Тема Назначение устройство и принцип действия систем очистки

Тема: Назначение, устройство и принцип действия систем очистки теплоносителя 1 контура реакторной установки 1. Назначение, состав и принцип работы установки СВО-1 (ТС). 2. Назначение, состав и принцип работы установки СВО-2 (ТЕ). Литература: 1. Учебное пособие «Системы и оборудование химических цехов АЭС» . 2. Техническое описание СВО-1, СВО-2.

Качество рабочей среды (теплоносителя, конденсата, обессоленной воды) Качество рабочей среды обеспечивает водно-химический режим. ВХР первого контура должен обеспечить: • Подавление образования окислительных продуктов коррозии при работе энергоблока на мощности; • Коррозионную стойкость конструкционных материалов оборудования и трубопроводов в течении всего срока эксплуатации энергоблока; • Минимальное количество отложений на поверхностях тепловыделяющих элементов активной зоны реактора и теплообменной поверхности парогенераторов; • Минимизацию накопления активированных продуктов коррозии; • Минимальное количество радиоактивных технологических отходов. Водно-химический режим первого контура предусматривает разделение контролируемых показателей качества теплоносителя на нормируемые и диагностические показатели.

Нормируемые показатели – это показателя качества теплоносителя, поддержание которых в диапазоне допустимых значений обеспечивает целостность элементов активной зоны назначенный срок эксплуатации оборудования первого контура и удовлетворительную радиационную обстановку на энергоблоке. Диагностические показатели – это показатели качества теплоносителя, обеспечивающие получение дополнительной информации о причинах изменения нормируемых показателей или ухудшения водно-химического режима. К диагностическим показателям, за исключением концентрации борной кислоты, также относятся показатели качества подпиточной воды, воды бассейна выдержки и перегрузки топлива, борированных растворов систем безопасности РУ, а также показатели качества воды вспомогательных систем.

Нормв качества теплоносителя при работе энергоблока на мощности более 50% Nном Нормируемые показатели Наименование показателей Диапазон допустимых значений Отклонения от допустимых значений первый уровень второй уровень третий уровень не более 0, 1 - cвыше 0, 1 до 0, 2 свыше 0, 2 Концентрация растворенного кислорода, мг/дм 3 не более 0, 005 свыше 0, 005 до 0, 02 cвыше 0, 02 до 0, 1 Концентрация растворенного водорода, мг/дм 3 От 2, 2 до 4, 5 Концентрация хлорид-иона, мг/дм 3 свыше 4, 5 до 7, 2 или менее 2, 2 до 1, 3 Наименование показателей свыше 0, 1 свыше 7, 2 до 9, 0 или менее 1, 3 до 0, 5 свыше 9, 0 или менее 0, 5 Контрольные уровни Суммарная молярная концентрация щелочных металлов (K+Li+Na) (в зависимости от текущей концентрации борной кислоты) Зона А на рисунке 5. 1 Зона Б на рисунке 5. 1 Зоны В и Г на рисунке 5. 1 Зона Д на рисунке 5. 1 Диагностические показатели Удельная электропроводность, мк. См/см От 20 до 200 Концентрация аммиака, мг/дм 3, не менее 5, 0 Концентрация железа, мг/дм 3, не более 0, 05 Концентрация нитрат-иона, мг/дм 3, не более 0, 2 Концентрация фторид-иона, мг/дм 3, не более 0, 05 Концентрация сульфат-иона, мг/дм 3, не более 0, 1 Наименование показателей Концентрация ООУ, мг/дм 3, не более Контрольные уровни 0, 5

1. Назначение, состав и принцип работы установки СВО-1 (ТС) Известно, что все жидкие радиоактивные отходы АЭС по своему технологическому назначению и степени загрязнения радионуклидами можно разделить на три группы: 1. Продувочная вода реактора; 2. Вода слива первого контура (при водообменах); 3. Организованные протечки первого контура. Эти воды содержат большое количество борной кислоты (~13 г/л и более) и все корректирующие добавки, введенные в теплоноситель для поддержания ВХР, характеризуются высокой активностью (10 -4 ÷ 10 -2 Ки/л). Источниками радиоактивных примесей в первом контуре являются: - продукты коррозии (59 Fe, 60 Co, 58 Co, 54 Mn, 51 Cr и др. ); - радионуклиды разрущенных ТВЭЛов (137 Cs, 90 Sr, 106 Ru и др); - примеси добавочной воды (24 Na, 38 Cl, 42 К и др. );

- продукты деструкции сорбентов; - ядра отдачи с поверхностей, работающих в нейтронном поле реактора; - корректирующие добавки. Наличие в 1 контуре радиационных полей, сложных химических процессов, образования в борной среде при высоких температурах и давлении продуктов коррозии металла оборудования и трубопроводов, вызвало необходимость создания систем для механической очистки теплоносителя. Система СВО-1 (ТС) предназначена для механической очистки теплоносителя 1 контура от радиоактивных продуктов коррозии конструкционных материалов с целью снижения уровней удельной активности на поверхности участков оборудования 1 контура и других вспомогательных систем, уменьшая дозовые нагрузки на персонал при их обслуживании и ремонте.

Система очистки теплоносителя 1 контура

Установка располагается внутри защитной оболочки реакторного отделения в герметичном помещении, доступ в которое осуществляется по разрешению дозиметрических служб станции. Принцип работы СВО-1 заключается в отводе части теплоносителя с напора ГЦН на очистку через систему и возврат на всас ГЦН. Очистка части теплоносителя через СВО-1 позволяет снизить удельную активность теплоносителя 1 контура до уровней 10 -4 -10 -5 Ки/л, снизить накопление продуктов коррозии в 1 контуре, уменьшить радиационные поля от активного оборудования в 5 -10 раз.

СВО-1 каждой РУ состоит из 4 ниток (по количеству работающих петель главных циркуляционных контуров). Установка СВО-1 находится в оперативном ведении НСБ и обслуживается персоналом РО. Но отмывку сорбента и металла оборудования, а также дезактивацию осуществляет оперативный персонал ХЦ и РО. Каждая нитка СВО-1 состоит из: • высокотемпературного механического фильтра (ВТФ); • фильтра-ловушки (ФЛЗМ); • фильтра-контейнера (один на 4 нитки); • устройство гидроперегрузки; • трубопроводов и арматуры; • КИП.

Высокотемпературный фильтр Технические данные ВТФ Защитная труба УГВС 160 кгс/см 2 180 ºС 290 Температура расчетная ºС 350 Давление пробное при гидроиспытании кгс/см 2 250 ºС 20 м 3/час 100 Емкость л 1450 Объем загруженного сорбента м 3 0, 7 Титановая крошка с фракцией мм 2+0, 03 Размер щели дренажного колпачка Цапфа монтажная кгс/см 2 Температура рабочая Входная камера Числ. знач. Давление расчетное Перфорированный отбойник Един. изм. Давление рабочее Вход т/н 1 контура Рабочая среда – теплоноситель 1 контура мм 0, 3 Количество фильтрующих колпачков шт 49 Срок службы загрузки лет 30 Максимально допустимая температура стенок при гидроиспытании Производительность Колпачки дренажной системы Тарелка Головка распределителя Выход среды 1 контура Дренаж фильтра

Схема фильтра-ловушки Отводящий патрубок Технические данные АФЛВТ Давление рабочее Дренажные колпачки Температура рабочая Давление расчетное Температура расчетная Давление гидроиспытаний Расход при рабочих параметрах кгс/см 2 160 ºС 270 кгс/см 2 180 ºС 350 кгс/см 2 250 Плоские сварные тарелки Эллиптическое днище Подводящий патрубок 30 -100 Размер щели колпачка Цилиндрический корпус Фильтрующая сборка на вертикал. коллекторе м 3/час мм 0, 3 Количество фильтрующих колпачков шт 33 Емкость в колпачках при 30 м 3/час при 100 м 3/час 0, 708 2, 36 Емкость в подводящих гидропроводах при 30 м 3/час при 100 м 3/час Максимально допустимый перепад давления на фильтреловушке 0, 9 3 кгс/см 2 5, 0

Вход/выход сорбента Сдувка Выход дезактивирующих растворов Фильтр-контейнер для перегрузки сорбента АФИ-1, 0 -2, 0 Технические данные АФЛВТ Давление рабочее в корпусе 10, 0 Давление расчетное кгс/см 2 10, 0 Давление пробное (гидравлическое) Смотровое окно кгс/см 2 15, 5 Температура испытательной среды ºС 5 -40 Максимально допустимая температура ºС 100 Объем м 3 1, 9 Резерв Нижнее распред. устройство Выход очищенной воды

Оборудование СВО-1 рассчитано на работу при давлении и температуре 1 контура (Рр = 180 кгс/см 2; Тр = 350ºС). ВТФ предназначен для внутриконтурной очистки от радиоактивных продуктов коррозии неохлажденного теплоносителя 1 контура. Он представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с обвязкой, обеспечивающей вход и выход очищаемой воды, а также загрузку и выгрузку сорбента. В качестве сорбента используется титановая крошка, состав которой приведен ниже. Тип Размер фракции Состав: Титан (Ti) Железо (Fe) Хлориды (Cl) Азот (N) Водород (H) Удельный вес ТП-ВС-1(ТУ 48 -05 -61 -11/0 -82) мм 2, 0± 0, 63 % Основа 0, 9 0, 02 0, 05 0, 1 кг/м 3 1400

Высота загрузки сорбента 800 мм (объем 0, 7 м 3). Титановая крошка, пропуская через себя воду, задерживает мельчайшие частицы продуктов коррозии. Тем самым проводится механическая очистка теплоносителя 1 контура. Фильтр-ловушка зернистых материалов предназначен для предотвращения выноса сорбента в тракт теплоносителя 1 контура в случае разрушения дренажной системы ВТФ установки СВО-1.

Технология очистки теплоносителя 1 контура СВО-1 Теплоноситель 1 контура с напора ГЦН через вентиль и байпас поступает в ВТФ. При прохождении через ВРУ фильтра поток теплоносителя равномерно распределяется по всему объему фильтрующей засыпки, где происходит очистка от мелкодисперсных продуктов коррозии. Пройдя НРУ теплоноситель поступает в ФЛЗМ. В дренажной системе ФЛЗМ происходит задержание проскочившего из ВТФ сорбента. Пройдя ФЛЗМ, очищенный теплоноситель поступает на всас ГЦН. Вот суть технологии очистки теплоносителя на СВО-1 при нормальной работе.

Принципиальная технологическая схема установки СВО-1 пар на ТУ ПВ ГЦН ПГ ГЦК ВВЭР 1000 СВО-1 петли Фильтрловушка ВТФ

Элемент технологической схемы байпасной очистки теплоносителя 1 контура

Контролируемые параметры Производительность каждой нитки СВО-1 – 100 т/ч; Перепад давления на ВТФ – 2, 7 кгс/см 2 (допускается до 5 кгс/см 2); Перепад давления на ФЛЗМ – 0, 5 кгс/см 2 (допускается до 5 кгс/см 2); Рабочее давление – 160 кгс/см 2; Траб. – 290ºС.

Промывка фильтра СВО-1 Промывка фильтра производится с целью удаления из него накопленного коррозионного шлама. Промывка выполняется в период ППР, когда система ТС выведена из работы. Основанием для проведения промывки является: • увеличение перепада давления на фильтре до 5 кгс/см 2; • перед проведением гидроперегрузки сорбента. Перед промывкой фильтра производится промывка ФЛЗМ. Если этого не сделать, то скопившийся в ловушке шлам при промывке фильтра попадет в дренажную систему фильтра и может засорить ее. Промывка ловушки и фильтра выполняется посредством подачи водовоздушной смеси обратным потоком по сравнению с направлением движения фильтрующего теплоносителя. Продолжительность промывки ловушки – 15 минут, фильтра – 1 час.

Дезактивация фильтра СВО-1 производится после выгрузки из него сорбента в фильтр-контейнер перед проведением ремонтных работ или техническим обслуживанием фильтра. Дезактивация производится двухванным способом. Рецептура дезактивирующего раствора 1 ванны: СNa. OH = 30 г/л; СKMn. O 4 = 3 г/л. Рецептура дезактивирующего раствора 2 ванны: СН 2 С 2 О 4 = 15 г/л; СН 2 О 2 = 1 г/л. После заполнения фильтра 1 ванны производится барботаж сжатым воздухом в течении 2 -х часов. Затем дезраствор дренируется в трап спецканализации, а фильтр промывается дистиллятом.

По окончании промывки фильтр заполняется дезраствором второй ванны и барботируется воздухом в течение 30 минут. Затем фильтр дренируется и промывается дистиллятом. Дезактивация фильтра производится при температуре 85 -90ºС.

Дезактивация сорбента в фильтре-контейнере Дезактивация и отмывка сорбента в фильтре-контейнере производится с целью восстановления его способности задерживать дисперсные продукты коррозии и для снижения дозовых нагрузок на персонал от оборудования СВО-1. Дезактивация пустого фильтра-контейнера производится теми же дезрастворами и технологией, что и ВТФ. Дезактивация сорбента в фильтре-контейнере производится только кислотным дезраствором следующего состава: СHNO 3 = 2 г/л; CH 2 C 2 O 4 = 10 г/л. Раствор барботируется в фильтре-контейнере в течении 2 часов сжатым воздухом. Затем сливается и операция повторяется вновь. Когда повторная дезактивация окончена, сорбент промывается дистиллятом путем заполнения и дренирования до достижения р. Н = 6 в промывочной воде после контейнера.

2. Назначение, состав и принцип работы установки СВО-2 (ТЕ) Система СВО-2 (ТЕ) предназначена для: - Очистки теплоносителя 1 контура и вод организованных протечек от продуктов коррозии, осколков деления ядерного топлива (в случае повреждения ТВЕЛов), химических примесей в виде ионов и посторонних примесей, поступающих в первый контур с подпиточной водой и дозируемыми коррекционными реагентами; - плавного регулирования концентрации щелочных металлов (Na, K, Li) и аммиака в 1 контуре; - выведения избыточной щелочности из теплоносителя; - выведения борной кислоты из теплоносителя в конце компании. Оперативное обслуживание СВО-2 осущест-вляет персонал РО. Контроль за ВХР СВО-2 осуществляет персо-нал ВРХЛ по результатам химанализов.

Система очистки теплоносителя 1 контура

С целью повышения живучести и надежности выполнения функций система ТЕ выполнена двумя параллельными нитками: одна рабочая, одна резервная. Каждая нитка включает в себя следующее оборудование: • 2 катионитовых фильтра; • анионитовый фильтр; • фильтр-ловушку зернистых материалов; • 2 импульсных предохранительных устройства; • обвязка, состоящая из трубопроводов и арматуры; • КИП.

Технические характеристики ионитового фильтра Объем м 3 2, 0 Давление рабочее кгс/см 2 20 Давление пробное кгс/см 2 25 Температура макс. допустимая среды ºС 58 Масса пустого сосуда кг 1232 Масса сосуда, заполненного водой кг 3085 Производительность фильтра м 3/час 40 Сопротивление дренажной системы кгс/см 2 0, 4 Допустимый перепад на фильтре кгс/см 2 3, 0 Размер щели фильтрующего узла мм 0, 25 -0, 05 Высота загрузки мм 1100 Материал и объем загрузки: катионитовых фильтров анионитовых фильтров м 3 1, 4 КУ-2 -8 чс ГОСТ 20298 -74 АВ-17 -8 чс Гост 20301 -74 Срок службы ионообменных смол катионит для ТЕ 10(20)N 03 анионит для ТЕ 10(20)N 03 Срок службы корпуса фильтра 2 года 1 год не менее 30 лет

Технические характеристики фильтра-ловушки Тип Объем АФЛ-0, 4 -0, 2 м 3 0, 22 Давление рабочее кгс/см 2 20 Давление пробное кгс/см 2 25 Температура макс. допустимая среды ºС 58 Масса пустого сосуда кг 340 Масса сосуда, заполненного водой кг 560 Производительность ловушки м 3/час 40 Сопротивление дренажной системы кгс/см 2 0, 3 Допустимый перепад на фильтре кгс/см 2 3, 0

Принципиальная технологическая схема СВО-2

Предназначение ионитовых фильтров КФ в Н+-форме предназначен для вывода избыточной щелочности и очистки теплоносителя 1 контура от примесей, находящихся в катионовой форме, особенно от радиоактивных Cs, Sr, Ni. R-SO 3 H+K+→R-SO 3 K+H+ R-SO 3 H+NH 4+→R-SO 3 NH 4+H+ КФ в смешанной NH 4+ и К+-форме предназначен для поддержания ВХР теплоносителя 1 контура, а также для вывода из теплоносителя примесей в виде катионов. R-SO 3 NH 4+Kat+→R-SO 3 Kat+NH 4+ R-SO 3 K+Kat+→R-SO 3 Kat+K+

АФ в ВО 33 -- форме предназначен для вывода из теплоносителя 1 контура примесей в виде анионов радиоактивных нуклидов, а также для вывода борной кислоты из 1 контура в конце компании. При этом фильтр переводится в ОН--форму: R-N(CH 3)3 H 2 BO 3+An-→R-N(CH 3)3 An++H 2 BO 3 R-N(CH 3)3 OH+H 2 BO 2 - →R-N(CH 3)3 H 2 BO 3+OH-

При работе на мощности постоянно задействованы КФ в NH 4+-K+-форме и АФ, а КФ в Н+-форме подключается кратковременно. Подключение КФ в Н+-форме производится при суммарной концентрации щелочности С∑K, Na, Li выше предела, определяемого концентрацией H 3 BO 3 в контуре.

Зависимость суммарной молярной концентрации ионов щелочных металлов (К, Li, Na) в теплоносителе первого контура от текущей концентрации борной кислоты

В конце компании реактора (при концентрации H 3 BO 3 в теплоносителе менее 1 г/кг), когда водообмен с целью снижения H 3 BO 3 неэффективен, в работу вводится АФ в ОН-форме. Технологические параметры СВО-2 Производительность – 40 м 3/час; СFe 3+ ≥ 0, 2 мг/кг; Тпр. воды – 40 -55ºС; Рперед ниткой – 16 -21 кгс/см 2; ΔРна нитке – 1, 5 -3 кгс/см 2; ΔРна фильтрах – 0, 4 -1, 5 кгс/см 2; ΔРна ЛЗМ – 0, 3 -1, 5 кгс/см 2.

Принципиальная схема расположения точек пробоотбора для контроля качества теплоносителя 6 а 6 1 ТС-1 КФ ТС-4 5 1 а 1 5 3 КФ 3 4 5 КФ 3 3 1 а АФ ТС-2 КФ 4 ЛИ ТС-3 АФ ЛИ 5 К петлям 1, 2, 3, 4 1 – до фильтров СВО-2 (продувка 1 -го контура); 1 а – из реактора; 2 – за подпиточными насосами; 3 – за КФ СВО-2; 4 – за АФ СВО-2; 5 – за высокотемпературными фильтрами СВО-1; 6 – водная среда компенсатора давления; 6 а – паровая среда компенсатора объема 2 Химреагенты для корректировки ВХР

Регенерация ионитовых фильтров СВО-2 Регенерация КФ в Н+-форме Основанием для регенерации является: СNa+ > 1, 0 мг/кг. Регенерация осуществляется пропуском 5% раствора HNO 3 в течении часа. Затем – промывка дистиллятом до следующих значений: р. Н > 4, 5 СNa отсутствует. Регенерация КФ в NН 4+-K+-форме Основанием для регенерации являются СNa ≥ 1, 0 мг/кг р. Н > 10, 2 ∑С(Li, K, Na)+ больше, чем определенная по графику концентрации ионов щелочных металлов.

Регенерация КФ в NН 4+-K+-форме производится аналогично регенерации КФ в Н+-форме. Регенерация АФ Основанием для регенерации является: СCl- > 0, 1 мг/кг. Регенерация осуществляется пропуском 5% раствора КОН в течении часа. Затем производится промывка фильтра. Отмывка прекращается при получении следующих химических анализов: р. Н > 9, 5 СCl- ≥ 0, 05 мг/кг.

Соотношение вклада источников каждой группы составляющих ЖРО КЩП 1% Ремонт систем с РБК 15% Дезактивация 1% Протечки 24% Анионит в борформе 1% Отбор проб 1% Регенерация 30% Не дренируемые остатки 2% Коррекция р. Н 17% Прочие 3% Пролив 6%

Выводы Системы СВО-1 и СВО-2 обеспечивают защиту оборудования 1 контура от коррозионных отложений, снижают интенсивность коррозионных процессов материалов 1 контура, снижают мощность радиационных полей, обеспечивают плавное регулирование водно-химического режима.