壓水堆水化學(xué)復(fù)習(xí)題答案

1、題型：1.填空題、2.看圖填空、3.簡單題、4.計算題或論述題。復(fù)習(xí)要點(diǎn) 第一部分： 水化學(xué)概述1. 水的特殊（反常）性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。何謂分子的締合？何謂氫鍵？關(guān)系：水分子是具有偶極矩的強(qiáng)極性分子，這種結(jié)構(gòu)成為水具有許多反常性質(zhì)的主要原因；水分子的締合:水分子的偶極矩相互吸引，并通過“氫鍵”而形成多分子的聚集狀態(tài)。這種由簡單分子結(jié)合成比較復(fù)雜的分子，而不引起物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象，稱為分子的締合。氫鍵：與負(fù)電性強(qiáng)的元素（尤其是氟和氧）作共價結(jié)合的氫原子，還可以再和此類元素的另一原子相結(jié)合。此時所形成的第二個鍵，稱為氫鍵。2什么叫水的離子積？寫出表達(dá)式。練習(xí)溶液的pH值計算。水的離子積：

2、水的離解平衡式為或,幾乎在所有溶液中，H2O的活度接近1.0，因此不考慮H2O的平衡常數(shù)，則Kw=H+OH-，稱為水的離子積。表達(dá)式：Kw=H+OH-pH值計算：pH=-lgH+3.解釋硬水、軟水、暫時硬度、永久硬度。硬水軟化的常用方法有哪些。硬水：溶有較多量Ca2+和Mg2+的水叫做硬水。軟水：溶有少量Ca2+和Mg2+的水叫做軟水。暫時硬度：由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂引起的硬度，叫做暫時硬度。永久硬度：如果水中溶有Ca和Mg的硫酸鹽或氯化物，則不能用加熱的方法去掉Ca和Mg的離子，這種硬度叫永久硬度。方法：1. 藥劑軟化法：采用石灰、純堿、碳酸三鈉和硼砂等藥劑中的一種或幾種。反應(yīng)結(jié)束后澄清就得到

3、軟水。（操作復(fù)雜但成本低，適于處理大量的高硬度的水，常作為水軟化的初步處理。）2.離子交換法：現(xiàn)代使用鹽型離子交換樹脂來降低水的硬度。3其他方法：過濾法：在大規(guī)模濾水時，使用由沙礫和石子組成的過濾器；小規(guī)模的過濾采用燒結(jié)玻璃、特制的過濾材料和過濾膜等。過濾法只能除掉不溶性雜質(zhì)。蒸餾法。 第二部分： 壓水堆的放射性1.壓水堆放射性物質(zhì)的來源及組成？壓水堆核電廠一回路冷卻劑中主要的裂變產(chǎn)物有哪些？列出其中6中主要核素。來源：一.堆芯放射性物質(zhì)的積累1.來自燃料中的裂變產(chǎn)物 2.結(jié)構(gòu)材料腐蝕產(chǎn)物的活化 二.冷卻劑中的裂變產(chǎn)物 一回路冷卻劑放射性：（1）放射性碘；（鹵素I碘、Br溴） （2）惰性氣體裂

4、變產(chǎn)物；（Kr、Xe） （3）其它裂變產(chǎn)物。（Cs鍶、Rb銣、Ba） 第三部分：壓水堆結(jié)構(gòu)材料的腐蝕與防護(hù)1. 何謂腐蝕、化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕斷裂、氫腐蝕（氫脆）、腐蝕疲勞？解釋鈍化、極化、超電壓。腐蝕：腐蝕是指材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)物理的相互作用，而引起的變質(zhì)和破壞?；瘜W(xué)腐蝕：金屬與不導(dǎo)電的液體（非電解質(zhì)）直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。包括高溫氧化、脫碳、硫化、氫腐蝕等。電化學(xué)腐蝕：金屬表面與腐蝕介質(zhì)（電解質(zhì)）發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。點(diǎn)腐蝕：一種電化學(xué)腐蝕，是由于局部濃差電池的存在所造成的不均勻腐蝕，腐蝕集中在小點(diǎn)位置，深部發(fā)展，可穿孔晶間腐蝕：腐

5、蝕發(fā)生在晶粒邊界并沿晶界發(fā)展;應(yīng)力腐蝕斷裂：應(yīng)力腐蝕斷裂SCC是指金屬材料在固定拉應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力或外加應(yīng)力）和環(huán)境介質(zhì)的共同作用下工作的，因而經(jīng)常導(dǎo)致遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度的條件下發(fā)生的突然的、沒有預(yù)兆的腐蝕破壞 。（條件：敏感的金屬材料，足夠大的拉伸應(yīng)力和特定的腐蝕介質(zhì)）氫腐蝕（氫脆）：H原子滲入金屬內(nèi)部，金屬變脆，應(yīng)力下發(fā)生脆裂腐蝕疲勞：當(dāng)金屬受到酸堿的腐蝕，一些部位的應(yīng)力就比其他部位高得多，加速裂縫的形成，這叫“腐蝕疲勞”。鈍化：高溫下金屬和氧反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜，阻止里面的金屬進(jìn)一步氧化的現(xiàn)象叫鈍化極化：在腐蝕電池中，電位差比起始值減小的現(xiàn)象稱為極化。超電壓：各電極電勢的

6、改變值稱為超電壓。2.金屬腐蝕速度的表示法，寫出表示單位并說明。a. 重量指標(biāo)：（Vw 重量指標(biāo)的腐蝕速率，克/平方米.小；W1 腐蝕前重量；W2腐蝕后重量（去除腐蝕產(chǎn)物）；S樣品面積；T腐蝕時間）b. 深度指標(biāo)：（Vl深度指標(biāo)的腐蝕速率，毫米/年；L1腐蝕前深度；L2腐蝕后深度；t腐蝕時間。）c. 電流指標(biāo)：Vi = M I/ n F = (M i/ n x 26.8 )x 104 g/ m2.h （F 法拉第（ 96500庫侖）或26.8 A.H，M原子量； n化合價; A 單位面積。）3壓水堆中主要結(jié)構(gòu)材料是什么，試簡述它們各自的腐蝕特性？影響因素？鋯合金（主要用于燃料包殼）：鋯本身是一

7、種非?；顫姷慕饘?，但它卻具有良好的抗腐蝕性能，這歸因于金屬表面氧化膜的保護(hù)作用。若破壞了這層氧化膜， 鋯合金就會在短時間內(nèi)遭受到破壞。鋯合金會在高溫水或蒸氣中生成氧化物膜，剛開始時反應(yīng)非常緩慢，氧化膜增加到一定厚度（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）時，腐蝕速率腐蝕速度突然增加，之后又逐漸減緩并趨于恒定。轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前：氧化膜（黑色致密）是一種保護(hù)體，組成為ZrO2-n(n<0.05)的單斜晶體；轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后：氧化膜（灰白色疏松）無保護(hù)作用，組成為ZrO2影響因素：1溫度 冷卻劑溫度越高，到達(dá)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時間就越短，腐蝕量也越大 2冷卻劑流速 當(dāng)冷卻劑流速為0-10米/秒范圍時，對鋯合金的腐蝕影響不大 3中子通量 在中子輻

8、照下，冷卻劑或蒸汽中的氧能顯著提高腐蝕速率，同時，在含溶解氧的冷卻劑中，提高中子通量也會加劇鋯合金的腐蝕。 4熱通量 反應(yīng)堆運(yùn)行時，裂變產(chǎn)生的熱量經(jīng)過元件包殼向冷卻劑傳遞，若包殼表面氧化膜增厚，則金屬氧化物界面的溫度將隨之上升，使包殼的氧化速度加快。 5冷卻劑水質(zhì)：堿溶液濃度及堿溶液成分（影響較大） 硼酸（影響較?。?溶解氫（影響幾乎沒有） 鹵素離子（F影響很大）不銹鋼：不銹鋼的腐蝕特點(diǎn) 暴露在高溫高壓的除氣水中，最初幾百小時的腐蝕速率較大，隨后逐漸降至一個較低的恒定值； 處于溶液中時，溶解氧的存在會加劇其腐蝕； 輻照對其腐蝕影響不大，但會改變其機(jī)械性能。 適當(dāng)增大水溶液的pH值，可降低不銹鋼

9、的腐蝕速率影響因素：1氯與氧水中溶解氧和氯離子的共同作用是不銹鋼穿晶應(yīng)力腐蝕破裂的重要原因，破壞幾率隨氯離子濃度的增大而增大；氧是奧氏體不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破裂的促進(jìn)劑，在無氧的氯化物濃液中，奧氏體不銹鋼不會發(fā)生腐蝕破裂 2氟離子 3硼酸和氫（在壓水堆冷卻劑濃度范圍內(nèi)對不銹鋼應(yīng)力無不利影響） 4 PH值 提高溶液的PH值能延緩腐蝕破裂過程 5溫度 一般認(rèn)為溫度升高，易發(fā)生應(yīng)力腐蝕，但溫度過高由于全面腐蝕卻抑制了應(yīng)力腐蝕。 6應(yīng)力（拉應(yīng)力） 7表面狀態(tài) 鎳基合金（用于蒸汽發(fā)生器傳熱管）：高溫水中, 鎳基合金的耐腐蝕性能與不銹鋼相似；解決了不銹鋼傳熱管發(fā)生的應(yīng)力腐蝕問題；抗氯離子應(yīng)力腐蝕性能佳，但

10、有可能發(fā)生苛性應(yīng)力腐蝕問題。 晶間腐蝕：水中溶解氧、苛性堿乃至溫度都對鎳基合金的晶間應(yīng)力腐蝕有明顯影響, 而且是相互作用.4腐蝕產(chǎn)物大量積累有什么危害？如何控制不溶性腐蝕產(chǎn)物的活化與積累？腐蝕產(chǎn)物累積的后果a.降低傳熱效率；b.增加堆芯流阻，甚至可能導(dǎo)致流道局部阻塞，引起嚴(yán)重事故.c.腐蝕產(chǎn)物活化造成反應(yīng)堆系統(tǒng)維護(hù)和檢修的主要輻射威脅?？刂撇蝗苄愿g產(chǎn)物的活化與積累去除 ：PWR的放射性腐蝕產(chǎn)物的去除可通過化學(xué)容積控制系統(tǒng)中的混床式脫鹽裝置進(jìn)行.方法: 停堆時通過添加硼酸降低冷卻劑的pH值, 利用冷卻劑的溫度下降所造成的腐蝕產(chǎn)物溶解度增大的特性, 以及低溫停堆后堆芯所生成的過氧化氫等氧化劑的作

11、用，有效地控制放射性腐蝕產(chǎn)物58Co, 60Co等的析出特性, 在腐蝕產(chǎn)物再次附著于堆芯外管道之前將其除去. 第四部分：一、二回路水化學(xué)1硼酸水溶液在反應(yīng)堆條件下的輻射分解及其影響？向冷卻劑中加入硼酸溶液作為可溶性中子吸收劑，由10B（n，a）7Li反應(yīng)生成的反沖氦核（a）和7Li核具有很高的LET值，使反應(yīng)2H2OH2+H2O2的輻射份額增加。當(dāng)硼酸濃度低于0.02mol/L時，10B中子反應(yīng)引起水的輻射分解的增加并不明顯，當(dāng)硼濃度超過這個值時，開始觀察到10B中子反應(yīng)引起的輻射氫的產(chǎn)生，硼酸濃度越高產(chǎn)生愈快。2試簡述在壓水堆中采用可溶性中子吸收劑的必要性？硼酸在反應(yīng)性控制中的弱點(diǎn)？硼酸濃度

12、如何調(diào)節(jié)？必要性：1：中子吸收物質(zhì)溶解在冷卻劑中，不需要任何額外的空間就能起到吸收中子的作用，并且能按照需要調(diào)節(jié)中子吸收物質(zhì)的密度?？梢允∪ゴ罅靠刂瓢簦喕硕研炯皦毫ぴO(shè)計，即經(jīng)濟(jì)又安全。2：可溶性中子吸收劑在堆芯水容積中均勻分布；3：可隨時調(diào)節(jié)吸收及濃度，對安全有利。硼酸在反應(yīng)性控制中的弱點(diǎn)：1、對反應(yīng)性的調(diào)節(jié)速度較慢；2、僅適宜用于控制較慢的反應(yīng)性變化；3、引入化控將引進(jìn)正反應(yīng)性溫度系數(shù)。硼酸濃度調(diào)節(jié)：冷卻劑硼酸濃度的調(diào)節(jié)系由化學(xué)和容積控制系統(tǒng)完成。該系統(tǒng)備有濃硼酸制備儲存設(shè)備，若要提高冷卻劑硼酸濃度（加硼），可將硼酸注入主回路；反之，可注入純水。加硼或減硼速度需要滿足反應(yīng)性控制要求，堆

13、芯運(yùn)行后期，因硼濃度較低，可用OH型陰離子交換樹脂減硼。3向壓水堆一回路冷卻劑中加氫的主要目的是什么？目的：1、加氫抑制水的輻射分解；2、消除水中游離的氧，與氫在輻射作用下合成水。3、加氫降低水中氧化性輻射產(chǎn)物的濃度，從而大大減少冷卻劑對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。4、敘述堿性水質(zhì)對壓水堆結(jié)構(gòu)材料的腐蝕有抑制作用及pH值對腐蝕產(chǎn)物運(yùn)動的控制作用。堿性水質(zhì)對壓水堆結(jié)構(gòu)材料的腐蝕有抑制作用：1、不銹鋼或鎳基合金在高溫氺或蒸汽的長期作用下表面生成一層具有保護(hù)作用的尖晶石型氧化膜，而提高冷卻劑的PH值可以促使這層氧化膜更加迅速的生成。2、金屬表面對離子有一定的吸附作用，離子的濃度越高，吸附量越大，當(dāng)PH值高達(dá)一定

14、數(shù)值時，吸附的就能阻止其他物質(zhì)同金屬表面發(fā)生作用。pH值對腐蝕產(chǎn)物運(yùn)動的控制作用：1、酸性或弱堿性介質(zhì)中：腐蝕產(chǎn)物中鐵會從冷表面上（外回路中）溶解，隨冷卻劑運(yùn)動，熱表面（堆芯中）沉積，其結(jié)果堆芯外回路腐蝕產(chǎn)物向堆芯轉(zhuǎn)移。2、堿性介質(zhì)中：腐蝕產(chǎn)物中鐵從熱表面（堆芯中）溶解，隨冷卻劑運(yùn)動，至冷表面上（外回路中）沉積，其結(jié)果堆芯沉積的腐蝕產(chǎn)物遷出至堆芯外回路。5、壓水堆一回路冷卻劑PH值控制的意義是什么？氫氧化鋰、氫氧化銨作為pH控制劑各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)。意義：1、堿性水質(zhì)對結(jié)構(gòu)材料腐蝕有抑制作用，不僅能降低結(jié)構(gòu)材料（特別是不銹鋼和鎳基合金）的腐蝕，且還可減少金屬表面腐蝕產(chǎn)物向冷卻劑的釋放量；2、PH

15、值對腐蝕產(chǎn)物運(yùn)動有一定的控制作用，有利于大大降低停堆后一回路的輻射水平，以便于檢修，且減少腐蝕產(chǎn)物在燃料元件表面的沉積，還可以維持堆芯良好的傳熱條件。氫氧化鋰為pH控制劑的優(yōu)點(diǎn)：1、不會引起額外的核素；2、的中子吸收截面很低，一般不產(chǎn)生感生放射性；3、PH控制能力強(qiáng)；4、對冷卻劑凈化有利；5、腐蝕較少氫氧化鋰為pH控制劑的缺點(diǎn)：當(dāng)冷卻劑泡核沸騰時的局部濃度會造成結(jié)構(gòu)材料的苛性腐蝕氫氧化銨作為pH控制劑的優(yōu)點(diǎn)：1、不產(chǎn)生敏感放射性2、作為一種揮發(fā)性堿，一般不會在堆芯縫隙處濃縮而造成金屬材料的苛性腐蝕。3、能夠抑制水的分解，降低冷卻劑中游離氧濃度。4、價格低廉，來源廣氫氧化銨作為pH控制劑的缺點(diǎn)：

16、1、堿性較弱，需添加量較多；2、輻射作用下，氫氧化銨會發(fā)生分解，故需不斷添加氨水。3、要求不斷對冷卻劑除氣，以使氣體含量不超過允許數(shù)值。4、采用氫氧化銨作為pH控制劑，其運(yùn)行比較復(fù)雜。6、壓水堆一回路冷卻劑水質(zhì)的控制指標(biāo)主要有哪些？選擇其中3項參數(shù)加以說明。1溶氧量含量：指溶于水中的氧氣含量, 即1升水中含有氧氣的毫克數(shù)(mg/L).溶解氧對熱力設(shè)備具有強(qiáng)烈地氧化和腐蝕作用, 其含量應(yīng)盡量少.2溶解氫含量：抑制水輻射分解的氧的發(fā)生量，又要防止鋯合金的氫脆；3 PH值：維持弱堿性，防止腐蝕。（硼，鋰）7導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器傳熱管開裂的主要原因是什么？有哪幾種腐蝕類型？開裂的主要原因：1、 機(jī)械應(yīng)力和熱

17、應(yīng)力共同作用使得蒸汽發(fā)生器傳熱管長期所受應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度2、 應(yīng)力和游離堿往往是使其破損的主要原因。3、 受熱工水力學(xué)條件影響, 水流不充分, 腐蝕產(chǎn)物淤渣大量沉積, 都會加速管子腐蝕.腐蝕類型：凹陷：指碳鋼隔板或管板的腐蝕產(chǎn)物對于管束的擠壓作用。點(diǎn)蝕：一種電化學(xué)腐蝕，是由于局部濃差電池的存在所造成的不均勻腐蝕。耗蝕：由于磷酸鹽泥渣在滯留區(qū)沉積，對傳熱管造成化學(xué)侵蝕。晶間腐蝕：泛指在Inconel-600晶界發(fā)生的腐蝕。應(yīng)力腐蝕：疲勞：在循環(huán)負(fù)荷作用下，由材料的初始裂紋擴(kuò)展而造成的破裂。微振腐蝕：是由振動引起的。管子與防振條或支撐板間留有間隙，其振動會引起傳熱管與防振條或支撐板的碰撞或切向滑動

18、，導(dǎo)致傳熱管的局部磨損。侵蝕/腐蝕：是侵蝕和腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果，是由含有懸浮質(zhì)點(diǎn)或高反應(yīng)性化學(xué)成分的流體撞擊引起的。8二回路蒸發(fā)器的保養(yǎng)方法有哪幾種工藝？舉例說明？（ppt上找的，不太確定） 1控制蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水質(zhì) 磷酸鹽法 目的: 有效地控制爐水pH值, 并可將爐水中的鈣、鎂鹽變成松軟的殘渣, 經(jīng)由排污途徑排放出蒸汽發(fā)生器, 從而有效地防止結(jié)垢.全揮發(fā)水處理：采用揮發(fā)性有機(jī)胺或聯(lián)氨來調(diào)整pH值。這些物質(zhì)在一定溫度下，全部揮發(fā)，不產(chǎn)生固體鹽類。2加大排污量 對于采用自然循環(huán)的蒸汽發(fā)生器，都設(shè)置了排污系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)排污。9全揮發(fā)水處理工藝的要點(diǎn)是什么？1對給水進(jìn)行深度除鹽，使其硬度接近于零。

19、2僅在凝汽器無泄漏時才能有效發(fā)揮作用。3. 須有一系列措施配合方可有效使用：a揮發(fā)性水處理.b采用聯(lián)氨除氧.c設(shè)置冷 凝水全流量精凈化設(shè)備.d設(shè)有冷凝水的全流量脫氧10、試述二回路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的處理方法。（防止海水腐蝕和海洋生物入侵） 采用海水作為核電廠的循環(huán)冷卻水, 必須要防止海生物侵入凝汽器和管溝內(nèi)滋生. 方法是采用氯化處理. 目前國內(nèi)外廣泛采用的還有機(jī)械處理的方法, 即膠球清洗凝汽器管子和二次濾網(wǎng)裝置. 第五部分：壓水反應(yīng)堆水處理系統(tǒng)1硼回收系統(tǒng)的作用是什么？其主要組成單元有哪些？硼回收系統(tǒng)的功能1、為堆排水提供足夠的貯存容量；2、去除堆排水中的放射性物質(zhì)及其它雜質(zhì)；3、為堆的運(yùn)行再生

20、補(bǔ)給水和濃硼酸.主要組成單元1、 堆排水貯存和輸送單元：包括堆排水貯槽和相應(yīng)的泵組.2、凈化單元：由過濾器、離子交換器和脫氣器構(gòu)成, 分別去除堆排水中的不溶性顆粒雜質(zhì)、可溶性離子雜質(zhì)以及溶解氣體.3、硼水分離單元：硼水分離是通過蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的. 本單元由蒸發(fā)器、霧沫去除器、吸收塔、冷凝器以及冷卻器構(gòu)成.2繪圖說明冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)流程及各組成部分的功能。流程凈化系統(tǒng)的主要裝置及功能：1.前置過濾器：除去冷卻劑中懸浮腐蝕產(chǎn)物顆粒；2.混合床離子交換器：去除可溶性裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物；3.后置過濾器：防止細(xì)碎樹脂漏入主回路；4.容積控制箱：將凈化流霧化除去部分裂變氣體。5.除鋰離子交換器： 去除多余的

21、7Li, 3試簡述硼酸熱再生法的原理，并畫出硼熱再生法的示意圖。壓水堆中采用硼酸熱再生法“調(diào)硼”有什么好處？原理：樹脂對硼酸的吸附的一個明顯的特點(diǎn)：強(qiáng)堿型樹脂對硼酸的吸附容量隨溫度而變，低溫下的吸附容量高于高溫下的吸附容量。因此，可以通過調(diào)節(jié)除硼離子交換器工作溫度的辦法來改變冷卻劑的硼含量。硼酸的熱再生法是正是利用了這一特性：“減硼”：降低循環(huán)凈化流的溫度，通過樹脂床時，硼被吸附“加硼”：提高水流的溫度，然后通過同一個樹脂床，硼則被解吸下來。示意圖減硼：打開閥門1，關(guān)閉閥門2加硼：關(guān)閉閥門1，開啟閥門2好處1、免除了除硼離子交換器吸附硼酸所造成的硼酸的損失；2、大大減輕了硼回收蒸發(fā)器的負(fù)擔(dān)。4.簡述離子交換的原理，用反應(yīng)方程式表示。離子交換的原理若將含有M±離子的溶液在一定的溫度下, 以一定的速度通過結(jié)構(gòu)為R-A±型樹脂床, 并測量進(jìn)、出口溶液濃度的變化, M±離子能被相當(dāng)徹底地去除,以后樹脂逐漸飽和, 交換能力下降, 直至完全失效.這一離子交換過程表示為: 第六部分：放射性污染及其處理1. 為什么要對壓水堆系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行去污？進(jìn)行系統(tǒng)和設(shè)備去污時應(yīng)考慮的因素有哪些？必要性：1、降低核設(shè)施運(yùn)行人員的受照