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技術(shù)文章

在核電站中采用先進的膜脫氣技術(shù)實現(xiàn)輻射源項的削減和腐蝕控制

2013-12-11 22:17:32 來源：孫工

在核電站中采用先進的膜脫氣技術(shù)實現(xiàn)輻射源項的削減和腐蝕控制
核電站的水系統(tǒng)的溶解氣體控制，包括初級水儲罐和二次儲水箱，對于減少輻射源項（定義作為釋放放射性物質(zhì)）是至關(guān)重要的�？刂迫芙獾臍怏w，還可有助于減少無用的放射性核素的形成，如 114C 和氧化鈷60Co 的形成，同時減輕初級水應(yīng)力腐蝕開裂（PWSCC）。
碳，氮和氧分子的同位素的中子誘發(fā)反應(yīng)產(chǎn)生14C核素。由于這些元素存在于核反應(yīng)堆的燃料，包層，冷卻劑，慢化劑和結(jié)構(gòu)材中，在工藝用水脫除溶解的氣體，可以減少形成的14C核素。
反應(yīng)器內(nèi)的中子和鋼的合金成分反應(yīng)產(chǎn)生60Co和58Co核素。當(dāng)60Co暴露于水的反應(yīng)器中的溶解氧時就會形成氧化鈷-60。降低反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（冷卻水系統(tǒng)）中的溶解氧的濃度降低，可以幫助減少反應(yīng)器產(chǎn)生這些腐蝕產(chǎn)物。
CRUD（腐蝕相關(guān)不明的沉積物），如60/58CoNiFe2O3，被稱為是核電廠產(chǎn)生輻射的
主要原因。應(yīng)該去除這種類型的腐蝕物，以減少員工在裝置大修期間和退役所招受的輻射。降低反應(yīng)器中的給水儲箱（RMWST）的二次水箱（RWT）的溶解氧的濃度，可以降低生產(chǎn)這些放射性腐蝕產(chǎn)物。
在正常工作條件下,核電廠產(chǎn)生的各種放射性核素。雖然核電廠的設(shè)計，已經(jīng)包含遏制和減少氣態(tài)放射性核素釋放到環(huán)境中，只有少量放射性排放出系統(tǒng)外。有些核素通常由氣態(tài)排出。少量的14C通過正常的污水氣體排放路徑被排出，如14CO2和14CH4以化學(xué)形式由工廠通風(fēng)管排出。由于14C核素的半衰期長，（5730年），同位素會在環(huán)境中存在很長一段時間，從而被吸收到細(xì)胞中的植物和動物。
*近，一些核電廠在其供水系統(tǒng)中安裝的Liqui-Cel膜脫氣系統(tǒng)以去除水中溶解的氣體，從而減少放射性核素的形成。這可保護操作者及環(huán)境。Liqui-Cel®膜脫氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，里面的植物，由于其外形小巧和靈活的系統(tǒng)設(shè)計，幾乎可以安裝在任何地方。
Liqui-Cel®膜技術(shù)
Liqui-Cel 脫氣膜使用微孔中空纖維膜在液體中脫除氣，或把氣體加入液體。氣體流過膜的一側(cè)和液體的另一側(cè)。因為膜是疏水性的，只有氣體可以穿過的微孔。
施加真空或使用惰性吹掃，從而降低氣體的分壓, 來達(dá)到液體中的溶解氣體很容易地進入中空纖維膜壁微孔中。這樣氣體被真空抽走。
核電廠脫氣膜的應(yīng)用
反應(yīng)堆給水儲罐
反應(yīng)堆給水儲罐（RMWST）通常采用儲水囊或儲罐浮盤來防止空氣進入水箱。有些工廠使用的的氮氣鼓泡工藝中來脫除水箱中的溶解氧。這些技術(shù)不能完全防止空氣進入水箱，同時還會增加在水中的溶解的氮氣濃度。給水系統(tǒng)把水送到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS），以控制反應(yīng)。初級水箱中的溶解氮和氧會增加14C和腐蝕相關(guān)不明的沉積物CRUD形成。System Diagram with Liqui-Cel®Degassing System Installed in a B膜組件有效地除去初級水箱的給水系統(tǒng)的溶解的氧和氮的量。水可以通過的脫氣膜系統(tǒng)進行循環(huán)，或直接進入反應(yīng)器中的給水儲箱(RMWST), 或水通過單級脫氣系統(tǒng)，然后再轉(zhuǎn)換回反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)(RCS)。
硼酸回收系統(tǒng)
在壓水反應(yīng)堆（PWR）廠, 硼酸用來控制反應(yīng)堆功率。在硼酸化和稀釋過程，大量的稀釋水存儲在緩沖罐。大多數(shù)核電廠采用的硼酸蒸發(fā)器回收硼。當(dāng)發(fā)電廠運行硼酸回收系統(tǒng)，硼酸回收冷凝器的水將泵回反應(yīng)堆給水儲罐(RMWST)。此冷凝水導(dǎo)致溶解的氧和氮的濃度略有升高, 從而導(dǎo)致形成含有14C 和腐蝕產(chǎn)物。為了緩解這個問題, Liqui-Cel 脫氣膜安裝用于降低裝冷凝水溶解的氧氣和氮氣。

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