Speaker
Description
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ
ТЯЖЕЛОВОДНЫХ СИСТЕМ РЕАКТОРА ПИК
Воронина Т.В., Фридман С.Р.
НИЦ «Курчатовский институт — ПИЯФ», г. Гатчина, Россия
В Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» вводится в эксплуатацию высокопоточный исследовательский реактор ПИК, в состав которого входят два тяжеловодных контура: тяжеловодного отражателя и жидкостного регулирования. Оба контура являются системами, важными для безопасности, поэтому вопрос организации их оптимального водно-химического режима актуален. Это связано с тем, что наиболее частой причиной неплановых остановов ядерных установок является коррозионное повреждение оборудования, обусловленное отклонениями в поддержании водно-химического режима. Обязательным условием обеспечения водно-химического режима является достоверный и оперативный химический контроль теплоносителя. Такой контроль может быть организован только в безотборном автоматическом онлайн-режиме с учётом физико-химических особенностей тяжёлой воды (D2O).
При нормировании химических показателей тяжеловодных теплоносителей необходимо учитывать физико-химические особенности D2O. Масса ее молекулы на 11% превышает массу молекулы лёгкой воды (Н2О). Это приводит к различиям в их физических, химических и биологических свойствах. Ионное произведение (константа ионизации) свидетельствует, что тяжелая вода слабее ионизирована, чем легкая.
В результате, нейтральный показатель рD для тяжелой воды равен 7,4. Подвижность (предельная молярная проводимость) ионов тяжелой воды D+ и ОD– в 1,4 раза ниже, чем подвижность ионов легкой воды Н+ и ОН–. Следовательно, удельная электропроводность тяжелой воды будет ниже, чем легкой. Растворимость солей в тяжёлой воде ниже, чем в лёгкой.
На фотометрические и титриметрические измерения таких химических показателей воды, как массовая концентрация железа, алюминия и меди, окисляемость и общая жесткость, различия между тяжелой и лёгкой водой не влияют. При кондуктометрических и потенциометрических измерениях электропроводности и показателя рD необходимо учитывать особенности тяжелой воды. Лабораторный контроль D2O должен быть организован на специально выделенном для этих целей оборудовании (кондуктометре, рН-метре, хлоридомере и др.), а градуировку приборов контроля необходимо выполнять на тяжелой воде.
Опыт химического контроля теплоносителей реактора ПИК позволяет утверждать, что между контролируемыми химическими показателями существуют корреляции (например, между прозрачностью и концентрацией продуктов коррозии), что также необходимо учитывать при нормировании.
Для автоматизации химического и изотопного контроля D2O на реактора ПИК разработана автоматизированная система пробоотбора и анализа тяжёлой воды. В отличие от существующих легководных систем автоматического химического контроля эта система обеспечит возврат тяжелой воды обратно в контур тяжеловодного отражателя. В онлайн-режиме будут контролировать восемь показателей тяжёлой воды: концентрацию дейтерия, объёмную активность трития, удельную электропроводность, показатель рD, концентрацию растворённого кислорода и водорода, мутность и концентрацию хлорид-ионов. В настоящее время система автоматизированного контроля изотопного и химического состава тяжёлой воды смонтирована и вводится в эксплуатацию.
В связи с использованием в тяжеловодном отражателе реактора одновременно алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей для контроля коррозионного состояния конструкционных материалов контура созданы методики и организованы лабораторные испытания (в течении 6 500 часов), которые позволили оценить скорость общей коррозии и скорость роста питтингов, имеющихся на поверхности алюминиевых сплавов.
Комплекс мер, разработанный на реакторе ПИК для тяжеловодных теплоносителей (нормы, автоматизированная система химического и изотопного контроля, и коррозионные эксперименты) обеспечивают их безопасную эксплуатацию.
| Section | Energy and materials science (Section 2) |
|---|
