Характеристика и задачи введения ВХР II контура

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 3

условные обозначения и сокращения 7

1. Общая характеристика водно-химического режима I контура и его систем. 8

1.1 Особенность водно-химического режима I контура 8

1.2 Контролируемые показатели качества состояния ВХР первого контура 9

2. Характеристика и задачи введения ВХР II контура. 19

2.1 Назначение ВХР II контура 19

2.2    Контролируемые показатели качества  рабочей среды II контура 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

Список используемой литературы 32

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время в  большинстве промышленно развитых стран выработка электроэнергии в основном производится на электрических  станциях с паротурбинными установками, работающими на органическом топливе. Рабочей средой на установках тепловых электростанций является вода.

Вода на электростанциях  используется для заполнения контура  паротурбинной установки и компенсации  потерь пара и конденсата во время  работы, подпитки тепловых сетей, а  также для отвода теплоты в  конденсаторах турбин и вспомогательных  теплообменниках. Во всех случаях применяемая  сырая вода проходит соответствующую  обработку, однако наиболее высокие  требования предъявляются к качеству воды, служащей для заполнения контура  паротурбинной установки и подпитки его в процессе эксплуатации.

Оборудование современных  электростанций эксплуатируется при  высоких тепловых нагрузках, что  требует жесткого ограничения толщины  отложений на поверхностях нагрева  по условиям температурного режима их металла в течение рабочей  компании. Такие отложения образуются из примесей, поступающих в циклы  электростанций, в том числе и  с добавочной водой, поэтому обеспечение  высокого качества водных теплоносителей электростанции является важнейшей  задачей. Использование водного  теплоносителя высокого качества упрощает также решение задач получения  чистого пара, минимизации скоростей  коррозии конструктивных материалов котлов, турбин и оборудования конденсатно-питательного тракта.

Для удовлетворения разнообразных  требований к качеству воды, потребляемой при выработке электрической  и тепловой энергии, возникает необходимость  специальной физико-химической обработки  ее. Подготовка воды осуществляется в  специальном цехе, который называется цех ХВО. За этим цехом закреплена задача организации и контроля за водно-химическим режимом всех групп оборудования.

Химически подготовленная вода является, по существу, исходным сырьем, которое после надлежащей обработки (отчистки) используется для следующих  целей: а) в качестве исходного вещества для получения пара в котлах, парогенераторах, испарителях, паропреобразователях; б) для конденсации отработавшего  в паровых турбинах пара; в) для  охлаждения различных аппаратов  и агрегатов станции; г) в качестве теплоносителя в тепловых сетях  и системах горячего водоснабжения.

Одновременно с отчисткой  природной воды на электростанциях  необходимо решать комплексно вопросы, связанные с утилизацией различными методами образующихся при этом сточных  вод. Такое решение является мерой  защиты от загрязнения природных  источников питьевого и промышленного водоснабжения.

Выбор метода обработки воды, составление общей схемы технологического процесса при применении различных  методов, определение требований, предъявляемых  к качеству ее, существенно зависят  от состава исходных вод, типа электростанции, параметров ее, применяемого основного  оборудования.

Воду для заполнения и  подпитки контуров АЭС готовят из природных вод, забираемых из рек и водохранилищ, расположенных вблизи АЭС. Примеси в этих природных водах зависят от времени года, почвы с которых поступают стоки и находится сам водоем, от загрязнения вод промышленными и сельскохозяйственными стоками и т.д.

С самого начала развития атомной  энергетики достаточно большое внимание уделялось водному режиму 1 контура, для которого характерна работа не только реактора, но и всего остального тепломеханического оборудования в радиационно-активных условиях. Эти условия вне активной зоны в основном определяются концентрацией примесей в воде, которая проходя через активную зону реактора активируется и далее переносит активность по всему остальному контуру. Эти примеси могут попадать в контур извне с добавочной водой, с корректирующими добавками, а также образовываться в самом контуре при неизбежном процессе коррозии конструкционных материалов, образовываться в активной зоне реактора в результате радиационно-химических процессов, и, наконец, проникать в активную зону через неплотности оболочек ТВЭЛ. Отложения загрязнений на отдельных элементах оборудования снижает их надежность и экономичность, повышает радиационную активность оборудования, а следовательно, определяют меньшую его доступность при эксплуатации и ремонте.

Особенно опасны отложения  на ТВЭЛах, которые в отличие от отложений вне активной зоны, вызывающих лишь снижение экономичности, могут привести к термическому разрушению ТВЭЛа, и в конечном счете, к аварийной ситуации.

В отличие от водного режима 1 контура водному режиму 2 контура  АЭС до последнего времени уделялось меньше внимания. Основной причиной, по- видимому, являлось то, что 2 контур, неработающий теоретически в радиационно-активных условиях, просто рассматривался, как обычный ПГ среднего давления. При этом не было принято во внимание наличие на АЭС парогенерирующих труб из аустенитной нержавеющей стали, склонной к хлоридному растрескиванию под напряжением. Это вынудило резко ограничить допустимую концентрацию хлорид-ионов в воде не только 1 контура, но и 2 контура.

Требования, предъявляемые  к чистоте теплоносителя, очень высокие. Высокое качество теплоносителя может быть обеспечено лишь в том случае, если примеси будут систематически удаляться из контуров путем очистки. Поддержание концентраций всех примесей на максимально допустимом уровне наиболее надежными, экономичными и эффективными технологическими методами - первая основная задача рациональной организации водного режима контуров АЭС.

Второй важнейшей  задачей правильной организации  водного режима является ограничение скорости коррозии всех конструкционных материалов контуров путем создания оптимальных условий взаимодействия между средой и металлом. Допустимая при этом скорость равномерной коррозии ограничивается не столько сроком работоспособности оборудования, сколько допустимой интенсивностью загрязнения среды продуктами коррозии, только для язвенной коррозии и, в особенности, для коррозионного растрескивания металла под напряжением допустимая интенсивность процесса определяется условиями обеспечения требуемой длительности работы оборудования.

 

 

условные  обозначения и сокращения

 

БОУ	блочная обессоливающая установка
ВХР	водно-химический режим
ГЦН	главный циркуляционный насос
КПТ	конденсатно-питательный тракт
МНЖ	медно-никелевый сплав
ПВ	питательная вода
ПГ	парогенератор
ПНД	подогреватель низкого давления
ППР	планово-предупредительный ремонт
ПСВ	подогреватель сетевой воды
РО	реакторное отделение
РУ	реакторная установка
СВО	спецводоочистка
ТВС	тепловыделяющая сборка
ТВЭЛ	тепловыделяющий элемент
УЭП	удельная электрическая проводимость
ХВО	химводоочистка
ХОВ	химически обессоленная вода

 

 

1. Общая характеристика водно-химического режима I контура и его систем.

 

1. Особенность водно-химического режима I контура

 

 

Особенности ведения ВХР первого контура предусматривают:

– поддержание качества теплоносителя первого контура  в соответствии с требованиями отраслевого  нормативного документа СОУ-Н ЯЭК 1.013:2008;

– своевременное выявление  и устранение причин, вызывающих отклонение качества теплоносителя от установленных  диапазонов допустимых значений;

– организацию и проведение химического контроля за качеством  теплоносителя первого контура, подпиточной воды, боросодержащих растворов  систем РО, обессоленной воды и чистого  конденсата,  вспомогательных систем;

– снижение попадания  загрязнений в активную зону реактора и их распространение по контуру;

– ликвидацию отклонений и нарушений ВХР.

Качество рабочей среды (теплоноситель первого контура, подпиточная вода, борсодержащие растворы РО, чистый конденсат, обессоленная вода) это совокупность характеристик (показателей качества) рабочей среды, обеспечивающая оптимальные условия эксплуатации топлива и оборудования РУ.

Особенностью водно-химического  режима первого контура АЭС с реактором ВВЭР является регулирование реактивности реактора изменением в теплоносителе первого контура концентрации борной кислоты. В ее присутствии возрастает переход продуктов коррозии в воду, а также снижение рН теплоносителя, что может увеличивать скорость коррозии сталей. Для нейтрализации борной кислоты в теплоноситель вводится гидроокись калия. Поддержание требуемой концентрации водорода, необходимого для подавления процессов радиолиза, производится добавлением аммиака. Такой водно-химический режим называют слабощелочным восстановительным коррекционным аммиачно-калиевым с борным регулированием.

ВХР первого контура должен обеспечивать оптимальные условия эксплуатации ядерного топлива и оборудования РУ, а именно:

– подавление образования  окислительных продуктов радиолиза  теплоносителя при работе энергоблока на мощности;

– проектную коррозионную стойкость оболочек ТВС;

– проектную коррозионную стойкость конструкционных материалов оборудования и трубопроводов первого  контура в течение всего срока эксплуатации;

– минимизацию отложений  на поверхностях ТВС и теплообменной  поверхности парогенераторов со стороны первого контура;

– минимизацию накопления активированных продуктов коррозии на поверхностях оборудования первого  контура  энергоблока.

– минимально возможное  количество радиоактивных отходов.

 

2. Контролируемые показатели качества состояния ВХР первого контура

 

 

Хлорид-ионы, фторид-ионы. Хлорид-ионы и фторид-ионы снижают защитные свойства оксидных пленок поверхностей оборудования и трубопроводов, что приводит к коррозионному  растрескиванию под напряжением сталей аустенитного класса. Хлорид-ионы и фторид-ионы способны адсорбироваться окисными пленками, вытесняя из них кислород, и в точках адсорбции образуется растворимое хлористое железо, оголяя при этом металл. В процессе работы ядерного реактора в воде первого контура могут накапливаться газы – продукты ядерных реакций (изотоп фтора - F¹⁸), оказывающие влияние на радиационную безопасность при разгерметизации контура или ремонтных работах после останова реактора.

Основным источником поступления  хлорид-ионов в теплоноситель  первого контура являются подпиточная  вода и химреагенты, вводимые в контурную  воду для поддержания и корректировки  ВХР, а также протечки техводы  в подпиточную воду через теплообменники.

Источником появления  концентрации фторид-ионов могут  служить свежезагруженные кассеты, технология изготовления которых предусматривает  обработку их поверхности смесью азотной (HNO₃) и фтористой (НF) кислот с последующей отмывкой ХОВ. Поступление фторид-ионов в теплоноситель возможно и при разрушении фторопластовых уплотнений ГЦН.

Снижение содержания хлорид и фторид-ионов в технологической  среде достигается использованием высокой степени чистоты химреагентов, обессоленной воды, а также очисткой теплоносителя первого контура  в АФ установки СВО-2.

Кислород. Кислород, растворенный в теплоносителе вызывает коррозию металлов. На поверхности металла в присутствии кислорода идет процесс кислородной деполяризации, при котором в роли катода выступает шлам (потенциал шлама выше потенциала чистого железа). Вследствие окислительно-восстановительных процессов происходит разрушение металла с образованием язв.

Накопление кислорода  происходит в процессе радиолиза  теплоносителя и при подпитке первого контура недеаэрированными  растворами борной кислоты, химреагентов и «чистым» конденсатом (ХОВ).

Совместное присутствие  растворенного кислорода и щелочей  в теплоносителе первого контура  оказывает разрушающее воздействие  на оболочки ТВЭЛ из циркониевых сплавов.

Снижение концентрации кислорода  в теплоносителе первого контура  достигается вводом раствора гидразин-гидрата  в подпиточную воду при t _{первого контура} до 90 ⁰С и аммиака при работе РУ при t _{первого контура} > 90 ⁰С.