Висновки. Отримані дані по концентраціям домішок, як для парогенераторної води

Отримані дані по концентраціям домішок, як для парогенераторної води, так і для пара, який він виробляє, не відповідає нормам, тому потрібно додавати у воду деякі корегуючі елементи, які б дозволили забезпечити циркуляцію води у контурі станції з параметрами ВХР, відповідаючими нормам.

Я пропоную застосувати гідразіновий режим, для покращення ВХР.

Розрахунок режиму показаний у наступному розділі.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

18

КР “Розрахунок показників ВХР для АЕС з ВВЕР 1000 МВт”    

Водно-хімічний режим першого контуру

Перший контур має як теплоносій розчин борної кислоти. Зміна концентрації борної кислоти від максимальної (40 г/л при стоянках і при роботі реактора до 16 г/л) до мінімальної близько 0 наприкінці періоду перед перевантаженням ядерного палива. Концентрація борної кислоти, яка є добрим поглиначем нейтронів, визначається фізичним станом реактора і служить для компенсації реактивності реактора та підтримки його потужності у міру вигорання та “отравлення” ядерного палива. Використання розчину борної кислоти забезпечує найбільш вдалий та рівномірний вплив на нейтронне поле реактора, тому використовується на усіх реакторах такого типу у всьому світі. Тобто борна кислота та її використання не пов'язані з вимогами водного режиму та є вихідними умовами організації водного режиму першого контуру. Зрозуміло, що задачею організації ВР у першому контурі є нейтралізація негативного впливу борної кислоти на корозійні процеси.

Окрім цього для першого контуру характерно те, що під впливом нейтронного потоку має місце радіоліз води. Цей процес досить складний, а його продуктами є різноманітні активовані радикали, в тому числі серед продуктів радіолізу найбільш неприємними та важливими для організації ВР є кисень та водень. Наявність кисню є передумовою інтенсивної корозії і цьому потрібно запобігати.

Для підвищення рН потрібно нейтралізувати кислоту, для чого у воду додаємо луг КОН. КОН активується у нейтральному полі за рахунок радіонукліду К⁴¹, який є у природному калії (його приблизно 6.4%). К⁴¹ захоплює нейтрон та перетворюється в радіоактивний К⁴², період напіврозпаду якого складає 12 год. Це вагомий недолік. Однак вміст цього ізотопу невеликий, крім того немає особливих проблем з його видаленням, наприклад за допомогою іонного обміну. Рішення про використання гідроксиду калія принято на вітчизняних АЕС і на практиці доведена можливість підтримки радіаційного

рівня першого контуру в допустимих межах.

Для того, щоб запобігти радіолізу води, використовують аміак, який при високих температурах розпадається з утворенням водню:

2NH₃ ↔ N₂ + 3H₂

Поява водню забезпечує його надлишок у воді і зміщує реакцію радіолізу води:

2H₂O ↔ O₂ + 2H₂

згідно з законом діючих мас вліво. Тобто утворення кисню подавляється.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

19

КР “Розрахунок показників ВХР для АЕС з ВВЕР 1000 МВт”    

Водно-хімічний режим другого контуру

Гідразин N₂H₄ - його вводять у воду для скріплення кисню. Він є сильним відновником і у воді здатний зв'язати кисень, у тому числі ”відібравши” його в інших з'єднань, наприклад, в оксидів металів. Ці реакції описуються таким чином:

N₂H₄ + О₂ = N₂ + 2 Н₂О,

N₂H₄ + 2 FeO = N₂ + 2 Fe + 2 H₂O,

3N₂H₄ + 2 Fe₂O₃=3N₂ + 4 Fe + 6 H₂O,

N₂H₄ + 2 CuO = N₂ + 2 Cu + 2 H₂O.

Термодинамічна вірогідність таких реакцій дуже велика. У зв'язку з утворенням нейтральних речовин вони сильно зміщені управо. Швидкість реакції залежить від температури. При температурі вище 100 оС і надлишку гідразину 20 мкг/кг реакція завершується протягом 2... 3 сек (рН = 9... 9,5). Такі властивості гідразину обгрунтовують найбільш поширене рішення про дозування його на вхід живильного насоса. Проте можливе використання і з подачею на вхід конденсатних насосів. Але там дія гідразину ослаблена із-за низьких температур.

Важливим фактором використання гідразину є також те, що при температурах вище 150 ^оС він починає розкладатися, тому в тракті ПГ він не зберігається. Розкладання йде за реакціями

3N₂H₄ → 4 NH₃ + N₂

або

3N₂H ₄® 2NH₃ + 3H₂ + 2N₂

Утворення аміаку є корисним і відповідає ідеології ГАВР, азот у воді нейтральний, тому не є небезпечним. Він видаляється разом з іншими газами в деаератори і конденсаторі.

Процеси приготування і дозування гідразину представлені на рис.2

Доза гідразину N₂H₄ розраховується по рівнянню (мкг / кг)

d_г = 3C₁ + 0,3 C₂ + 0,15 C₃ + 0,35 С₄ + 1,05 С₅

d_г = 3*1,63 + 0,3*1436 + 0,15 *1,65 + 0,35 *0,0051 + +1,05*0,34=

=436,6 мкг / кг

де С1, С2, С3, С4, С5 - відповідно концентрації кисню, Fe₂O₃, Cu, NO₂^-, NO₃^-, мкг/кг.

Доза аміаку d_NH3 = 0,68 C _CO2 + 0,27=0,68*8,35 +0,27=0,275 мг/л,

де C _CO2 - концентрація вуглекислого газу, мг/л.

З рівняння знаходимо 3N₂H₄ → 4 NH₃ + N₂ еквівалентну дозу гідрозина de=0,388 мг/л.

Тоді сумарна доза буде знайдена d= d_NH3+ de=0,436+0,388=0,842 мг/л

Рис. 2. Схема приготування і дозування гідразину

1 - всмоктуючий колектор живильного насоса, 2 - розчинний бак, 3 - насос робочого розчину, 5 - покажчик рівня, 6 - видатковий бак (бак-дозатор),

7 - насос-дозатор (або ежектор), 8 - підведення живильної води (конденсату),

9 - подача вихідного розчину реагентів

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

20

КР “Розрахунок показників ВХР для АЕС з ВВЕР 1000 МВт”    

Гідразин-гідрат - рідина без кольору, прозора, димить на повітрі. Він добре горить і небезпечний, як вибухонебезпечну речовину. Токсичний. На АЕС постачають гідразин-гідрат концентрацією 64% в бочках із нержавіючої сталі. Транспортують у спеціальних вагонах або контейнерах з особливою пересторогою. На станціях зберігають у вигляді 25-30% розчину в ємностях з перлітною сталі або алюмінію, в спеціально обладнаному приміщенні з якісною вентиляцією і вентиляторами з вибухобезпечному виконанням електродвигунів.Розбавляют за допомогою ежекторной схеми з повним виключенням контакту обслуговуючого персоналу з розчином. Концентрація робочого розчину 0,5... 2%. У разі розливу гідразину його знешкоджують хлорним вапном (СаCl2O), персонал повинен використовувати протигаз.

Надлишок гідразину в конденсатних-живильному тракті, парогенераторі і парі розкладається по реакції, яка наведена вище. Продукти розкладання вже не є токсичними, вони відносяться до домішках, які зазвичай присутні в тракті блоку.

Розрахункова потреба в гідразині розраховується як

А_NH4 = D_o d / (10С_а η_а) = 1469* 0,824 / (10*64 *1)=1,89 кг/год,

де Do - витрата пари на турбіну, т /год,

Са-концентрація розчину гідрозину у %, якщо зберігається на станції то це зазвичай 64%, ηа-чистота продукту.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

21

КР “Розрахунок показників ВХР для АЕС з ВВЕР 1000 МВт”    

Витрата розчину гідразину, який дозується розраховується по формулі m_NH4^р = (А_NH3 100)/ Ср,

m_NH4^р = (А_NH3 100)/ Ср = ( 1,89 * 100)/ 1=189 кг/год,

Ср- обрана концентрація розчину, що дозуэться в%.

Далі розраховуються ємності видаткових баків. Вони повинні забезпечувати добову продуктивність парогенератора при концентрація розчину, що дозується 0,1... 2%. Годинна продуктивність насосів для перекачування повинна дорівнювати добовій продуктивності.

Баки повинні мати кришки, лінії для перекачування, водовказівне скло. Напірні трубопроводи повинні бути діаметром не менше ніж 8 мм.

Швидкість розчину в трубопроводах не менше ніж 1 м / с. Обладнання та трубопроводи виготовляються з вуглецевої сталі. Об’єм баків розраховується по рівнянню

V = 1,3 m_N43^р τ / ρ_а = 1,3 *189*24/ 1000=5,89 м³

Тож будемо використовувати баки об’ємом 6 м³ з нержавіючої стілі 12Х18Н10Т.

Для роботи схема приготування і дозування гідразину підбираю насос-дозатор та відцентровий насос.

Відцентровий насос: тип КсВ 2000-90 (2 робочих та один у резерві),

потужність 746 кВт.

Насос-дозатор: тип НД-100/10 (2 робочих та один у резерві),потужність 1,1 кВт.

Введення гідразину здійснюється перед ПНД (в усмоктувальну лінію КН2) або (та) в живильну воду на вході в живильний насос.

Досвід експлуатації АЕС на такому режимі в цілому дав певний ефект, проте незадоволеність в цілому залишилася, як і основні недоліки, властиві ГАВР. Практично не вдавалося підтримувати рН як живильної так і парогенераторної води на рівні (9,0), він залишався на рівні 8,2.. 8,5, як і раніше мала місце корозія сталі, занос ПГ продуктами корозії і потреба в регулярних відмивки ПГ.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

22

КР “Розрахунок показників ВХР для АЕС з ВВЕР 1000 МВт”    

Література

1. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: Учеб. для втузов по спец. «Технология воды и топлива на тепловых и атомных электростанциях».− 2 –е изд.,испр. и доп. − М.: Высш. шк., 1987. − 319 с.

2. Кардасевич О.О.Водні режими теплових і атомних електростанцій. Навчальний посібник. – Одеса: ОНПУ, Наука і техніка, 2005.-133с.

3. Методуказания к курсовому проектированию по водному режиму ТЕС и АЕС для студ. спец. 10.06 / О.А.Кардасевич и др./. ─ Одесса: ОПИ, 1990. –20 с

4. Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций.-М.: Энергоатомиздат, 1982. – 262 с.

Дата добавления: 2015-08-09