Вода основных контуров АЭС очищается главным образом от растворимых веществ; осуществляется эта обработка в виде очистки продувочной воды (см. § 9.2). Так как очистка производится методом ионного обмена, температура воды перед установками снижается до 40— 50 °C в специальных охладителях. Охлаждение продувочной воды приводит к безвозвратной потере тепла в количестве примерно 125 МДж на 1 м3 воды, поэтому из чисто экономических соображений при нормальной работе блока продувку снижают до уровня, обеспечивающего удаление из основного контура только растворимых солей. Продукты коррозии установкой очистки продувочной воды удаляются попутно и в основном в пусковой период, когда их концентрация в воде значительна.
Очистка продувочной воды контура многократной принудительной циркуляции одноконтурной АЭС (рис. 13.7) состоит из трех одинаковых по конструкции фильтров. Так как очистка проводится при давлении воды в основном контуре циркуляции, установка оснащается высоконапорными фильтрами (см. табл. 12.1).
Рис. 13.7. Схема очистки воды основных контуров:
1 — дезактивационные растворы; 2 — сжатый воздух; 3 — промывочная вода; 4 — пневмогидровыгрузка отработанного фильтрующего материала; 5 — механический фильтр; 6 — фильтр смешанного действия; 7 — фильтр-ловушка; 8 — сдувка
Коэффициент очистки установки по растворимым примесям не менее 10, по продуктам коррозии 2—3, по радионуклидам 10—100.
Продувочная вода основного контура циркуляции после охлаждения подается в механический фильтр 5, который загружен катионитом и очищает воду преимущественно от продуктов коррозии. Два ионитных фильтра 6 загружены смесью катионита с анионитом в отношении 1 : 1 и очищают воду от растворимых активных и неактивных веществ. Установленный на выходе установки фильтр-ловушка 7 предназначен для задержания фильтрующих материалов при поломке нижнего распределительного устройства в ионитных фильтрах. Ионитные фильтры могут включаться как последовательно, так и параллельно или работать поочередно. Предусмотрено байпасирование фильтра-ловушки и всех фильтров при выводе их в ремонт.
Установка байпасной очистки продувочной воды первого контура двухконтурной АЭС состоит только из ионитных фильтров со смешанной загрузкой, так как содержание продуктов коррозии в воде первого контура двухконтурной АЭС намного ниже, чем в циркуляционной воде контура многократной принудительной циркуляции одноконтурной АЭС.
Ионообменные смолы в фильтрах установок после истощения не подвергают регенерации, а удаляют на захоронение и заменяют свежими. В данных установках используют только особо чистые иониты, ресурс их составляет примерно 80 тыс. объемов воды на один объем ионитов.
Фильтрующий материал предварительно готовится в узле подготовки ионообменного фильтрующего материала (см. § 11.4). При загрязнении фильтров и увеличении перепада давления на них до 0,1—0,15 МПа их промывают чистой водой. При загрязнении фильтра-ловушки (контроль по увеличению перепада давления) его промывают и продувают сжатым воздухом.
Во избежание разрушения ионообменных смол вследствие повышения температуры предусматривается блокировка на отключение установки при температуре воды выше 50°C. При этом автоматически закрываются последовательно расположенные входные и выходные задвижки и открываются дренажи между ними.
Перед выводом в ремонт производится дезактивация внутренней поверхности фильтров, для чего предусмотрен подвод дезактивационных растворов.
Разрабатываются байпасные схемы очистки воды основного контура без снижения давления и температуры с использованием в качест ве фильтрующего материала высокотемпературных сорбентов (см.
§ 11.1). Такая установка рассчитана на пропуск до 10% потока, циркулирующего через реактор, что позволяет эффективно выводить продукты коррозии из основного контура.
§ 13.5. ОЧИСТКА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СООСАЖДЕНИЯ
Схема очистки воды с использованием соосаждения изображена на рис. 13.8. Исходная вода накапливается в емкостях, как правило, в баках трапных вод (см. рис. 13.1), и усредняется. При необходимости нейтрализуется добавлением кислоты или щелочи и подается в смеситель 2.
Смеситель представляет собой изогнутую трубу, внутри которой установлены перегородки, создающие высокую турбулентность потока и, следовательно, хорошее перемешивание воды с реагентами.
Реагенты дозируются во входную часть смесителя. Дозировка, как правило, автоматизирована (см. § 14.2). Состав реагентов определяется принятой технологией обработки воды (см. § 10.2).
Из смесителя вода поступает в осветлитель 1, где происходит ее очистка. Осадок вместе с загрязнениями в виде пульпы (суспензии) удаляется на захоронение, а очищенная вода сливается в бак 3, откуда насосом 4 направляется на дальнейшую обработку.
При использовании напорных осветлителей (отстойников) бак и насос не устанавливают, а вода подается на дальнейшую обработку за счет избыточного давления в осветлителе (см. § 13.9).
Работу установки контролируют по прозрачности воды, значению pH, содержанию органических примесей (окисляемости) и радионуклидов до и после обработки.
Данная схема очистки с использованием напорного осветлителя применена на установке № 4 блока с РБМК-1000 и установке № 6 блока с ВВЭР-1000.
§ 13.6. ОЧИСТКА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРАЦИИ
Схема очистки воды с использованием фильтрования на насыпных фильтрах изображена на рис. 13.9. Исходная вода подается на фильтры, включенные параллельно, которые могут работать совместно или поочередно. Фильтрующим материалом является катионит КУ-2-8, реже сульфоуголь.
Рис. 13.9. Схема очистки воды фильтрованием на насыпном фильтре:
1 — сжатый воздух; 2 — промывочная вода; 3 — выход очищенной воды; 4 — механический фильтр; 5 — вход обрабатываемой воды; 6 — сдувка; 7 — пневмогидровыгрузка отработавшего фильтрующего материала; 8 — сброс в спецканализацию
Рис. 13.10. Схема очистки воды с использованием фильтрования на намывных фильтрах:
1 — дезактивационный раствор; 2 — суспензия фильтроперлита; 3 — промывочная вода; 4 — вход обрабатываемой воды; 5 — намывной механический фильтр; 6 — выход очищенной воды; 7 — возврат воды при намыве фильтрующего слоя; 8 — сжатый воздух; 9 — сдувка; 10 — быстродействующий клапан; 11 — пульпа отработавшего фильтроперлита; 12 — сброс в канализацию
Очищенная вода направляется на дальнейшую обработку, а загрязняющие вещества удаляются из фильтра при промывке. С целью уплотнения фильтрующего материала после промывки через него пропускается в течение нескольких минут промывочная вода, которая затем сбрасывается в спецканализацию.
При невозможности дальнейшего использования фильтрующего материала его удаляют пневмогидротранспортом на захоронение (см. § 11.4).
Рис. 13.11. Схема очистки воды фильтрованием на сорбционном фильтре: 1 — фильтр сорбционный угольный; 2 — вход обрабатываемой воды; 3 — промывочная вода; 4 — сжатый воздух; 5 — сдувка; 6 — выход очищенной воды, 7 — охладитель; 8 — техническая вода; 9 — пневмогидровыгрузка фильтрующего материала; 10 — сброс в спецканализацию
Работу установки контролируют по прозрачности воды до очистки и после нее. Схема применена на СВО № 4 унифицированного блока с РБМК-1000 и СВО № 3 — 6 блока с ВВЭР-1000.
Очистка воды с использованием фильтрования на намывных фильтрах изображена на рис. 13.10. Исходная вода подастся на намывные механические фильтры 5, работающие поочередно. Фильтрующий материал, в основном фильтроперлит, поступает как для первоначального намыва фильтрующего слоя, так и в процессе очистки воды в виде суспензии со специальной установки. Отработавший фильтрующий материал вместе с загрязнениями удаляется на захоронение. Очищенная вода при необходимости направляется на дальнейшую обработку, как правило, методом ионообмена. Предусмотрен подвод растворов реагентов для проведения регенерации фильтров (см. § 12.3). Контролируют установку по прозрачности воды, содержанию продуктов коррозии и масел до обработки и после нее. Схема очистки применена на СВО № 2, 3, 5 и 6 блока с РБМК-1000.
Очистка воды от органических примесей (в основном масел) с использованием фильтрования изображена на рис. 13.11. Исходную воду подают на сорбционные угольные фильтры 1, включенные последовательно для получения более высокой степени очистки. В схеме может быть установлен только один фильтр, если содержание органических примесей невелико. Фильтрующим материалом является активированный уголь. Так как сорбция масел активированным углем возрастает с повышением температуры, на фильтры подается горячая вода, в основном дистиллят выпарных аппаратов. После фильтров температуру очищенной воды снижают в охладителе 7 до 40—50°C, так как дальнейшую обработку ведут, как правило, на ионитных фильтрах.
Загрязненный активированный уголь периодически взрыхляется промывочной водой для снижения гидравлического сопротивления загрузки. После истощения сорбционной способности уголь удаляют на захоронение. Контролируют установку по содержанию масел до очистки и после нее.
Схема применена на СВО № 4 блока с РБМК-1000 и СВО № 3 и 7 блока с ВВЭР-1000.
§ 13.7. ОЧИСТКА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕГАЗАЦИИ И ДИСТИЛЛЯЦИИ
Рис. 13.12. Схема очистки воды с использованием дегазации и дистилляции на трехкорпусной выпарной установке:
1 — конденсат греющего пара; 2 — кубовый остаток; 3 — охладитель конденсата греющего пара; 4 — вход обрабатываемой воды; 5 — выпарной аппарат; 6 — дезактивационные растворы; 7 — сжатый воздух; 8 — греющий пар; 9 — мешалка пеногасителя; 10 — конденсатор; 11 — сдувка; 12 — техническая вода; 13 — деаэратор-дегазатор; 14 — насос; 15 — выход очищенной воды
Схема очистки воды с использованием дегазации и дистилляции на трехкорпусной выпарной установке изображена на рис. 13.12. Исходная вода подается в первый выпарной аппарат 5. Перед этим она проходит охладитель конденсата греющего пара 3, за счет чего утилизируется часть его тепла.
Подогретая примерно до 100°C вода в первом выпарном аппарате нагревается до кипения греющим паром с давлением около 0,7 МПа и частично испаряется. Вторичный пар аппарата с давлением около 0,4 МПа поступает в качестве греющего пара во второй выпарной аппарат, вторичный пар которого с давлением около 0,2 МПа направляется в греющую камеру третьего выпарного аппарата.
Вторичный пар последнего с давлением примерно 0,02 МПа конденсируется в конденсаторе 10 и сливается в деаэратор-дегазатор 13, куда поступает также конденсат греющего пара из второго и третьего аппаратов, причем более горячий конденсат подается в нижнюю часть головки деаэратора, а наименее нагретый — из третьего аппарата — в верхнюю часть головки.
Кубовый остаток последовательно перетекает из первого выпарного аппарата во второй и третий, при этом упариваясь соответственно примерно в 1,5, 2 и 7 раз. Из последнего аппарата упаренный примерно в 20 раз концентрат направляется на захоронение.
В деаэраторе-дегазаторе вследствие снижения давления часть горячего конденсата испаряется. Часть пара совместно с выделившимися газами поступает в конденсатор 10. Конденсат возвращается в деаэратор, а газы удаляются через сдувку в систему вытяжной спецвентиляции. При недостаточной дегазации в греющую секцию деаэратора подается пар для подогрева до кипения воды в баке-аккумуляторе.
Дистиллят из деаэратора насосом 14 подается на дальнейшую обработку. Часть дистиллята после насоса возвращается в выпарные аппараты в виде флегмы для промывки пара.
Для гашения пены в мешалке 9 готовится раствор пеногасителя, который автоматически сжатым воздухом подается в выпарной аппарат при появлении пены.
Для промывки греющей камеры от накипи и дезактивации выпарных аппаратов перед ремонтом в них подаются дезактивационные растворы.
Контролируют установку по солесодержанию и активности исходной воды, дистиллята и кубового остатка, давлению пара в греющих камерах и деаэраторе-дегазаторе, а также по расходу флегмы. Схема применена на СВО № 4 блока с РБМК-1000
Рис. 13.13. Схема очистки воды с использованием дегазации и дистилляции на однокорпусной выпарной установке:
1 — конденсат греющего пара; 2 — вход обрабатываемой воды; 3 — выпарной аппарат; 4 — греющий пар; 5 — дезактивационные растворы; 6 — сжатый воздух; 7 — мешалка; 8 —сдувка; 9 — техническая вода; 10 — конденсатор-дегазатор; 11 — насос; 12 — выход очищенной воды; 13 — концентрат; 14 — доупариватель
Как уже указывалось (см. § 12.6), на АЭС для обработки радиоактивных вод в основном применяются однокорпусные выпарные установки. Схема очистки воды с использованием дегазации и дистилляции на однокорпусной выпарной установке изображена на рис. 13.13. В отличие от многокорпусной установки в состав однокорпусной входит доупариватель 14, в котором дополнительно происходит упаривание кубового остатка выпарного аппарата 3. Концентрат доупаривателя направляется на захоронение, а при использовании на блоке борного регулирования — на регенерацию борной кислоты (см. § 13.9). Вторичный пар доупаривателя поступает в сепаратор выпарного аппарата, где проходит дополнительную очистку. Таким образом, доупариватель является второй ступенью испарения (см. § 12.7). Установка комплектуется конденсаторами-дегазаторами 10 (см. § 12.8) и входит в состав СВО № 4 унифицированного блока с РБМК-1000 и СВО № 3 и 7 блока с ВВЭР-1000.
§ 13.8. ОЧИСТКА ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОНООБМЕНА
Очистка воды с использованием ионообмена в настоящее время производится при помощи насыпных фильтров. Схемы с использованием НИФ находятся в стадии разработки.
Рис. 13.14. Схема очистки слабозасоленных вод методом ионного обмена: 1— сжатый воздух: 2 — промывочная вода; 3 — фильтр смешанного действия; 4 _ вход обрабатываемой воды; 5 — чистые ионообменные смолы; 6 — сдувка; 7 — выход очищенной воды; 8 — фильтр-ловушка; 9 — пневмогидровыгрузка отработавшего фильтрующего материала; 10 — сброс в спецканализацию
При очистке маломинерализованных вод, например воды контура охлаждения каналов СУЗ блока с РБМК, иониты используются в смешанном слое. Установка состоит из двух фильтров смешанного действия 3 (рис. 13.14), которые могут включаться как последовательно, так и параллельно (рис. 13.14). Фильтрующий материал не регенерируется, а после истощения удаляется на захоронение и заменяется свежим. При загрязнении фильтр промывается водой.
Так как ионитные фильтры являются последней ступенью очистки, на выходе во избежание попадания в воду фильтрующего материала устанавливается фильтр-ловушка 8.
Контролируют установку по электроприводности и активности воды до очистки и после нее. Схема очистки применена на СВО № 1, 3 и 5 блока с РБМК-1000 и СВО № 1 блока с ВВЭР-1000.
При обработке засоленных вод ионитные фильтры загружаются раздельно: катионитом в Н-форме и анионитом в ОН-форме, а при использовании борного регулирования — в К-форме и Н2ВО3-форме (см. § 13.9).
Фильтры включаются последовательно (рис. 13.15). Если требуется более глубокая очистка воды, устанавливается вторая ступень очистки (см. § 10.4), в качестве которой, как правило, используется ФСД. Если качество воды после анионитного фильтра удовлетворяет нормам (солесодержание менее 1 мг/л), ФСД может не включаться, для чего в схеме предусмотрено его байпасирование.
Рис. 13.15. Схема очистки засоленных вод методом ионного обмена: 1 — сжатый воздух; 2 — промывочная вода; 3 — Н-катионитный фильтр; 4 — вход обрабатываемой воды; 5 — кислотный регенерационный раствор; 6 — щелочной регенерационный раствор; 7 — ОН-анионитный фильтр; 8 — фильтр смешанного действия; 9 — сдувка; 10 — выход очищенной воды; 11 — фильтр-ловушка; 12 — спецканализация; 13 — пневмогидровыгрузка отработавших ионитов
Фильтрующий материал регенерируется непосредственно в фильтрах 4—5%-ными растворами азотной кислоты и натриевой щелочи. Если есть опасность, что регенерационные растворы могут ошибочно быть поданы в основной контур циркуляции реактора, фильтрующий материал ФСД не регенерируется, а после истощения заменяется свежим.
В связи с развитием ядерной энергетики и дефицитностью ионообменных смол вариант с регенерацией фильтрующего материала следует считать более перспективным. Контролируют работу установки по солесодержанию, значению pH и активности воды до очистки и после нее.
По этой схеме очищается вода на СВО № 4, 6, 12 и 13 блока с РБМК-1000 и СВО № 3, 4, 5 и 7 блока с ВВЭР-1000.
