核電廠水化學樓捷編寫-第6章

核電廠水化學第9~11單元綱要水處理技術(shù)簡介核級離子交換樹脂性能及應(yīng)用離子交換樹脂應(yīng)用的基礎(chǔ)知識放射性核素的離子交換過程壓水堆水處理系統(tǒng)流程及組成第六章壓水反應(yīng)堆水處理系統(tǒng)6.1引言為滿足核電廠技術(shù)指標要求，電廠必須配套各類水處理裝置或系統(tǒng)，對各系統(tǒng)用、排水進行連續(xù)或間歇處理，其目的在于：保證系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)材料的完整性；使各系統(tǒng)的水最大限度的重復使用，減少廢水量；所排廢水低于所規(guī)定放射性水平和其它排放標準。壓水堆核電站廣泛采用的水處理技術(shù)包括機械過濾、膜分離、蒸發(fā)及離子交換等。核電站水處理技術(shù)簡介

1.機械過濾

(1)機械濾器的原理及應(yīng)用過濾是將懸浮在液體或氣體中的固體顆粒分離出來的一種工藝。其基本原理是在壓力差的作用下，懸浮體系中的液體或氣體透過可滲性介質(zhì)，固體顆粒為介質(zhì)所截留，從而實現(xiàn)液體和固體的分離。機械過濾設(shè)備可分為顆粒過濾器和纖維過濾器。前者過濾介質(zhì)為硬質(zhì)顆粒物，后者則采用彈性纖維為濾料。

1.機械過濾

(2)電磁過濾器的原理及應(yīng)用反應(yīng)堆一和二回路系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物85%以上的磁性Fe2O3或含有Fe2-xCoxO3固體懸浮物；而電磁過濾器是一種利用電磁吸附存在于水中的顆粒狀的磁性氧化鐵的過濾器所以電磁過濾器可主要用于去除水中具有磁性的金屬氧化物所形成的顆粒物質(zhì)等。由于永久磁鐵的磁性會隨著溫度的升高而不斷下降，所以電廠多采用電磁性過濾器。核電站水處理技術(shù)簡介2.膜分離所謂膜式指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相物質(zhì)，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質(zhì)作用，即膜應(yīng)有選擇透過性，膜可以使流體相中的一種或幾種物質(zhì)透過，而不允許其他物質(zhì)透過。要實現(xiàn)膜法分離物質(zhì)必須要有能量作為推動力，根據(jù)所給予能量的不同形式，膜法分離可分為3類：

1)以電動勢為推動力的方法有：電滲析和電滲透；

2)以壓力差為推動力的方法有：壓滲析和反滲透、超濾、微孔過濾；

3)以濃度差為推動力的方法有：擴散滲析和自然滲透。最常用的膜分離技術(shù)是電滲析，反滲透和超過濾，其次是擴散滲析、微孔過濾和自然滲析等。核電站水處理技術(shù)簡介2.膜分離膜分離處理放射性廢液優(yōu)點：（1）去污因子（DF）較高：某些核素，DF>1000；（2）體積減小因子（VRF）較高：一般可達到50左右；（3）影響因素少：不受廢水中懸浮固體、發(fā)泡劑或非放高濃鹽分的影響；（4）固液分離效果好：可去除溶液中的膠體或高分子組分。處理對象：（1）適于凈化沉淀過程的上清液及蒸發(fā)或離子交換過程無法處理的廢水；（2）對泥漿的脫水效果優(yōu)于沉降法和離心法，脫水后泥漿固含量可達30～40wt%。核電站水處理技術(shù)簡介2.膜分離（1）反滲透膜工作原理與應(yīng)用濃水淡水H2OP<π濃水淡水H2OP=π滲透平衡濃水淡水H2OP>π反滲透選擇性半透膜可截留離子物質(zhì)而僅透過溶劑，可廣泛用于各類鍋爐給水和純水制備，也有替代傳統(tǒng)蒸發(fā)法等核電站低放廢水處理趨勢；料液中可溶性固體含量不宜過高，達到5%~10%滲透壓過高，操作困難，能耗大；對可溶性無機固體脫出率95%~99.5%，對有機固體脫除率95%~97%。滲透核電站水處理技術(shù)簡介2.膜分離（2）電滲析工作原理與應(yīng)用適用領(lǐng)域可用于海水淡化、廢水的除鹽處理；特別適用于含放射性金屬離子的廢液處理等。電滲析是指以電動勢為推動力的膜分離技術(shù)方法，具體講是一種使用具有選擇透過性能的離子交換膜的滲析過程。核電站水處理技術(shù)簡介3.蒸發(fā)法

特點：去污系數(shù)較高，可達105~106；VRF蒸發(fā)取決于物料總固體含量，一般為~102蒸發(fā)中能耗較高，單效蒸發(fā)約1~1.5t蒸汽/m3廢水核電站水處理技術(shù)簡介核電站水處理技術(shù)簡介

3.蒸發(fā)法蒸發(fā)法處理含難揮發(fā)性放射性核素的廢水可以獲得很高而穩(wěn)定的去污系數(shù)和濃縮系數(shù)，但由于能耗較高，所以一般用于處理一些高放、中放廢液；新型高效蒸發(fā)器的研發(fā)對于蒸發(fā)法的推廣與應(yīng)用具有重大意義，包括壓縮蒸汽蒸汽發(fā)生器、薄膜蒸汽發(fā)生器、脈沖空氣蒸汽發(fā)生器等；應(yīng)用的類型主要有標準型、水平管型、強制循環(huán)型、升膜型、降膜型、盤管型等。由于蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的霧沫隨同蒸汽進入冷凝液，會降低去污系數(shù)，所以設(shè)置霧沫分離裝置十分必要，如旋風分離器、玻璃纖維填充塔、線網(wǎng)分離器、篩板塔、泡罩塔等。

項目蒸發(fā)器類型釜式蒸發(fā)器自然循環(huán)蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器優(yōu)點簡單可用蒸汽加熱或電加熱投資成本較低傳熱效率較高傳熱面積大滯留量少占地小熱交換效率高抗鹽析和結(jié)垢傳熱面積大滯留量少占地面積小處理量大缺點滯留量高和傳熱效率差傳熱面積小占地較大處理能力小投資較高投資高循環(huán)泵消耗能量多二次蒸汽凈化要求高適用對象小裝置批量處理較干凈液體易發(fā)泡溶液腐蝕性溶液大蒸發(fā)量易結(jié)晶產(chǎn)品腐蝕性溶液黏滯性液體大蒸發(fā)量常遇到的問題結(jié)垢和發(fā)泡控制操作條件改變升膜單元靈敏性降膜單元進料分配差管入口被鹽沉積物堵塞循環(huán)比預期差鹽析、腐蝕、沖蝕大常用蒸發(fā)器性能比較蒸發(fā)法存在的問題

1.霧沫夾帶：在蒸發(fā)器運行過程中，二次蒸汽中混雜有微小液滴和固體微粒，即所謂霧沫聚集現(xiàn)象。

2.結(jié)垢：當加熱含有重碳酸鹽或硫酸鹽的水溶液時，容易在設(shè)備表面產(chǎn)生硫酸鈣、硫酸鎂、硅酸鈣和硅酸鎂等硬垢及碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂等軟垢。3.腐蝕：金屬材料在熱的腐蝕介質(zhì)（酸、堿、氧化性）作用下，易發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕和穿晶腐蝕等現(xiàn)象。

4.爆炸：處理含有在強氧化條件下可能爆炸的有機物質(zhì)時，就可能發(fā)生劇烈反應(yīng)或爆炸的現(xiàn)象。4.離子交換法

離子交換技術(shù)應(yīng)用于核燃料循環(huán)和其他活動產(chǎn)生的放射性廢水處理已有多年歷史。在核電站中離子交換主要用于：一回路冷卻劑的凈化；一回路流出液處理；乏燃料水池水處理；蒸汽發(fā)生器排水去離子化；排放廢水處理；硼酸凈化與再循環(huán)等。核電站水處理技術(shù)簡介項目化學沉淀蒸發(fā)離子交換適用范圍可處理高鹽溶液，受油、洗滌劑、絡(luò)合劑影響低洗滌劑廢水低懸浮固體、低鹽、無非離子型活性組分廢水去污因子10~100(β-γ)，≥103(α)104~10510~104，102~103（平均）減容因子10~100(泥漿)102~104（干固體）取決于鹽含量102~104去除組分不同組分可選特種試劑比較廣泛不同組分選相應(yīng)交換劑與其他方法組合蒸發(fā)和超濾冷凝液可用離子交換處理蒸發(fā)或沉淀過程缺點泥漿需脫水，試劑有毒結(jié)垢、發(fā)泡、鹽析、腐蝕等有影響輻射及熱穩(wěn)定性差應(yīng)用類型濃集放射性核素濃集放射性及非放溶液去離子、去污離子交換法與幾種方法的比較6.2離子交換樹脂基礎(chǔ)知識6.2.1離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)及基團的引入1.離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)以常用的732樹脂為例，它是一種聚苯乙烯磺酸樹脂，其骨架是由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的。二乙烯苯的作用是通過它使苯乙烯聚合和交聯(lián)起來，所以稱為交聯(lián)劑，它在樹脂中的重量百分比稱為交聯(lián)度。商品樹脂常用“×”表示，如“×4”表示交聯(lián)度為4%。一般商品樹脂交聯(lián)度為8~10%。交聯(lián)度對樹脂的物理化學性質(zhì)及交換容量有顯著影響。離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)骨架活性基團交聯(lián)劑酸性基團堿性基團—SO3H—COOH—N+R3—NR2特殊基團聚苯乙烯樹脂酚醛樹脂只有聚苯乙烯樹脂在核工業(yè)獲得廣泛應(yīng)用凝膠樹脂5nm，大孔球狀樹脂20~100nm，粉末樹脂6.2.1離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)及基團的引入樹脂的網(wǎng)絡(luò)骨架6.2.1離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)及基團的引入2.離子交換基團的引入

6.2.1離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)及基團的引入樹脂名稱交換基團酸堿性化學式名稱陽離子交換樹脂-SO3-H+磺酸基強酸性-COO-H+羧酸基弱酸性陰離子交換樹脂R4N+OH-季胺基強堿性R3NH+OH-R2NH2+OH-R

NH3+OH-叔胺基仲胺基伯胺基弱堿性向聚合體骨架上引進各種基團，就可以得到不同性能的離子交換樹脂。6.2.2離子交換樹脂的主要物理性能1.外形和顆粒度樹脂顆粒度大小對樹脂的交換能力、凈化效率、壓降以及水流分布的均勻性等都有影響。

常用樹脂為16~50目，即0.3~1.2mm。2.溶脹性和含水率樹脂遇水后體積增大的現(xiàn)象稱為樹脂的溶脹，溶脹率即指樹脂層浸入水中后體積變化的百分比。

強酸或強堿性樹脂的溶脹率可達5~20%。強酸性陽離子交換樹脂交換時溶脹率：H+>Li+>NH4+>K+強堿性陰離子交換樹脂交換時溶脹率：OH->HCO3-≈CO32->SO22->Cl->NO3-3.熱穩(wěn)定性和機械強度溫度對樹脂機械強度和交換容量有很大影響，溫度過高易使交換基團分解，溫度過低樹脂的強度降低。保存溫度不得低于零度。樹脂的交聯(lián)度越大，機械強度越好。正常使用時，樹脂會發(fā)生磨損破碎，年損耗率一般為3~7%。使用時應(yīng)設(shè)置后置過濾器。6.2.2離子交換樹脂的主要物理性能6.2.3離子交換機理1.離子交換原理

RH+M+→RM+H+ROH+N-→RN+OH-RA±+B±→RB±+A±的交換過程2.離子交換樹脂的選擇性在低濃度水溶液中，交換離子電荷越大越易被樹脂吸附：

H4+

>Al3+

>Ca2+>Na+PO43->SO42->NO3-低濃度水溶液中，相同電荷的離子，水合半徑越小，或離子的水合能越小，就越容易被交換吸附。Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+Ra2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Be2+

I->Br->Cl->F-

隨著溫度或濃度增高，同價離子交換勢的差別逐漸縮小。6.2.3離子交換機理6.2.4離子交換樹脂的交換容量與凈化效率1.離子交換樹脂的交換容量a.總交換容量又稱全交換容量，表示離子交換樹脂的交換基團全部起交換反應(yīng)時的交換能力。b.工作交換容量又叫穿透容量，表示離子交換樹脂在工作條件下達到一定失效程度時所表現(xiàn)出的交換能力。

工作交換容量受樹脂類型、粒度、原水水質(zhì)、出水水質(zhì)的終點控制、交換運行流速、樹脂層高度、再生方式和再生條件等因素影響，一般只能達到全交換容量的60%~70%，

工作交換容量與總交換容量之比叫做樹脂利用率。

2.離子交換的凈化效率和去污因子流經(jīng)樹脂床后溶液中核素被去除的份額叫做離子交換樹脂床的交換效率；樹脂床進出料液中特定核素的濃度或放射性強度之比定義為去污因子，包括瞬時去污因子和平均去污因子。

C1、C2—樹脂床進出口溶液中核素濃度，或進出口料液的比放射性活度的大小6.2.4離子交換樹脂的交換容量與凈化效率6.3離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型與應(yīng)用6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型1.交換基團轉(zhuǎn)型原理陽樹脂出廠商品一般為鈉型，陰樹脂為氯型，不能直接作為冷卻劑凈化之用。通常陽樹脂應(yīng)轉(zhuǎn)為H型，但當冷卻劑含有pH控制劑時，則應(yīng)轉(zhuǎn)為相應(yīng)的控制劑型式，如轉(zhuǎn)為7Li+型或NH4+型等。這樣，當冷卻劑通過時，其中pH控制劑就不會被截留，而且樹脂在去除雜質(zhì)離子的同時會放出相應(yīng)的堿離子。同樣，陰離子交換樹脂則應(yīng)由氯型轉(zhuǎn)為OH型，運行過程中陰樹脂能夠吸附冷卻劑中硼酸，逐漸轉(zhuǎn)變成硼酸型。6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型2.轉(zhuǎn)型工藝要點

NaCl浸泡有助于去除樹脂中機械雜質(zhì)，而且對以后的酸、堿處理過程中樹脂的膨脹起到緩沖作用；堿洗的目的在于去除樹脂中的有雜質(zhì)；酸洗可以去除高價金屬離子；酸堿洗滌液濃度一般為1N，流速宜控制在2~4個床體積/小時。1)預處理6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型2.轉(zhuǎn)型工藝要點1)H+型強酸性陽離子交換樹脂動態(tài)轉(zhuǎn)型2)OH-型強堿性陰離子交換樹脂動態(tài)轉(zhuǎn)型6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型2.轉(zhuǎn)型工藝要點轉(zhuǎn)型流速不宜太快，一般為1~2個床體積/小時，或1~3m/h；陰樹脂直接用NaOH溶液轉(zhuǎn)型的效率較低，可先用0.5N碳酸鈉或碳酸氫鈉進行處理，再用0.1N氫氧化鈉溶液進行轉(zhuǎn)型；轉(zhuǎn)型后需用電導率小于10微姆/厘米的去離子水洗滌，直至流出液接近中性；OH-型樹脂易吸收空氣中的CO2，轉(zhuǎn)型結(jié)束后若不立即使用，應(yīng)置于惰性氣氛下保存，或使用前再用NaOH溶液處理一下。6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型2.轉(zhuǎn)型工藝要點3)Li+型陽離子交換樹脂的靜態(tài)轉(zhuǎn)型將轉(zhuǎn)型完畢的氫型樹脂直接用0.1~0.2N的氫氧化鋰溶液中和，可以將其轉(zhuǎn)為鋰型。由于兩相中和反應(yīng)速率很快，所以通常不必采用動態(tài)轉(zhuǎn)型工藝，在靜態(tài)下即可完成，轉(zhuǎn)型率可達99%；為減少堆內(nèi)氚的產(chǎn)生，轉(zhuǎn)型用的LiOH試劑中，7Li豐度應(yīng)在99%以上；轉(zhuǎn)型后用去離子水漂洗至洗出液中Li濃度小于50mg/L。4)硼型陰離子交換樹脂的靜態(tài)轉(zhuǎn)型

與上述Li+型樹脂的轉(zhuǎn)型過程類似，只是轉(zhuǎn)型所用的中和劑為硼酸溶液。6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型3.離子交換樹脂的再生處理(1)離子交換基團再生原理吸附飽和而失效的樹脂通常采用化學藥劑法(也稱酸堿法)進行再生處理；將一定濃度的酸、堿溶液分別加入失效的陽、陰離子交換樹脂，因再生液中的H+或OH-離子濃度較高，具有更高的交換勢，可以將樹脂上吸附的其它離子置換下來，取而代之的是H+或OH-離子，使樹脂重新具有交換水中陽、陰離子的能力。由于各種因素的影響，要想將樹脂上所吸附的離子全部置換下來的難度很大，因而樹脂再生后的交換容量往往會有所降低。6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型3.離子交換樹脂的再生處理(2)再生工藝離子交換樹脂在生產(chǎn)中再生均采用動態(tài)再生法，一般是在交換柱或再生柱中進行；復床離子交換系統(tǒng)中，通常使用順流、分流、逆流和串聯(lián)四種再生方式：6.3.1離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型3.離子交換樹脂的再生處理(2)再生工藝

順流再生：再生液的流動方向與制水時水的流動方向一致；逆流再生：再生液的流動方向與制水時水的流動方向相反，可節(jié)約大量酸堿再生液；分流再生：再生液上下部進入，廢液從中部集水裝置排出，兼有逆流再生效率高和順流再生易操作的特點，可獲得較好的再生效果；串聯(lián)式再生：適用于兩只陽床或兩只陰床串聯(lián)運行的場合，對于每個交換柱可用算劉或逆流方式再生。

樹脂再生后需用去離子水進行清洗至中性。6.3.2離子交換樹脂在水處理中的應(yīng)用1.純水制備中離子交換原理

離子交換法制取純水的原理，就是用離子交換樹脂的離子交換作用，將水中的各種離子除去或減少到一定程度。純水的制取必須要使用陽、陰兩種離子交換樹脂，而且不能使用鹽型樹脂，應(yīng)該使用游離酸、堿型樹脂：RSO3H+KNO3RSO3K+HNO3

RNOH+HNO3RNNO3+H2O通過上述兩個交換反應(yīng)，就把水中原有的KNO3全部除去，而產(chǎn)物是H2O，沒有引進其他離子。

純水制備就是根據(jù)上述離子交換的原理而實現(xiàn)的。6.3.2離子交換樹脂在水處理中的應(yīng)用2.冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)離子交換原理(1)RLi型樹脂交換原理RSO3Li+M+RSO3M+Li+(2)RB-型樹脂交換原理RNBO3+N-RNN+BO3-(3)RH型樹脂除Li的交換原理RSO3H+Li+RSO3Li+H+(4)ROH型樹脂除B的交換原理RNOH+BO3-RNBO3+OH-

實際上冷卻劑中不是只有某一種陽離子M+，或某一種陰離子N-，所以要較上述過程復雜得多。6.3.2離子交換樹脂在水處理中的應(yīng)用3.核級離子交換樹脂性能用于放射性廢水處理的核級樹脂因工作條件的特殊性決定其必須滿足的條件：1)出水水質(zhì)純度高；2)對pH變化不敏感；3)穩(wěn)定性好，耐熱、耐輻照、機械強度高、磨損率低；4)雜質(zhì)含量低、顆粒度均勻、轉(zhuǎn)型率高。一回路冷卻劑中單個放射性核素的濃度還不到μg/kg級水平，其行為十分復雜，除了以離子態(tài)形式存在外，還可以其他多種形式出現(xiàn)，所以：非離子態(tài)核素的存在是離子交換系統(tǒng)放射性泄露的原因；酸性條件更有利于水體的凈化；某些離子態(tài)核素在樹脂床流出液中出現(xiàn)是因為放射性衰變所致；某些核素在離子狀態(tài)下被樹脂所截留，轉(zhuǎn)化為其它形態(tài)時又可能解吸下來。6.4放射性核素的離子交換過程行為6.5.1冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)1.冷卻劑的循環(huán)凈化目的：1）不斷去除冷卻劑中的放射性物質(zhì)；2）維持合適的冷卻劑水質(zhì)，包括鋰離子和硼酸濃度等；3）在反應(yīng)堆停堆換料時凈化換料水池池水。

6.5水處理系統(tǒng)6.5.1冷卻劑循環(huán)凈化系統(tǒng)2.流程通常，凈化流量選擇主回路流量的0.1％，對一座百萬千瓦級的壓水堆來說，約在10～20噸/小時，以使所有冷卻劑能在一天內(nèi)得1～2次凈化。6.5.2系統(tǒng)組成及其各部性能系統(tǒng)組成(1)前置過濾器；(2)鋰型和硼酸型混合離子交換器；(3)除鋰離子交換器；(4)除硼離子交換器；(5)噴霧除氣系統(tǒng)。6.5.3除鹽水處理系統(tǒng)1.水處理的目的與意義天然水中含有各類雜質(zhì)，無法滿足現(xiàn)代電廠對補給水的要求，即便是凈水廠來的化學水，也因含有各種離子而需要凈化處理，去除里面的鹽類物質(zhì)，使之達到除鹽水的技術(shù)規(guī)范要求。6.5.3除鹽水處理系統(tǒng)2.系統(tǒng)流程、設(shè)備組成及各部功能

某核電廠除鹽水處理工藝流程圖(1)反滲透預處理系統(tǒng)包括雙濾料過濾器、活性炭過濾器、保安過濾器等。

雙濾料過濾器：主要是用于對化學來水進行預處理，去除其中的懸浮物、降低濁度盡可能減輕對反滲透膜的污染和堵塞；活性炭過濾器：降低水中懸浮物、有機物，去除余氯，防止下游的反滲透設(shè)備和離子交換樹脂受到有機物的污染、余氯的氧化降解，提高設(shè)備性能并延長使用壽命；保安過濾器：繼續(xù)去除水中的懸浮物、降低水的SDI。(2)反滲透系統(tǒng)反滲透裝置除鹽是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑和溶質(zhì)進行分離的過程，能夠使下游的離子交換樹脂負荷減輕90%以上，大大減少樹脂的再生頻度。

同時反滲透膜還可以去除一般處理方法不易除去的水中微粒、有機物質(zhì)、膠體物質(zhì)、鐵、二氧化硅等物質(zhì)，對減輕樹脂的污染、提高樹脂床的出水水質(zhì)都有良好的作用，從而可大大提高對源水水質(zhì)變化的適應(yīng)性和出水水質(zhì)的可靠性。(3)離子交換系統(tǒng)主要由陽床、除氣器、陰床及補充混床所組成。

陽床：裝填有強酸性陽離子樹脂，水中的陽離子與樹脂上的活性交換基團(H+)發(fā)生交換反應(yīng)而被截留下來；除氣器：經(jīng)過陽床交換反應(yīng)后，水中所有陽離子都變成了H+，并形成易分解的H2CO3等，通過除氣器用空氣將水中的H2CO3以CO2形式趕出，降低陰床的處理負荷；

陰床：陰樹脂上的活性交換基團(OH-)與水中剩余的陰離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而去掉水中的陰離子。補水混床：裝填有強酸陽離子交換樹脂、強堿陰離子交換樹脂和惰性樹脂?；齑驳淖饔眠M一步進行深度除鹽，得到符合要求的除鹽水。6.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收1.反應(yīng)堆排水的來源反應(yīng)堆的停閉和啟動補后備反應(yīng)性的降低反應(yīng)堆負荷變化反應(yīng)堆換料或檢修排水主回路系統(tǒng)的泄壓、引漏1.反應(yīng)堆排水的來源1）反應(yīng)堆的停閉和啟動補償多普勒效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化；補償冷卻劑(慢化劑)溫度效應(yīng)引起的反應(yīng)性變化；補償中子吸收截面很高的裂變產(chǎn)物135Xe和149Sm引起的反應(yīng)性變化；由維持足夠的停堆深度到對啟動所需的反應(yīng)性變化。反應(yīng)堆停堆或啟動時向反應(yīng)堆加入硼酸或清水（排水）的量為：6.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收1.反應(yīng)堆排水的來源2）補償后備反應(yīng)性的降低圣奧諾弗萊核電站冷卻劑硼濃度變化及排水量6.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收1.反應(yīng)堆排水的來源3）反應(yīng)堆負荷變化頻繁調(diào)節(jié)冷卻劑中硼濃度4）反應(yīng)堆換料或檢修

排水量與檢修次數(shù)等有關(guān)5）主回路系統(tǒng)的泄壓、引漏

主回路超壓，穩(wěn)壓器泄壓閥開啟；法蘭、泵閥密封處泄露冷卻劑。6.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收排水原因年排水量(m3)假設(shè)條件負荷跟蹤14440在一個換料周期的85%的時間內(nèi)每天有下列負荷變化:12小時滿功率3小時內(nèi)滿功率降至半功率6小時在半功率下運行3小時由半功率提升到滿功率反應(yīng)性補償要求的冷卻劑硼濃度降低1138硼濃度由1190mg/L降至換料前的10mg/L堆啟動要求的冷卻劑硼濃度降低1225一年內(nèi)四次相等時間間隔的冷停堆及啟動其它397合計172006.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收2.硼的回收年處理量為17200米3的堆排水，平均硼濃度700ppm(硼酸濃度為4200ppm)，每年可回收硼酸72噸。所以，通常把這個系統(tǒng)稱為硼回收系統(tǒng)。包括堆排水處理和硼水分離兩種功能。6.5.4反應(yīng)堆排水處理與硼的回收1.硼回收系統(tǒng)的功能為堆排水提供足夠的貯存容量；去除堆排水中的放射性物質(zhì)及其他雜質(zhì)；為堆的運行再生補給水和濃硼酸。2.硼回收系統(tǒng)組成與各部功能堆排水貯存和輸送單元凈化單元硼水分離單元6.5.5硼的回收系統(tǒng)2.硼回收系統(tǒng)組成與各部功能1）堆排水貯存和輸送單元通常堆排水貯槽的容量取一回路冷卻劑總體積的2.5倍以上，可容納接連兩次停堆啟動的排水。2)凈化單元

前置過濾器去除不溶性顆粒雜質(zhì)

H+型陽樹脂床去除Cs、Mo、Y及pH添加劑陽離子

后過濾器防止破碎樹脂流出的

除氣系統(tǒng)去除占冷卻劑放射性90％以上的裂變氣體，除氣效率103以上。3）硼水分離單元硼水分離并最終獲得合格的再生補給水和濃硼酸。6.5.5硼的回收系統(tǒng)3.硼酸的熱再生

硼熱再生法不能完全代替充水或充濃硼酸的調(diào)硼方法?？刹捎贸渌c硼熱再生綜合調(diào)硼法。

強堿型樹脂對硼酸的吸附容量隨溫度而變，在低溫下的吸附容量高于高溫下的吸附容量。6.5.6放射性廢水的處理1.放射性廢水概況與處理原則反應(yīng)堆運行過程中會產(chǎn)生各類放射性廢水；不同活度的廢水處理方法不同，其主要原則就是將放射性物質(zhì)從水體中分離出來，避免其對環(huán)境造成污染和危害；核電站排水除進行活度的控制外，還進行總量控制。6.5.6放射性廢水的處理2.一回路廢水的處理廢水來源體積，m3/a廢水放射性與冷卻劑放射性的比值安全殼地坑輔助廠房地面疏水實驗室廢水取樣廢水其它31.721953837.87571.00.10.0021.00.01以上總計1589淋浴，洗衣房等10-4壓水堆核電站一回路廢水量和比較6.5.6放射性廢水的處理

對放射性較高的設(shè)備排水、取樣廢水和輔助設(shè)備泄漏水，采用過濾、蒸發(fā)處理，必要時，將二次蒸汽冷凝液再經(jīng)一次離子交換。

對各種放射性水平較低的地面沖洗水，放射性輸送容器的洗滌水，可采用過濾和離子交換法處理，必要時也可送去蒸發(fā)處理。廢水處理系統(tǒng)應(yīng)具備較為靈活多樣的工藝手段和高度的凈化能力，根據(jù)原水水質(zhì)和放射性水平的不同，采用不同的處理方法。2.一回路廢水的處理3.二回路放射性廢水的處理6.5.6放射性廢水的處理廢水來源年產(chǎn)生量，m3可能達到的放射性，Bq/L汽輪機廠房地坑水(主要來源于泄露蒸汽的冷凝液，其量為5加侖/分)7950I1.65×102Mo37.0Cs26.9凝水離子交換再生廢液3300I2.78×106Mo7.4×105Cs7.77×105蒸汽發(fā)生器排污水(排污量40m3/小時)240000I6.69×106Mo1.44×105Cs1.15×105二回路取樣水蒸汽發(fā)生器排污冷凝液蒸汽發(fā)生器補水62631.763.4同蒸汽發(fā)生器排污水同汽輪機冷凝水同汽輪機冷凝水二回路廢液量和放射性水平3.二回路放射性廢水的處理

二回路水處理是現(xiàn)代核電站降低經(jīng)由廢水向環(huán)境排放放射性核素的關(guān)鍵：蒸汽發(fā)生器排污水和離子交換再生水水量大，再生廢液組成復雜，處理很困難；常用的處理方法有樹脂粉末過濾法、離子交換樹脂法、反滲透法、蒸發(fā)法等；膜式