CN116417159A - 一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电厂控制技术领域，具体涉及一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，通过对主***冷却剂取样测量出此时冷却剂中硼浓度C硼浓度，再根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值，与此时主***冷却剂取样测量得出的锂浓度C锂浓度进行比对，若C锂浓度在此控制范围外，则通过给出的计算公式，得出需处理主***冷却剂的量或者向主***冷却剂中添加氢氧化锂的量来使冷却剂中锂浓度调节至控制范围内，快速恢复主***冷却剂的pH值维持在推荐的水平，减少对材料的腐蚀，同时减少由于主***冷却剂中的腐蚀产物在堆芯内流动被活化而增加剂量率。
Description
技术领域
本发明属于核电厂控制技术领域，具体涉及一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法。
背景技术
硼酸具有良好的物理和化学稳定性，且其中子俘获载面大，因此用作反应堆冷却剂***的中子吸收剂。在主***正常运行工况下，硼酸不会造成与其接触的结构材料不可接受的腐蚀，但当硼酸浓缩时，可能会造成非合金钢的腐蚀。此外，由于硼酸在低温下是一种弱酸，在高温下酸性更弱，致使主***冷却剂呈酸性，从而加快主***材料均匀腐蚀速率。
为优化主***冷却剂pH值，将pH调至最佳值(弱碱性，在300℃时为7.2，国际上最广泛使用的参照基准)，通过向主***中添加氢氧化锂中和硼酸来实现，以减少对材料的腐蚀，同时减少由于主***冷却剂中的腐蚀产物在堆芯内流动被活化而增加剂量率。但机组在一个燃料循环期间随着运行时间增加，主***冷却剂中硼浓度逐步减少；因此必须根据硼浓度的大小调整氢氧化锂浓度，使主***冷却剂在整个燃料循环周期内的pH值维持在推荐的水平。超出推荐范围会引起放射性腐蚀产物增加(尤其是多次出现的“酸性超标”现象)；另一方面，pH值要保证腐蚀产物在堆芯外表面上尽量少沉积，即抑制腐蚀产物向堆芯迁移。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的是提供一种能精确计算向主***冷却剂中添加氢氧化锂进而控制主***冷却剂pH值，确保机组在整个燃料循环期间的pH值维持在推荐的水平，以减少对材料的腐蚀。
本发明的技术方案如下：
一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，包括第一步，取样测量，第二步，控制锂浓度范围，第三部，计算冷却剂体积，置换冷却剂，第四步，计算向主***冷却剂添加氢氧化锂的量；
所述第一步，通过对主***冷却剂取样测量出此时冷却剂中硼浓度C硼浓度、锂浓度C锂浓度。
所述第二步，根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值。
所述第三步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＞C锂浓度上限值，根据以下计算公式得出需处理主***冷却剂的体积V：
式中：V：需处理主***冷却剂体积量，m3；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
根据计算得出需处理主***冷却剂的体积V，通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内。
所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，具体方式如下：
首先，冷却剂置换；
通过从去锂离子树脂床上游管道排出体积为V的冷却剂，同步在化学和容积控制箱下游管道注入体积为V的冷却剂，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度稀释至目标浓度C目标锂浓度。
所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，其次，去锂离子树脂床
通过将体积为V的主***冷却剂引至去锂离子树脂床，经离子交换去除冷却剂中锂离子后再将冷却剂返回化学和容积控制箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度去除至目标浓度C目标锂浓度。
所述第四步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＜C锂浓度下限值，根据以下计算公式得出需向主***冷却剂添加氢氧化锂量m：
式中：m：需添加氢氧化锂量，kg；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
Wt：氢氧化锂分析中锂的质量分数，取16.67％；
根据计算所得需添加氢氧化锂质量m，使用高纯水充分溶解后，将氢氧化锂溶液倒入化学添加箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度调节至目标浓度C目标锂浓度。
本发明的有益效果在于：
本发明的核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，通过对主***冷却剂取样测量出此时冷却剂中硼浓度C硼浓度，再根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值，与此时主***冷却剂取样测量得出的锂浓度C锂浓度进行比对，若C锂浓度在此控制范围外，则通过给出的计算公式，得出需处理主***冷却剂的量或者向主***冷却剂中添加氢氧化锂的量来使冷却剂中锂浓度调节至控制范围内，快速恢复主***冷却剂的pH值维持在推荐的水平，减少对材料的腐蚀，同时减少由于主***冷却剂中的腐蚀产物在堆芯内流动被活化而增加剂量率。
附图说明
图1为本发明的主***回路结构示意图；
图中：1、蒸汽发生器，2、冷却剂泵，3、稳压器，4、反应堆压力容器，5、化学和容积控制箱，6、上充泵，7、化学添加箱，8、去锂离子树脂床。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，主***回路包括反应堆压力容器4、稳压器3、蒸汽发生器1、冷却剂泵2以及之间连接的管道，在反应堆压力容器4中核燃料发生裂变反应释放能量加热主***中冷却剂，加热后的冷却剂通过冷却剂泵2做功将冷却剂送至蒸汽发生器1与二回路进行换热，稳压器3主要用于控制主***压力稳定在控制范围内。由于主***回路温度不断变化，使其水体积也发生变化，加上主***冷却剂少量向外的泄漏，就会导致稳压器3水位不断变化。为了维持稳压器3水位保持在设定范围内，设有与主***回路相连的化学和容积控制箱5、上充泵6回路，通过向化学和容积控制箱5注入新的冷却剂在上充泵6的作用下将冷却剂注入主***回路，从而实现主***回路冷却剂水位控制，确保稳压器3水位保持在设定范围内。
一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，第一步，通过对主***冷却剂取样测量出此时冷却剂中硼浓度C硼浓度、锂浓度C锂浓度。
第二步，根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值。
第三步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＞C锂浓度上限值，根据以下计算公式得出需处理主***冷却剂的体积V：
式中：V：需处理主***冷却剂体积量，m3；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t。
根据计算得出需处理主***冷却剂的体积V，可通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，具体方式如下：
首先，冷却剂置换
如图所示，通过从去锂离子树脂床(8)上游管道排出体积为V的冷却剂，同步在化学和容积控制箱(5)下游管道注入体积为V的冷却剂，通过上充泵(6)注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度稀释至目标浓度C目标锂浓度。
其次，去锂离子树脂床
如图所示，通过将体积为V的主***冷却剂引至去锂离子树脂床(8)，经离子交换去除冷却剂中锂离子后再将冷却剂返回化学和容积控制箱(5)中，通过上充泵(6)注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度去除至目标浓度C目标锂浓度。
第四步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＜C锂浓度下限值，根据以下计算公式得出需向主***冷却剂添加氢氧化锂量m：
式中：m：需添加氢氧化锂量，kg；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
Wt：氢氧化锂分析中锂的质量分数，取16.67％。
根据计算所得需添加氢氧化锂质量m，使用高纯水充分溶解后，将氢氧化锂溶液倒入化学添加箱(7)中，通过上充泵(6)注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度调节至目标浓度C目标锂浓度。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的方法，其他方法可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，包括第一步，取样测量，第二步，控制锂浓度范围，第三部，计算冷却剂体积，置换冷却剂，第四步，计算向主***冷却剂添加氢氧化锂的量；
其特征在于：所述第一步，通过对主***冷却剂取样测量出此时冷却剂中硼浓度C硼浓度、锂浓度C锂浓度。
2.如权利要求1所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述第二步，根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值。
3.如权利要求1所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述第三步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＞C锂浓度上限值，根据以下计算公式得出需处理主***冷却剂的体积V：
式中：V：需处理主***冷却剂体积量，m3；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
根据计算得出需处理主***冷却剂的体积V，通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内。
4.如权利要求3所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，具体方式如下：
首先，冷却剂置换；
通过从去锂离子树脂床上游管道排出体积为V的冷却剂，同步在化学和容积控制箱下游管道注入体积为V的冷却剂，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度稀释至目标浓度C目标锂浓度。
5.如权利要求4所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，其次，去锂离子树脂床
通过将体积为V的主***冷却剂引至去锂离子树脂床，经离子交换去除冷却剂中锂离子后再将冷却剂返回化学和容积控制箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度去除至目标浓度C目标锂浓度。
6.如权利要求1所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述第四步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＜C锂浓度下限值，根据以下计算公式得出需向主***冷却剂添加氢氧化锂量m：
式中：m：需添加氢氧化锂量，kg；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
Wt：氢氧化锂分析中锂的质量分数，取16.67％；
根据计算所得需添加氢氧化锂质量m，使用高纯水充分溶解后，将氢氧化锂溶液倒入化学添加箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度调节至目标浓度C目标锂浓度。
7.如权利要求1所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述第二步，根据“硼锂协调曲线”得出此时硼浓度下对应的锂浓度的控制范围C锂浓度下限值～C锂浓度上限值；
所述第三步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＞C锂浓度上限值，根据以下计算公式得出需处理主***冷却剂的体积V：
式中：V：需处理主***冷却剂体积量，m3；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
根据计算得出需处理主***冷却剂的体积V，通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内。
8.如权利要求7所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，具体方式如下：
首先，冷却剂置换；
通过从去锂离子树脂床上游管道排出体积为V的冷却剂，同步在化学和容积控制箱下游管道注入体积为V的冷却剂，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度稀释至目标浓度C目标锂浓度。
9.如权利要求8所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述通过置换部分主***冷却剂从而稀释冷却剂中锂浓度至控制范围内或者使用去锂离子树脂床去除冷却剂中部分锂浓度的方式使冷却剂中锂浓度至控制范围内，其次，去锂离子树脂床
通过将体积为V的主***冷却剂引至去锂离子树脂床，经离子交换去除冷却剂中锂离子后再将冷却剂返回化学和容积控制箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度去除至目标浓度C目标锂浓度。
10.如权利要求9所述的一种核电厂主***冷却剂锂浓度控制方法，其特征在于：所述第四步，若此时测的冷却剂中锂浓度C锂浓度＜C锂浓度下限值，根据以下计算公式得出需向主***冷却剂添加氢氧化锂量m：
式中：m：需添加氢氧化锂量，kg；
C锂浓度：当前对主***冷却剂取样测量所得的锂浓度值，mg/kg；
C目标锂浓度：需将主***冷却剂锂浓度调整至的目标浓度值，mg/kg；
W：主***水装量，t；
Wt：氢氧化锂分析中锂的质量分数，取16.67％；
根据计算所得需添加氢氧化锂质量m，使用高纯水充分溶解后，将氢氧化锂溶液倒入化学添加箱中，通过上充泵注入主***，从而实现主***冷却剂锂浓度调节至目标浓度C目标锂浓度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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