富集硼酸对压水堆一回路腐蚀产物沉积的影响研究

发布时间：2021-06-30 07:14

　　在压水堆核电厂中,通常在冷却剂添加天然硼酸来控制剩余反应性。在寿期初,硼浓度相对较高,特别是在核电厂实施长循环燃料管理后,较高的硼（硼酸）浓度会降低一回路的pH并增加一回路管道和设备的腐蚀速率,腐蚀产物的增加会降低燃料元件与冷却剂之间的传热效率,同时增加核电厂的辐射风险。国外研究发现,在核电厂反应堆中采用富集硼酸可以改善一回路水化学条件,抑制包壳材料的腐蚀,并降低腐蚀产物的活化和迁移。本文开展了富集硼酸对压水堆一回路腐蚀产物沉积的影响研究,通过提高10B的富集度,对一回路腐蚀产物在燃料元件上沉积质量,以及在管道和设备上沉积的活化腐蚀产物活度的影响进行了分析。研究表明,适当提高10 B的富集度,会降低沉积在燃料元件上的腐蚀产物的总质量,有助于燃料元件包壳与冷却剂之间热交换,减少功率损失;同时,随着10 B的富集度的提高,也会降低沉积在管道和设备上的活化腐蚀产物的活度,从而有助于降低核电厂的辐射剂量。 

【文章来源】：中国核电. 2020,13(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

PACTOLE程序中模拟的物理化学现象

图2为目前国内常用的硼锂协调曲线，通过硼锂协调曲线可以得出不同硼浓度下的锂浓度或pH。初始硼浓度随10 B富集度的变化见表1。从表1中可以看出，随着10 B富集度的提高，硼浓度逐渐降低。在10 B富集度达到30%后，寿期初冷却剂的pH已达到7.0。根据不同的水化学条件，再通过PACTOLE程序对一回路系统中不同区域的腐蚀产物进行分析计算，并研究不同的10B富集度对沉积在燃料元件上的腐蚀产物的质量及沉积在管道和设备上的活化腐蚀产物的活度的影响。2.3 计算结果及分析

通过计算，得出在燃料元件上的沉积物总质量与10B富集度的关系见图3。从图3可以看出，当10 B富集度提高后，在燃料元件上沉积的腐蚀产物的总质量逐渐降低，当富集度提高到40%后，变化趋势逐渐平缓。即适当提高10 B的富集度对腐蚀产物在燃料棒的沉积有一定的抑制作用，且在10 B富集度为40%左右效果最为明显，这是因为，根据核电厂运行经验，通常将7.2设为冷却剂pH的目标值，当10 B富集度在40%时，寿期初冷却剂的pH值基本达到了7.2，而随着10B富集度的持续提高，冷却剂的pH在寿期初就维持在7.2。采用富集硼酸可减少腐蚀产物在燃料元件表面的沉积，有助于燃料元件包壳与冷却剂之间热交换，减少功率损失，同时减少AOA，提高反应堆安全性。沉积物中主要的元素随10 B的变化关系见图4，可以看出沉积的主要元素为Fe和Ni，这主要是因为这两种元素为一回路系统管道和设备构成材料的组要成分，且这两种元素沉积的质量随10B富集度的升高而逐渐降低，对其他两种元素（Cr和Mn）沉积质量的影响相对较小。


本文编号：3257298