ГЛАВА ШЕСТАЯ
ХИМИЧЕСКИЙ И РАДИОХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ВОДНОГО РЕЖИМА АЭС
§ 6.1. ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ АЭС
Основной задачей химического контроля является выявление источников загрязнения питательной воды с целью их своевременного устранения. На основе результатов химического контроля организуется режим очистки природной и радиоактивных вод: вводятся корректирующие добавки и бориая кислота, осуществляются водные промывки оборудования и консервация его при выводе в резерв; проверяется концентрация регенерационных и промывочных растворов, а также растворов аммиака и гидразина, дозируемых в питательную воду.
Основной задачей радиохимического контроля является контроль герметичности оболочек твэлов и активности пара для предупреждения радиоактивного загрязнения оборудования машинного зала; определяются количество и состав радиоактивных отложений на внутренней поверхности основных контуров АЭС и количество радионуклидов, удаленных из контура при дезактивации; проверяется работа оборудования установок переработки радиоактивных вод, например выпарных аппаратов, а также осуществляется контроль за загрязнением окружающей среды радионуклидами.
Химический контроль разделяют на оперативный и периодический. Оперативный химконтроль предназначен для ведения режима работы теплосилового и водоподготовительного оборудования АЭС и включает анализы проб воды и пара, отбираемых персоналом экспресс-лаборатории по графику, и анализы проб, отбираемых автоматическими приборами химического контроля.
Ведется режим работы выпарных аппаратов; решается вопрос о включении ядерной установки в эксплуатацию и об изменении параметров ее работы или остановки в случае ухудшения качества пара, питательной и циркуляционной воды.
Цель периодического химического контроля водного режима — наблюдение за процессами коррозии и накипеобразования. Периодическому контролю подвергаются все основные потоки воды и пара АЭС — конденсат турбин и теплообменников системы регенерации, питательная и циркуляционная вода, насыщенный и перегретый пар, добавочная вода и т. п.
Результаты периодического химконтроля используются при проведении теплохимических испытаний парогенераторов и выпарных аппаратов; при наладке аммиачно-гидразинной обработки и деаэрации питательной воды; при проведении предпусковых и эксплуатационных промывок (дезактиваций) оборудования. В задачу периодического химического контроля входит также контроль качества сбросных неактивных вод.
§ 6.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ АЭС
Для организации правильного химического и радиохимического контроля теплоносителя АЭС основным условием является отбор представительной пробы, т. е. наиболее близкой по своему составу по всем компонентам к составу контролируемой среды.
Пробы воды отбираются из трубопроводов пробоотборными зондами (рис. 6.1), причем скорости потока в трубопроводе в месте отбора пробы и в устье зонда должны быть равны друг другу при расходе отбираемой среды 14±3 г/с (50± 10 кг/ч).
Для получения представительных проб насыщенного пара их отбирают на выходе из сепаратора (парогенератора для АЭС с реактором ВВЭР) пробоотборными трубками, установленными во входных сечениях обычно средней и крайних пароотводящих труб.
Рис. 6.1. Пробоотборные зонды для отбора воды (а) и насыщенного пара (б):
1 — трубка d=10x2 мм из нержавеющей стали; 2 — приварной штуцер; 3 — устье зонда; 4 — трубопровод (паропровод); 5 — сепаратор или парогенератор
Отобранная проба воды и пара проходит через устройство подготовки пробы, состоящее в общем случае из холодильника и дросселя, предназначенных для снижения температуры до 35±5°С и давления до 0,12—0,14 МПа. При подаче пробы в приборы автоматического химического контроля в устройство подготовки пробы входит механический фильтр для удаления взвешенных примесей. Перед кондуктометром вода дополнительно проходит Н-катионитный фильтр для удаления ионов
при аммиачно-гидразинном водном режиме.
Для охлаждения радиоактивных сред используется вода промежуточного контура технической воды или конденсат Iурбин во избежание выхода радионуклидов в окружающую среду при появлении течи в холодильнике. Для охлаждения неактивных сред может использоваться непосредственно техническая вода.
Рис. 6.2. Принципиальная схема отбора проб:
1 — зонд пробоотборный; 2 — вентиль запорный: 3 — холодильник; 4, 6, 7 — вентили; 5 — дроссель; 8 — отбор пробы; 9 — слив в спецканализацию; 10 — слив в баки организованных протечек
Пробы на ручной анализ отбираются в основном в полиэтиленовую плотно закрывающуюся тару во избежание загрязнения пробы ионами натрия и кремниевой кислоты в результате выщелачивания их из стекла. При отборе проб на содержание продуктов коррозии и радионуклидов пробу подкисляют во избежание сорбции указанных компонентов стопками тары.
Как правило, линии отбора проб должны выводиться в специальное закрытое помещение, оборудованное вытяжной вентиляцией. Радиоактивные пробы выводятся в специальные защитные боксы, подсоединенные к вытяжной вентиляции. В тех случаях, когда вывести пробоотборные линии в специальное помещение не представляется возможным, защитные боксы устанавливают вблизи мест отбора.
Источники загрязнения питательной воды выявляются в основном посредством измерения солесодержания (электропроводности) всех составляющих питательной воды. Определяются также значение pH, жесткость, содержание кремниевой кислоты, натрия, хлоридов. По этим же показателям контролируется работа установок переработки природной и радиоактивных вод. Контроль деаэрации осуществляется по содержанию кислорода в конденсате турбин и питательной воде до точки ввода гидразина (если проводится гидразинная обработка воды).
Процессы коррозии косвенно контролируются по содержанию в воде железа, меди, хрома, цинка и т. д., а также водорода, образующегося по реакции
(6.1) если нет других источников его образования, например радиолиза. Прямой метод измерения скорости коррозии основан на периодическом определении убыли массы индикаторных пластинок, помещенных в теплоноситель в различных участках тепловой схемы.
Косвенный метод определения количества отложений на теплопередающей поверхности заключается в определении разности содержания накипеобразователей (продуктов коррозии, солей жесткости, кремниевой кислоты) в теплоносителе до и после определенного участка поверхности нагрева. Метод применим только для прямоточных парогенераторов.
Прямой метод основан на снятии отложений с определенной поверхности механическим, химическим или каким- либо другим способом с последующим определением их количества и качественного состава, включая и радионуклиды, если определяется загрязнение оборудования радионуклидами.
В практике эксплуатации АЭС применяется контроль толщины отложений в каналах реактора и трубках парогенераторов методом калибровки. В исследуемые трубки опускают цилиндры определенного диаметра, начиная с меньшего. За толщину отложений принимается половина разности диаметра трубки и последнего проходного калибра.
На вихревые токи и их взаимодействие с датчиком влияет расстояние между датчиком и поверхностью контролируемого объекта (трубы). Это дает возможность измерять толщину отложений.
Для контроля герметичности оболочек твэлов проба циркуляционной воды, выдержанная в течение 2 ч для распада короткоживущих радионуклидов, упаривается до сухого остатка. Измеряется общая активность сухого остатка и активность некоторых продуктов деления урана — стронция, цезия, бария, лантана и др. По значению активности можно судить о степени герметичности твэлов. Аналогично ведется контроль работы установок переработки радиоактивных вод, герметичности трубных пучков парогенераторов АЭС с реактором ВВЭР и уноса радионуклидов насыщенным паром.
