CN116246810A - 一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***及方法 - Google Patents

一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***及方法 Download PDF

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赵喜寰
李中华
陈全利
刘远良
张一博
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张崇山
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Abstract

本发明属于核电厂换料大修期间一回路放射性阴离子源项控制技术领域，具体涉及一种核电厂放射性阴离子Sb‑124核素净化***及方法，该***包括：一回路主管道、反应堆特排水***、化学和容积控制***除气器、一回路冷却剂暂存***，一回路主管道经反应堆特排水***与化学和容积控制***除气器连接，化学和容积控制***除气器与一回路冷却剂暂存***连接，进行Sb‑124核素的净化，一回路冷却剂暂存***与一回路主管道连接，实现Sb‑124核素的闭式循环净化。本发明能欧实现降低一回路Sb‑124辐射源项，减少检修区域辐射水平，降低人员辐射受照剂量。

Description

一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***及方法
技术领域
本发明属于核电厂换料大修期间一回路放射性阴离子源项控制技术领域，具体涉及一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***及方法。
背景技术
一直以来，核电厂主要通过控制镍和钴源项来降低辐射场，然而根据资料显示，在对Co-58和Co-60进行控制之后，一些核电厂停堆后辐射场的主要贡献者转变为Sb-124等阴离子核素，其活度在一回路总γ活度中占比达到了30％以上。通过对Sb-124核素特性进行分析，发现Sb-124半衰期为60.2d，与Co-58半衰期接近，且在相同放射性活度水平下，1m处Sb-124产生的γ辐射水平是Co-58的1.6倍，对核电厂集体剂量控制带来了严重的挑战和困难。
目前VVER型压水堆核电机组换料大修期间的辐射源项控制主要是在机组下行阶段(一回路弱碱性、氢环境)通过投运除盐床阳树脂去除一回路阳离子形态的放射性核素，但是VVER机组净化***未设置机械过滤器且实施窗口主要是在一回路密封状态下开展，因此VVER机组Sb-124核素的净化方式效果不佳，不利于降低检修工作人员的受照剂量。除此之外，长时间投用除盐床阳树脂净化一回路介质放射性，容易造成一回路介质中硫酸根升高，增加后续机组启堆阶段一回路水质调节的实际。
因此，如何提供一种能够在机组换料大修期间净化去除一回路放射性阴离子Sb-124的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***及方法，该方法通过在Sb-124释放窗口期间利用多种工艺***的组合运行，并在一回路降压和停堆期间利用不同的时间窗口来实现降低一回路Sb-124辐射源项，以减少检修区域辐射水平，降低人员辐射受照剂量。
实现本发明目的的技术方案：
一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，所述***包括：一回路主管道、反应堆特排水***、化学和容积控制***除气器、一回路冷却剂暂存***，一回路主管道经反应堆特排水***与化学和容积控制***除气器连接，化学和容积控制***除气器与一回路冷却剂暂存***连接，进行Sb-124核素的净化，一回路冷却剂暂存***与一回路主管道连接，实现Sb-124核素的闭式循环净化。
所述***还包括化学和容积控制***上充阀门，一回路冷却剂暂存***经化学和容积控制***上充阀门与一回路主管道连接。
所述一回路冷却剂暂存***包括：一回路冷却剂暂存***输水泵、一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器，化学和容积控制***除气器经一回路冷却剂暂存***输水泵依次与一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器连接。
所述化学和容积控制***上充阀门安装于一回路冷却剂暂存***树脂捕集器下游，一回路冷却剂暂存***树脂捕集器经化学和容积控制***上充阀门与一回路主管道连接。
一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，所述方法包括：
步骤1：确认机组状态为维修冷停堆，一回路已与大气连通；
步骤2：对反应堆特排水***阀门安装脉冲控制；
步骤3：检查涉及***的设备状态，并进行运行验证，确保设备可用；
步骤4：评估过滤器树脂净化容量；
步骤5：启动一回路冷却剂暂存***输水泵；
步骤6：脉冲打开反应堆特排水***阀门，控制下泄流量；
步骤7：通过调节阀维持化学和容积控制***除气器液位稳定；
步骤8：进行一回路化学取样，分析当前Sb-124放射性活度At并与设定的净化目标A0行比对，比对方如下：
a)若At＞A0，则执行步骤6操作，并增加下泄流量；
b)若At＜A0，则执行步骤9操作；
步骤9：持续净化一回路介质，期间监视一回路液位，跟踪一回路Sb-124及其他腐蚀活化产物净化效果，并评估树脂床净化效率；
步骤10：跟踪机组状态，在进行反应堆解密封并吊出反应堆顶盖前停止净化，停运泵组，恢复***阀门状态，使***设备恢复安全备用状态，净化结束。
所述步骤4中过滤器树脂净化容量的计算公式为：C剩＝C0-C用，
式中，C剩表示过滤器树脂当前可使用净化容量，C0表示过滤器树脂初始净化容量，C用表示过滤器树脂已使用净化容量。
所述步骤6中控制下泄流量为4kg/s。
所述步骤8中若At＞A0，增加下泄流量至5kg/s。
本发明的有益技术效果在于：
1)本发明方法充分利用了现有***设备，通过工艺组合、改变***设备状态、新找到一回路介质净化路径，不需要改造或额外增加设备。
2)本发明方法创造了VVER机组在换料大修期间对阴离子Sb-124核素的去除工艺和方法。
3)本发明方法不需要占用大修关键路径，也不影响主***的隔离，具有与大修工作计划较好的匹配度。
4)本发明方法除了对一回路放射性阴离子Sb-124具有较高的去除效果外，对其它阴离子，如I也有很好的去除效果。
5)本发明方法可以有效解决传统源项控制技术导致一回路硫酸根升高的问题，并能够对硫酸根进行有效去除。
6)本发明方法不会导致废气、废液、浓缩液和蒸残液的增加，具有较好的环保性。
7)本发明方法进一步降低了一回路放射性源项和工作区域的辐射水平。
附图说明
图1为本发明所提供的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***工艺流程图；
图2为本发明所提供的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
现有核电厂换料大修期间一回路放射性源项净化去除技术和方法存在以下不足：在反应堆换料停运期间，一回路介质中氧含量等水化学条件、热通量和压力发生变化，一回路相关***设备表面沉积的Sb-124大量释放，但是核电厂现有的源项净化去除技术无法对Sb-124进行有效去除。
本发明是以电站现有的一回路冷却剂暂存***和化学和容积控制***为基础，通过上述***设备的组合运行，在特定的时间窗口下实现对一回路放射性阴离子Sb-124净化去除。
如图1所示，本发明提供的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，包括：一回路主管道、反应堆特排水***、化学和容积控制***除气器、一回路冷却剂暂存***和化学和容积控制***上充阀门；一回路冷却剂暂存***包括：一回路冷却剂暂存***输水泵、一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器。
一回路主管道经反应堆特排水***与化学和容积控制***除气器连接，化学和容积控制***除气器经一回路冷却剂暂存***输水泵依次与一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器连接，进行Sb-124核素的净化；一回路冷却剂暂存***树脂捕集器经化学和容积控制***上充阀门与一回路主管道连接，实现Sb-124核素的闭式循环净化。
具体地，在一回路与大气连通后，冷却剂由碱性还原环境逐步变为酸性氧化环境，沉积在一回路***设备上的Sb-124核素以阴离子的形态快速释放至一回路冷却剂中，通过从复杂的工艺***中寻找一条可行的介质运行回路以实现一回路冷却剂放射性的净化，具体流程为：通过反应堆特排水***将主管道内一回路冷却剂引入化学和容积控制***的除气器，利用该除气器与冷却剂暂存***的关联设备，通过暂存***泵组将一回路冷却剂引入该***的阴树脂除盐床以实现净化，最终将净化后的一回路冷却剂引入机组一回路上充管线，从而实现对阴离子形态存在的Sb-124核素实现闭式循环净化，净化路径需多个***的组合运行并通过***阀门实现净化回路所需管道的隔离和在线，本发明***工艺流程如图1所示。
本发明提供的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，包括：
步骤1：确认机组状态为维修冷停堆，一回路已与大气连通；
步骤2：对反应堆特排水***阀门安装脉冲控制；
步骤3：检查涉及***的设备状态，并进行运行验证，确保设备可用；
步骤4：评估过滤器树脂净化容量，容量评估方法如下：C剩＝C0-C用，C剩表示过滤器树脂当前可使用净化容量，C0表示过滤器树脂初始净化容量，C用表示过滤器树脂已使用净化容量；
步骤5：启动一回路冷却剂暂存***输水泵；
步骤6：脉冲打开反应堆特排水***阀门，控制下泄流量为4kg/s；
步骤7：通过调节阀维持化学和容积控制***除气器液位稳定；
步骤8：进行一回路化学取样，分析当前Sb-124放射性活度At并与设定的净化目标A0行比对，比对方如下：
c)若At＞A0，则执行步骤6操作，并增加下泄流量至5kg/s；
d)若At＜A0，则执行步骤9操作；
步骤9：持续净化一回路介质，期间监视一回路液位，跟踪一回路Sb-124及其他腐蚀活化产物净化效果，并评估树脂床净化效率；
步骤10：跟踪机组状态，在进行反应堆解密封并吊出反应堆顶盖前停止净化，停运泵组，恢复***阀门状态，使***设备恢复安全备用状态，净化结束。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (8)

1.一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，其特征在于，所述***包括：一回路主管道、反应堆特排水***、化学和容积控制***除气器、一回路冷却剂暂存***，一回路主管道经反应堆特排水***与化学和容积控制***除气器连接，化学和容积控制***除气器与一回路冷却剂暂存***连接，进行Sb-124核素的净化，一回路冷却剂暂存***与一回路主管道连接，实现Sb-124核素的闭式循环净化。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，其特征在于，所述***还包括化学和容积控制***上充阀门，一回路冷却剂暂存***经化学和容积控制***上充阀门与一回路主管道连接。
3.根据权利要求2所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，其特征在于，所述一回路冷却剂暂存***包括：一回路冷却剂暂存***输水泵、一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器，化学和容积控制***除气器经一回路冷却剂暂存***输水泵依次与一回路冷却剂暂存***阴离子过滤器和一回路冷却剂暂存***树脂捕集器连接。
4.根据权利要求3所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，其特征在于，所述化学和容积控制***上充阀门安装于一回路冷却剂暂存***树脂捕集器下游，一回路冷却剂暂存***树脂捕集器经化学和容积控制***上充阀门与一回路主管道连接。
5.一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，采用根据权利要求4所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化***，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：确认机组状态为维修冷停堆，一回路已与大气连通；
步骤2：对反应堆特排水***阀门安装脉冲控制；
步骤3：检查涉及***的设备状态，并进行运行验证，确保设备可用；
步骤4：评估过滤器树脂净化容量；
步骤5：启动一回路冷却剂暂存***输水泵；
步骤6：脉冲打开反应堆特排水***阀门，控制下泄流量；
步骤7：通过调节阀维持化学和容积控制***除气器液位稳定；
步骤8：进行一回路化学取样，分析当前Sb-124放射性活度At并与设定的净化目标A0行比对，比对方如下：
a)若At＞A0，则执行步骤6操作，并增加下泄流量；
b)若At＜A0，则执行步骤9操作；
步骤9：持续净化一回路介质，期间监视一回路液位，跟踪一回路Sb-124及其他腐蚀活化产物净化效果，并评估树脂床净化效率；
步骤10：跟踪机组状态，在进行反应堆解密封并吊出反应堆顶盖前停止净化，停运泵组，恢复***阀门状态，使***设备恢复安全备用状态，净化结束。
6.根据权利要求5所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，其特征在于，所述步骤4中过滤器树脂净化容量的计算公式为：C剩＝C0-C用，
式中，C剩表示过滤器树脂当前可使用净化容量，C0表示过滤器树脂初始净化容量，C用表示过滤器树脂已使用净化容量。
7.根据权利要求6所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，其特征在于，所述步骤6中控制下泄流量为4kg/s。
8.根据权利要求7所述的一种核电厂放射性阴离子Sb-124核素净化方法，其特征在于，所述步骤8中若At＞A0，增加下泄流量至5kg/s。
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