, что приводит к снижению скорости коррозионного растрескивания конструкционных материалов, улучшению радиационной обстановки, снижению дозозатраты ремонтного персонала, исключению или уменьшению образования и развития трещин, уменьшению количества дезактивации и, тем самым, сокращению количества отходов, что важно для обеспечения экологической безопасности АЭС.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ организации водно-химического режима водного теплоносителя, включающий ввод оксида цинка в теплоноситель ядерного реактора (патент США №4759900, G21C 9/00, опублик. 1988 г.).

В известном способе оксид цинка добавляют в виде суспензии, пасты или истинного раствора. Недостатками данного изобретения являются низкая растворимость окиси цинка в воде высокой чистоты (менее 1 мг/л), что обуславливает необходимость приготовления и дозирования большого количества разбавленного раствора для введения в контур требуемого количества цинка. Малая удельная поверхность спеченного оксида цинка ограничивает скорость его вымывания в воду, поэтому для достижения оптимальной концентрации цинка в контуре требуется значительное время. Кроме того, использование суспензий или паст окиси цинка для дозирования может привести к их осаждению в застойных зонах оборудования и опасности засорения проходных сечений арматуры, расходомеров, фильтров и др., что тем самым, снизит скорость массопереноса цинка ко всем поверхностям контура теплоносителя. Еще одним недостатком прототипа является то обстоятельство, что введение растворимых солей цинка приводит к изменению анионного состава теплоносителя и к нарушению требований по качеству теплоносителя.

Задачей настоящего изобретения является улучшение радиационной обстановки АЭС, повышение надежности и экономичности АЭС.

Техническим результатом, который достигается при использовании заявленного изобретения, является снижение скорости коррозии и интенсивности коррозионного растрескивания трубопроводов контура циркуляции теплоносителя ядерного реактора, уменьшение накопления радиоактивных отходов, минимизация потерь цинка при его дозировании.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе организации водно-химического режима теплоносителя АЭС, включающем ввод оксида цинка в водный теплоноситель ядерного реактора, оксид цинка вводят в виде агрегативно-устойчивого коллоидного раствора с концентрацией менее 0,5 мг/дм³.

Заявленный способ поясняется на следующем примере.

Для получения коллоидного раствора суспензию оксида цинка обрабатывают механическим способом, например ультразвуком. При больших концентрациях коллоидный раствор (гидрозоль) оксида цинка агрегативно неустойчив. В связи с этим для предотвращения коагуляции и выпадения осадков, полученный коллоидный раствор до его введения в теплоноситель разбавляют до концентрации, гарантирующей его агрегативную устойчивость, которая составляет менее 0,5 мг/дм³, что подтверждено экспериментально. Формирование коллоидных растворов (т.е. растворов, в которых частицы имеют ультрамикроскопическую (коллоидную) степень дробления, например, наночастицы) из исходных суспензий с грубодисперсными частицами обеспечивает эффективный массоперенос цинка к поверхностям контура циркуляции теплоносителя, тем самым, повышая оперативность их массопереноса внутрь трещин, что обеспечивает возможность ингибирования процессов коррозионного растрескивания. Кроме того, формирование коллоидных частиц из дисперсных частиц микронного размера обеспечивает минимизацию потерь цинка при фильтрации теплоносителя, которые более эффективно задерживают ионные формы цинка и дисперсные частицы микронного размера, что, естественно, положительно сказывается на экономической составляющей способа, т.к. снижается расход цинка.

Способ организации водно-химического режима теплоносителя энергетических установок, включающий введение оксида цинка в водный теплоноситель, отличающийся тем, что оксид цинка вводят в виде агрегативно-устойчивого коллоидного раствора концентрацией менее 0,5 мг/дм³.