ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ
УДАЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ИЗ СИСТЕМ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ
§ 4.1. СПОСОБЫ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫВОДА РАДИОАКТИВНЫХ ПРИМЕСЕЙ
Для очистки циркуляционной воды контура одноконтурной АЭС и воды первого контура двухконтурной АЭС от активных и неактивных примесей, присутствующих в растворенном, коллоидном и взвешенном видах, из контуров частично выводится и обрабатывается вода, получившая название продувочной (см. § 1.1).
Поступающие в реактор примеси выводятся из него не только с продувочной водой. В кипящих реакторах значительное количество некоторых примесей удаляется насыщенным паром. Такое положение характерно для веществ с большим коэффициентом распределения между паром и кипящей водой, например для растворенных окислов железа. Унос увеличивается с ростом давления пара.
Загрязнение пара происходит двумя принципиально различными путями: капельным, связанным с уносом потоком пара капель циркуляционной воды, и избирательным, связанным с растворением в паре некоторых веществ.
Загрязнение пара только посредством капельного уноса одинаково по всем примесям циркуляционной воды и находится в прямой зависимости от влажности пара. Избирательный унос паром растворенных в циркуляционной воде веществ характеризуется коэффициентом распределения, значение которого зависит как от давления пара, так и от природы загрязняющих веществ. Ниже приведены коэффициенты распределения между насыщенным паром и кипящей водой наиболее характерных для АЭС примесей при давлении пара, равном 7 МПа:
Механизм уноса радионуклидов насыщенным паром имеет аналогичный характер. Радионуклиды Mn, Со, Fe, Сu,
Zn и других металлов уносятся в виде гидратированных соединении, Na, Sr, Cs, Ва в виде растворимых веществ, Кг, Хе, I — в виде газов.
Ниже приведены коэффициенты распределения некоторых радионуклидов, характерных для кипящих реакторов, при давлении, равном 7 МПа:
Следует также учитывать, что радионуклиды инертных газов при β-распаде переходят в радионуклиды Rb-88, Rb-89, Cs-137, Cs-138 и др. с периодом полураспада от нескольких минут до 30 лет.
Для очистки продувочной воды на новых АЭС повсеместно используется фильтрация через слой ионообменных смол — ионитные фильтры (см. § 13.8). Опыт эксплуатации ионитных фильтров показал, что они достаточно эффективно удаляют продукты коррозии. Степень очистки смешанной загрузки ионитов, т. е. ФСД, составляет 70—90 %.
Вода, поступающая на ионитные фильтры, должна быть охлаждена до 40—50 °C во избежание разрушения ионитов. Это приводит к потере тепла, поэтому величина продувки устанавливается минимально необходимой. На практике величина непрерывной продувки контура многократной циркуляции и первого контура для двухконтурной АЭС определяется содержанием не продуктов коррозии, а растворенных примесей, например хлоридов, и составляет около 0,5 % расхода воды, циркулирующей по контуру.
В силу изложенных причин системой очистки продувочной воды удаляется, как указывалось в предыдущей главе, 10—15% количества продуктов коррозии, находящихся в контуре. Продувка может быть эффективной с точки зрения удаления продуктов коррозии лишь в том случае, если константа скорости выведения будет больше константы скорости осаждения продуктов коррозии в контуре. Это может быть достигнуто при величине продувки более 10%.
Чтобы снизить потери тепла, разрабатываются системы очистки продувочной воды без охлаждения с использованием термостойких фильтрующих материалов (см. § 11.1) или на электромагнитных фильтрах (см. § 12.4).
