压水反应堆水处理系统ppt课件 61页

压水堆水处理系统\n1离子交换树脂基础知识最常用的有机合成离子交换树脂的本体(又称骨架)由苯乙烯与二乙烯苯聚合而成的高分子化合物.离子交换树脂的结构\n通过加入适量表面活性剂并连续搅拌,可得到一定颗粒度的聚合体小球,通常称为白球.这是一种三度空间的网状结构聚合体,其中苯乙烯的长链被二乙烯苯“交联”成一个整体.聚合物中二乙烯苯的百分含量称为交联度.一般商品树脂的交联度为8-10%.向聚合体骨架上引进各种交换基团,可以得到不同性能的离子交换树脂,根据交换基团的酸碱性强弱,这些树脂分别称为强酸(碱)性树脂或弱酸(碱)性树脂.其中强酸和强碱性树脂已在核工业中广泛应用.\n离子交换基团的引入强酸性阳离子交换树脂白球的磺化反应是在加热条件下,在二氯乙烷和浓硫酸作用下完成的\n强碱性阴离子交换树脂向白球上引进季铵基团则要先经氯甲基化,然后再用叔胺(R3N)处理\n离子交换树脂的主要物理性能外形和颗度离子交换树脂是一种半透明的网状球形物质,颜色有白、黄、黑和赤褐色数种.树脂的颜色与性能关系不大.在使用过程中,随着树脂渐趋饱和,颜色往往逐渐加深.\n树脂颗粒大小对树脂的交换能力、净化效率、水流通过树脂层的压力降以及水流分布的均匀程度都有一定影响。树脂颗粒越小，离子在其内的扩散路程越短，交换过程就越迅速、越充分。但颗粒过小将引起树脂床压降剧增，逆洗时容易流失。常用树脂的粒度在16-50目之间，相应的颗粒直径为0.3-1.2毫米.\n溶胀性和含水率树脂一经浸入水中，水即扩散到树脂网状结构的空隙中，这时交换基团发生离解，形成水合离子，使树脂交联网孔增大，树脂体积也因此增大，这种现象称为树脂的溶胀.溶胀率:溶胀前、后树脂的体积比，即树脂层体积变化的百分比。\n树脂溶胀性和含水率均与交联度有关，交联度越大,溶胀性越小，含水率也越低。树脂的溶胀性还与交换基团和交换离子的特性有关，交换基团的电离度越大，或交换离子的水合度以及水合离子的半径越大，树脂的溶胀率也越高。强酸性阳离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺序为:强碱性阴离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺序为:\n热稳定性和机械强度温度对树脂机械强度和交换容量有很大影响,温度过高易使交换基团分解,温度过低树脂的强度降低.当水温达到零度时,其内部水分的冻结能将树脂胀裂,因此不可将树脂存放在冰点温度以下.树脂的机械强度与交联度有关,交联度越大,机械强度越好.在实际操作条件下树脂会磨损破碎,年损耗率一般为3-7%.为防止破碎树脂颗粒流出,在净化树脂床后,设有高效率过滤器.\n离子交换机理若将含有M±离子的溶液在一定的温度下,以一定的速度通过结构为R-A±型树脂床,并测量进、出口溶液浓度的变化,M±离子能被相当彻底地去除,以后树脂逐渐饱和,交换能力下降,直至完全失效.这一离子交换过程表示为:\n\n离子交换树脂的选择性离子电荷在低浓度水溶液中,交换离子的电荷越大,越易被树脂吸附,对阳离子有下列顺序:Th4+＞A13+＞Ca2+＞Na+对阴离子则有：PO43-＞SO42-＞NO3-但在高浓度水溶液中,选择性差别缩小,高浓度的低价离子往往具有较高的交换“势”,这就是树脂的再生原理.\n离子半径与水合作用低浓度水溶液中,相同电荷的离子,水合半径越小,或离子的水合能越小,就越容易被交换吸附.原子序数越大,水合能越小,越易吸附.选择性吸附顺序:但随着温度或浓度增高,同价离子交换“势”的差别逐渐缩小,甚至出现反常.因此,分离溶液浓度不宜太高,但树脂再生溶液浓度却应稍高些.\n离子交换树脂的交换容量与净化效率离子交换树脂的交换容量：单位体积或重量树脂能够交换的离子数量.在树脂网状结构中，交换基团的密度越高,交换容量就越大.总交换容量指树脂完全失效、全部交换基团都起作用时的交换能力.可用单位体积或重量的离子交换剂中交换基团的总数表示,单位一般为毫克当量/毫升湿树脂.工作交换容量又称穿透容量,在动态条件下单位体积或重量树脂中能够参加交换反应的基团数,单位也为毫克当量/毫升湿树脂.\n工作交换容量除了与交换过程的物理化学条件有关外,还取决于出水的水质要求.出水水质越高,工作交换容量越低.工作交换容量与总交换容量之比称为离子交换树脂的利用率.离子交换的净化效率和去污因子净化效率定义：流经树脂床后溶液中杂质被去除的份额,常用百分数表示.C1和C2分别为树脂床进出口溶液中核素浓度,或进出口料液的比放放射性.去污因子定义：树脂床进出料液中特定核素的浓度或放射性强度之比.\n2核级离子交换树脂性能核工业应用的离子交换树脂在性能上的要求:出水水质纯度高。无论从补给水的纯度,还是从废水处理的放射性物质去除的程度考虑,都必须优于商用树脂.通常采用核级强酸和强碱性树脂,它们具备交换速度快、交换能力强、对选择性低的离子，如硅酸根,铯离子等也有较好的去除效果.对pH值变化不敏感。在反应堆运行中,冷却剂中硼酸的浓度变化很大,pH值随之变化.强酸(碱)性树脂在很宽pH值范围内都具有良好的离子交换作用.稳定性好,耐热性能、耐辐照性能都较强,机械强度高,树脂的磨损率低.核级树脂杂质含量低,颗度均匀,转型率高.\n\n\n\n3放射性核素的离子交换过程在核动力堆中，设置离子交换系统主要目的：去除微量的放射性核素运行环境：在含有常量浓度的阳离子(如Li+,NH4+)和阴离子(如硼酸离子)溶液中进行.微量放射性元素在离子交换过程中的行为在正常情况下,一回路冷却剂中单个放射性核素的浓度还不到μg/kg级水平,其行为十分复杂.它们除了以离子态形式存在外.还可以其它多种形式出现,如中性分子(I2),络合物,胶体粒子(粒径10-3--1微米)以及悬浮固体粒子(粒径大于1微米)等.\n裂变产物144Ce--144Pr,106Ru—106Rh,95Zr--95Nb在碱性水中几乎都不以离子形式存在；钇、铝、铜、铁、钴、稀土元素等金属氧化物在碱性水中易发生水解,或沉积在设备表面,或生成胶体吸附在氧化物上;某些过渡元素,如90Mo,51Cr在碱性溶液中可以形成阴离子.有些微量核素可能吸附在固体粒子上或者与粒子中的离子发生交换,此后其行为犹如固体颗粒.某些非离子态核素可通过离子核素的化学反应(如氧化还原)产生。例如,含氧溶液中部分131I不能被阴离子交换树脂去除,可能归因于I-被氧化成I2.\n按理说,树脂的交换作用仅能去除离子态核素,但因树脂有很大的荷电表面积以及堆积深度,对非离子态胶体和悬浮颗粒也有一定去除作用,只是效率较低而已.通常,非离子态核素的存在是离子交换系统放射性漏泄的原因.运行中经常可以发现,树脂床表层沉积了很多粘稠胶体物质和固体颗粒,因而树脂床流阻增大,甚至被迫更换树脂,尽管此时树脂的交换容量尚未耗竭.酸性介质有助于胶体的破坏和核素的离子化,故在废水处理时,将蒸发冷凝液先通过阳床,使流出液呈微酸性,再经热力除气,有效地破坏胶体颗粒,可使其后阴床和混床的净化效率大为提高.\n由于放射性衰变在树脂床流出液中会出现某些离子态核素.树脂对于惰性气体没有交换作用,流过树脂床的某些惰性气体可衰变成碱金属核素及一系列衰变子体,如Xe的穿透,将造成流出液中的Cs,Ba,Ce,La等核素的产生,而这些核素照理是可以被树脂去除的.某些核素在离子状态下被树脂截留,转化为其它形态时又可能解吸下来,如树脂上碘离子衰变成氙,解吸后再衰变成碱金属.所以,放射性衰变效应有时甚至会导致树脂床流出液中某些核素的放射性高于进口料液.\n此外,被离子交换树脂截留的Sr同位素,经衰变后生成Y,Zr-Nb.这些高价元素对树脂的亲和力比Sr还高,本应继续留在树脂上,但常因它的转化为非离子状态,而穿透树脂床.微量放射性核素的行为十分复杂,同时冷却剂中往往有常量元素B,Li等,这将带来某些异常现象,对此应引起注意.\n4水处理系统冷却剂循环净化系统冷却剂水质恶化的原因及后果回路结构材料的腐蚀大型压水堆主回路系统每天可产生数十克腐蚀产物,腐蚀产物的积累不仅会恶化传热条件,提高冷却剂及设备表面的辐射剂量,甚至有可能造成堆芯燃料组件局部流道阻塞.裂变产物从元件中逸出使冷却剂的放射性水平大大提高,对核电站的运行维护以及环境保护都十分不利.中子反应的影响例如10B(n,α)反应可生成7Li,7Li能逐渐改变冷却剂的pH值.\n设立冷却剂循环净化系统的目的不断除去冷却剂中的腐蚀产物和裂变产物,维持合适的冷却剂水质.系统功能减少反应堆冷却剂中裂变产物和腐蚀产物杂质的数量,使主系统的放射性在允许水平.保持冷却剂内合适的腐蚀抑制剂的浓度(pH值),减少冷却剂对设备和管系的腐蚀.调节冷却剂中硼浓度,控制堆芯反应性.系统工艺在化学和容积控制系统中,由反应堆高压回路引出的一股下泄流,经再生和下泄热交换器冷却并降压后,顺次通过前置过滤器、混合离子交换器和后过滤器,经喷嘴雾化后喷入容积控制箱,而后再经泵加压通过再生热交换器的被加热侧升温补入主回路.\n\n前置过滤器去除冷却剂中悬浮腐蚀产物颗粒;离子交换器去除可溶性裂变产物和腐蚀产物;系统中设有并联的除锂离子交换器和除硼的离子交换器,分别用于去除冷却剂中超限值的锂离子和硼酸离子.后过滤器的作用是防止细碎树脂漏入主回路;在容积控制箱中将净化流雾化的目的在于除去部分裂变气体。一般净化流量为主回路流量的0.05-0.1％,对一座百万千瓦级的压水堆来说,约在10-20吨/小时左右,可使所有的冷却剂能在一天内得到一到两次净化.\n系统组成及其各部性能前置过滤器前置过滤器置于锂-硼型混合树脂床之前的机械过滤器,具有截获不溶性腐蚀产物和放射性物质的功能.在水处理中常采用高温过滤器或电磁过滤器.高温过滤器用于高温过滤的设备是由抗腐蚀的惰性陶瓷材料所构成,它们可有效地除去<0.5微米的悬浮物质点,水冷反应堆开发早期阶段,采用多层不锈钢网过滤器.\n目前采用高温磁性过滤器.其特点是利用反应堆一、二回路系统冷却剂中的腐蚀产物85%以上是磁性的Fe3O4或含有Co,Ni,Cr的Fe3-xCOxO4固态悬浮物.磁性过滤曾用过永久性磁铁.但永久性磁铁的磁性会随着冷却剂温度的升高不断下降.近年来对永久性磁铁的材料进行了很大改进以减少温度的影响.但也有采用电磁过滤器.内装直径为6毫米铁素体钢小球.在直流电场下,小钢球均成为小磁性体.\n低温过滤器目前广泛应用于压水反应堆处理系统的是低温(<60℃)过滤器.一般由不锈钢环,不锈钢网或高分子聚合物有孔纤微板组成.主要功能是除去以悬浮物固体和胶体形式存在于水中的腐蚀产物和粉碎的离子交换树脂微粒(化容系统净化器后过滤器).锂型和硼酸型混合离子交换器冷却剂中都加入硼酸作为反应性补偿控制手段,同时还要加入一定量的pH控制剂(LiOH),这就要求净化系统的离子交换树脂在吸附杂质的同时,不改变冷却剂中硼和pH控制剂的含量.因此，混合离子交换器必须采用硼酸型阴离子树脂和pH控制剂相应的阳离子交换树脂(如锂型阳离子树脂)混合组成.实现去除冷却剂中的杂质如腐蚀产物和放射性物质.\n运行经验表明,此混合床对各种离子(除铯外)的交换作用都十分令人满意.其中对腐蚀产物中的Ni2+,Cr2+,Fe2+以及I-的去污因子可达到数百以上.但是,这种混合床对于Cs,Mo,Y和惰性气体等去除效果不理想.\n除锂离子交换器冷却剂循环净化系统还备有两种离子交换器,一种是H＋型阳离子树脂交换器,另一种是OH-型阴离子交换器.其主要功能在于维持合适的冷却剂水质.在冷却剂中,10B(n,α)反应将生成7Li,特别在堆芯运行初期,7Li的生成量相当大,需要适时地使净化流通过H+型阳树脂床,以除去冷却剂中多余的7Li,故常将其称为除锂离子交换器.该离子交换器除了对锂有很好的吸附作用外,还能吸附Li型和硼酸型混合离子交换器所不易吸附的Mo,Y,Cs等.这些微量放射性元素的浓度远小于水中锂浓度,所以最终该床吸附的元素主要仍是锂.\n除硼离子交换器功用:采用OH-型阴离子交换器去除冷却剂中硼酸.随着反应堆的运行,燃料的过剩反应性逐渐下降,冷却剂中的硼也应随之逐渐稀释.在换料周期的前半段时间,当冷却剂中硼浓度较高时,用注入清水的方法使之稀释.而在后半段时间,当硼酸浓度已较低时(小于l00ppm),充水稀释将引起大量的冷却剂排放.此时,启用OH-型除硼离子交换器以去除冷却剂中的硼酸,更为经济合理.\n为什么在冷却剂中硼浓度较高时不用树脂除硼?在较高的硼浓度下树脂极易饱和,再生树脂将产生大量难以处理的放射性再生废水.如果将一次饱和了的树脂当作固体废物抛弃,树脂的消耗量太大.树脂不论是再生或者是直接抛弃,吸附的硼酸都不能回收使用,这将造成每年数十吨的硼酸消耗.容积控制箱功能：承担反应堆从冷态到热态零功率启动过程中的最大温升速率和从热态零功率到冷停堆过程中的最大降温速率所引起的水容积的变化.\n当下泄流被雾化喷入容积控制箱上部空间时,其余部分裂变气体即会通过液滴表面扩散而出,借此而被除去.短半衰期的裂变气体在容积控制箱滞留过程中很快衰变了;而对长期半衰期的核素(如85Kr),喷雾除气的效果被气体重新溶解抵消了许多,因此,喷雾除气对长半衰期裂变气体不明显.\n反应堆排水的处理与硼的回收反应堆排水的来源反应堆的停闭和启动停堆时,特别是冷停堆时,一定要使冷却剂硼浓度维持较高值,以保证足够的反应性抑制量,而在堆启动时,则要将冷却剂硼浓度降低到临界所需数值.反应堆的停闭和启动,要求用改变硼浓度的方法来补偿反应性变化:补偿多普勒效应引起的反应性变化;补偿冷却剂(慢化剂)温度效应引起的反应性变化;补偿中子吸收截面很高的裂变产物135Xe和149Sm引起的反应性变化;由维持足够的停堆深度到堆启动所需反应性变化;\n一般来说,一个大型压水堆的冷停堆和启动要求冷却剂中溶解硼的反应性控制量在百分之几到百分之十几之间,相应的硼浓度变化量为300-500mg/L.即在停堆时需要将冷却剂硼浓度提高300-500mg/L而在启动时,将硼浓度降低相应值(减硼).通常用注入浓硼酸或清水的方法来加硼或减硼,则向堆中注入多少量的浓硼酸溶液或清水,相应地需要由堆中排出相同数量的冷却剂.充水和排水并不是简单的容积置换,而是一种注入-混合-排放过程.由于主回路冷却剂循环量每小时达10万吨,大大超过注水流量,可以认为注入的水迅速与整个回路混匀,排出的已是混匀了的冷却剂.\n如果以C0表示注入溶液的硼浓度,C1表示冷却剂中的初始硼浓度,C2表示需要达到的硼浓度,可导出如下关系式:V--需要注入的清水或浓硼酸量;V0--主回路总水量,米3.停堆时，由于C0远远大于C1和C2,故注水量(就相当于排放量)很小.在启动时注入的清水(C0=0)量就大得多,并且C1/C2的值越大,需要充入和排出的水量越大.\n例如：设V0=200米3,冷却剂运行时的硼浓度为800mg/L,停堆所需的硼浓度增值为400mg/L,则停堆一次需注入C0=7000mg/L的浓硼酸约为14米3,而启动时需注入清水80米3.当冷却剂运行硼浓度为100mg/L,停堆所需的硼浓度增值为300mg/L时,冷停堆一次需要充入的浓硼酸和清水分别约为6米3和280米3.这说明了为什么在冷却剂硼浓度较低时,用充水法稀释将引起大量的堆水排放.此外,反应堆启动升温时,由于水体积的膨胀,也引起部分冷却剂的排放,但其量很小.\n补后备反应性的降低随着反应堆的运行,后备反应性逐渐降低,需要不断降低冷却剂硼浓度.在换料周期的前期,当冷却剂硼浓度较高时,需要降低冷却剂硼浓度必须采取排出部分冷却剂注入同体积的纯水来实现,从而引起冷却剂的排放.反应堆负荷变化对负荷跟踪电站,运行负荷随电网用电要求改变,在用电高峰时满功率甚至超功率发电,在用电低谷时低功率甚至停止发电.现代压水堆电站的功率变化也用调节冷却剂的硼浓度来实现,因而引起相应的排水,如果功率变化很频繁,由此引起的排水量是很可观的.\n反应堆换料或检修排水在反应堆换料或检修后,都需要排出一定量的水.显然其排水量与停堆检修的次数有关.主回路系统的泄压、引漏主回路超压时,稳压器泄压阀开启,将蒸汽排入泄压箱,并为箱中积水冷凝、吸收,最后排入堆排水贮槽.由于辐射安全和环境保护的考虑,主回路压力法兰以及泵阀的密封处都设有引漏装置,以收集泄漏出来的冷却剂并送往堆排水贮槽.可见,负荷跟踪引起的排水量是很大的,而基本负荷电站的排水量的就要少得多.\n由堆中排出的冷却剂有很强的放射性,未经严格处理是绝对不能向环境排放的.经过处理的冷却剂,完全可以满足堆补给水的要求.将堆排水处理后重新补回堆内,既减少了对环境的污染,又可使排出的水复用,节省水资源.出于冷却剂硼浓度控制的要求,必须使复用补水的硼含量降低到允许程度.因此,堆排水系统除了处理之外,还有一个硼水分离任务,即生产合格的堆补给水和浓硼酸.再生硼酸的浓度应符合堆浓硼酸贮存要求,有的取4%,有的取12%,主要考虑到硼酸水溶液的结晶温度.4％硼酸的结晶温度为15℃,一般无需进行特殊加热保温,但设备容量要大些.12%硼酸的结晶温度为50℃,为避免硼酸结晶,需将所有的管道及设备的温度保持在50℃以上,虽然比较麻烦,但设备容积相对可以小些.\n硼的回收系统硼回收系统的功能为堆排水提供足够的贮存容量；去除堆排水中的放射性物质及其它杂质；为堆的运行再生补给水和浓硼酸.硼回收系统组成与各部功能堆排水贮存和输送单元净化单元硼水分离单元\n\n堆排水贮存和输送单元包括堆排水贮槽和相应的泵组.为保证反应堆排水顺畅,并为本系统的运行保留足够的机动能力,通常堆排水贮槽的容量取一回路冷却剂总体积的2.5倍以上.这样的容量能够容纳任何条件下连续两次停堆启动的排水.较大的贮存能力同时也可提供堆排水较长的放射性衰变时间,对于去除短半衰期核素很有效.贮槽采用氮封,防止冷却剂中逸出的氢气和空气相混引起爆炸的可能性.\n净化单元组成:由过滤器、离子交换器和脱气器构成,分别去除堆排水中的不溶性颗粒杂质、可溶性离子杂质以及溶解气体.净化:本系统的原料水大部分己经冷却剂循环净化系统混合床离子交换器处理,所以一般仅仅设置一组H+型阳树脂床,用以去除Cs,Mo,Y等循环净化系统不易除去的核素以及pH添加剂的阳离子(Li+,K+,NH4+).树脂床后过滤器是用以防止破碎树脂流出的.为提高净化效果有的增设混合离子交换器.除气:在冷却剂放射性组份中,裂变气体占90％以上,为使净化水的比放显著降低,就必须相当彻底地除去这些气体,因为即使将90％裂变气体除去,其剩余比放仍然等于其它核素的比放之和.所以,除气效率必须达到103以上才能符合要求.\n一般采用热力除气方法以达到深度除气的目的.水流先经预热,雾化喷入脱气器,使大部分气体由水中释出.随后使水流通过填料表面,与本系统蒸发器产生的二次蒸汽逆流接触,蒸汽将水中剩余的气体带出,进入脱气冷凝器,把蒸汽冷凝下来,使不凝性气体进入废气系统.\n硼水分离单元组成：硼水分离是通过蒸发来实现的.本单元由蒸发器、雾沫去除器、吸收塔、冷凝器以及冷却器构成.流程：绝大部分堆排水在蒸发器中被转为二次蒸汽,经雾沫去除器除去夹带的雾沫,以及经吸收塔除去挥发硼后,在冷凝器中凝结下来,再经过冷却器冷却,检测合格后送堆补给水箱贮存.蒸发器釜底溶液浓缩到一定程度后,经冷却过滤送往浓硼酸贮槽.蒸发的目的在于硼、水分离.蒸发后有两种产物:二次蒸汽冷凝液和浓硼酸,最后都被重新补入回路\n蒸发对去除冷却剂中的放射性无效.硼回收系统对堆排水放射性的去除仅借助于净化单元的过滤、离子交换和脱气来完成.这就是为什么硼回收系统与废液处理系统的工艺流程不同,并把离子交换放在蒸发之前的道理.既然蒸发以硼水分离为主要目的,那么就希望二次蒸汽中挥发硼的含量越少越好,所以蒸发单元除了一般的雾沫去除器之外,还要加一个吸收塔以淋洗吸收挥发硼.这样处理后的二次蒸汽冷凝液的硼浓度实际上降低到难以检测的水平.必要时,可以借助于一组附加的阴离子交换器或混合离子交换器,进一步去除凝结水中的残余硼,即净化冷凝液.\n硼酸的热再生存在的问题：用硼酸进行反应性补偿控制的压水堆,经常要循环往复地“加硼”或“减硼”,冷却剂循环净化系统和硼回收系统对硼酸的处理都有缺陷.除硼离子交换器低温下很易除去水中的硼,但被吸附了的硼很难回收使用;如用清水将树脂上的硼洗下来,得到的硼酸溶液浓度太低;如用碱溶液再生树脂,则从再生液中提取硼又是一个难题.实际上,硼酸一旦被吸附在硼床上即成了废物.蒸发法回收硼是有效的,但成本很高,特别是在排水硼浓度很低时,蒸发大量的清水仅能回收数量很少的硼酸.\n解决办法：从强碱型树脂对硼酸吸附的研究中发现,树脂对硼酸的吸附有一个明显的特点:吸附容量随温度而变,在低温下的吸附容量高于高温下的吸附容量.由此引出这样的设想:用调节除硼离子交换器工作温度的办法来改变冷却剂的硼含量.在需要“减硼”时,降低循环净化流的温度,使其通过阴树脂床,这时硼被吸附,水液中的硼浓度降低；在需要“加硼”时,则提高水流的温度,使其通过同一个阴树脂床,这时硼由树脂上解吸下来,水流中的硼浓度提高.这种用改变通过离子交换器水流温度来调节硼浓度的方法,叫硼酸的热再生法.\n放射性废水的处理放射性废水概况与处理原则放射性废水的来源:在运行和检修过程中,一回路各个系统不可避免地会产生相当数量的放射性废水,如放射性设备排放水,泵、阀门的泄漏水,放射性设备冲洗水,实验室的下水和洗涤水,乃至淋浴水、洗衣水,以及一回路侧的高压放射性冷却剂进入二回路侧,随着蒸汽和蒸汽发生器排污水散布到整个二回路系统等.\n计算表明,一个大型压水堆电站,当主回路向二回路侧的泄漏率为每天75升时,蒸汽发生器炉水的放射性水平可达到主回路冷却剂的十万分之一,相应的汽轮机凝水的放射性水平可达到主回路冷却剂的千万分之一.如果反应堆燃料包壳没有破损或破损率很低,主回路冷却剂的放射性水平较低(3.7×104Bq/L),二回路可以不必当作放射性废水处理,而当燃料破损率较高时,漏入二回路的放射性就不可忽视.\n废水处理的目的:废水处理的目的在于保护环境.为此,在废水处理系统中应该对废水的收集、贮存、净化以及检测排放具备充分有效的手段,严格控制废水的排放渠道和比放,保证符合标准.美国规定瞬时最大排放浓度小于3.7Bq/L.国际上对各种核设施的放射性排放提出了“尽可能少”的原则,要求尽一切可能减少放射性的排放量.因此,除了对排放水的比放加以限制外,还应对放射性的年排放量作出规定.例如,美国规定每一个压水堆机组每年经由水中排出的放射性总量不得超过5居里(不包括氚)(18.5×1010Bq/L).\n一回路废水处理废水来源不一,成分复杂,不能采用一种处理方法,必须按低、中、高放射性分级处理.放射性较高的设备排水、取样废水和辅助设备泄漏水,采用过滤、蒸发处理,必要时.将二次蒸汽冷凝液再经一次离子交换.这样得到净化水的比放低于37Bq/L,可以重新用作设备清洗、树脂反洗等辅助水源,必要时也可补回主回路.各种放射性水平较低的地面冲洗水,放射性输送容器的洗涤水,采用过滤和离子交换法.如果需要也可送去蒸发处理.洗衣水、淋浴水等,则往往可以直接排放.\n二回路放射性废水的处理只有当燃料元件包壳和蒸汽发生器换热管同时发生破损时,二回路才带有显著的放射性.当元件破损率达到1％时,一回路向二回路的泄漏量达到370升/天时,蒸汽发生器排污水的放射性水平可达3.7×104Bq/L.由于蒸汽的夹带,汽轮机凝水也被污染,但其放射性要比蒸汽发生器排污水低3个数量级.为了保证蒸汽发生器补给水的质量,二回路化学系统用离子交换法全流量或部分流量净化汽轮机凝水(即蒸汽发生器补给水).如果使用再生式离子交换器处理汽轮机凝水,则再生废液的比放可达3.7×106Bq.近来常用树脂粉末过滤器来处理汽轮机凝水,即利用凝水泵的流量压头将粉末状离子交换树脂铺压在一层密集的滤网上,薄薄的树脂粉末层兼起过滤和离子交换作用.当树脂层失效时,将其反冲下来作为固体废物处理.\n\n必要性:反应堆换料后,卸出的燃料要在燃料贮存水池中贮存半年以上,待燃料冷却到一定程度后,再送往后处理厂.在换料操作时,燃料贮存池的部分池水被引入压力壳上部的换料空间,作为换料操作的屏蔽.此时,由于压力壳接管以下未曾排空的冷却剂和来自换料水池的水相混,又由于换料时,仍会有可观的裂变产物和活化产物释放出来,因此,换料时屏蔽水的放射性水平渐渐提高.换料结束后,屏蔽水被送回燃料贮存池,该池池水的放射性也被提高了.燃料贮存池水的净化因而,除在换料过程中,利用冷却剂循环净化系统不断地净化屏蔽水之外,还设置燃料贮存水池的水净化系统.\n此系统比较简单,将池水通过一个过滤器和混合离子交换器组成的回路循环,除去池水中的悬浮颗粒和可溶性杂质.系统设置的另一目的,是保证池水的清澈透明,这对于以池水作为屏蔽的水下换料作业和水下燃料的运输操作是很重要的.上述各个水处理系统采用的方法不外乎是过滤、离子交换和蒸发等,设计时,最好把各系统相同工段的流程、设备、运行操作加以规范化,并布置在一起.