第六章 压水反应堆水处理系统
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压水堆核电厂的运行_第六章
• EPR，VVER
穹顶在吊装中（左） 穹顶内部（右） 2
吊装环吊的大梁（左） 穹顶钢束张紧（右）
安全壳建造中（左）150吨穹顶吊装（右） 35
安全壳变形测量（左）阀门局部泄漏试验（右）
安全壳贯穿件
• 贯穿通道：
– 设备入口管子 – 电缆套筒 – 燃料组件运输管道的贯穿孔 – 空气闸门。
• 为了不使贯穿件处泄漏，均 有特殊设计，它是由一个穿 过混凝土壁面并锚固在混凝 土上的刚套管及两个接头构 成。接头保证了套管和穿过 安全壳的管道或电缆间的密 封连接。
障。
25
安全壳
• 型式：
– 材料
• 钢板 • 钢筋混凝土制造的(包括预应力混凝土) • 既用钢板又用钢筋混凝土
– 性能
• 干式 • 冰冷凝器式
– 形状
• 球形 • 圆筒形
– 由材料、性能、形式等几方面的组合,结合考虑压水堆核电厂的厂 址,输出功率、经济性和安全性等因素，具有代表性的有以下几种。
26
• 美国早期建造的电功率为800MW压水堆核 电厂安全壳，直径约40m，钢板厚度38mm， 半球顶、椭球底，二次包容壳为椭球顶盖 的圆柱形钢筋混凝土结构，两层壳之间留 有1.5 m宽的环形空间，环腔内呈负压，从 钢壳泄漏至环腔的放射性气体只有经过过 滤净化后方能从排气烟囱排放,以降低放射 性物质对环境的污染。
同时，触发其他系统的保护动作：
– 反应堆紧急停堆； – 安全壳隔离系统 – 汽轮机脱扣 – 启动应急柴油发电机； – 隔离主给水系统并停运主给水泵； – 启动电动辅助给水泵；
21
16
安注过程
• 1.冷段直接注入阶段 – 这一阶段是利用一回路冷却剂正常运行时的流向,使硼酸溶液尽快地注人堆芯。 – 一旦接到"安注"信号,立即自动执行以下动作：
穹顶在吊装中（左） 穹顶内部（右） 2
吊装环吊的大梁（左） 穹顶钢束张紧（右）
安全壳建造中（左）150吨穹顶吊装（右） 35
安全壳变形测量（左）阀门局部泄漏试验（右）
安全壳贯穿件
• 贯穿通道：
– 设备入口管子 – 电缆套筒 – 燃料组件运输管道的贯穿孔 – 空气闸门。
• 为了不使贯穿件处泄漏，均 有特殊设计，它是由一个穿 过混凝土壁面并锚固在混凝 土上的刚套管及两个接头构 成。接头保证了套管和穿过 安全壳的管道或电缆间的密 封连接。
障。
25
安全壳
• 型式：
– 材料
• 钢板 • 钢筋混凝土制造的(包括预应力混凝土) • 既用钢板又用钢筋混凝土
– 性能
• 干式 • 冰冷凝器式
– 形状
• 球形 • 圆筒形
– 由材料、性能、形式等几方面的组合,结合考虑压水堆核电厂的厂 址,输出功率、经济性和安全性等因素，具有代表性的有以下几种。
26
• 美国早期建造的电功率为800MW压水堆核 电厂安全壳，直径约40m，钢板厚度38mm， 半球顶、椭球底，二次包容壳为椭球顶盖 的圆柱形钢筋混凝土结构，两层壳之间留 有1.5 m宽的环形空间，环腔内呈负压，从 钢壳泄漏至环腔的放射性气体只有经过过 滤净化后方能从排气烟囱排放,以降低放射 性物质对环境的污染。
同时，触发其他系统的保护动作：
– 反应堆紧急停堆； – 安全壳隔离系统 – 汽轮机脱扣 – 启动应急柴油发电机； – 隔离主给水系统并停运主给水泵； – 启动电动辅助给水泵；
21
16
安注过程
• 1.冷段直接注入阶段 – 这一阶段是利用一回路冷却剂正常运行时的流向,使硼酸溶液尽快地注人堆芯。 – 一旦接到"安注"信号,立即自动执行以下动作：
核电站化学_压水反应堆水处理系统共73页文档
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
核电站化学_压水反应堆水处理系统
36、“不可能”这个字(语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
核电站化学_压水反应堆水处理系统
36、“不可能”这个字(语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
压水反应堆
o主要缺点：热导率低，以致燃料的中心温度高达
2000℃左右，中心与表面温差达1000℃以上。因此， 燃料芯块的热应力很大，特别是在堆内燃烧到后期， 核燃料过分膨胀会挤压包壳管。
(b)包壳
➢ 作用：防止裂变产物沾污回路水并防止核燃料与冷却剂相接触。
➢ 目前压水堆燃料元件包壳几乎都是Zr-4合金冷拉而成（长3-4米，
➢ 反应堆在核电站的作用就象是火电站的锅炉，它
是整个核电站的心脏。它以核燃料在其中发生特 殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。
➢ 反应堆通常是个圆柱体的压力容器，其中裂变
材料所在部分称为反应堆堆芯。
➢ 堆芯结构由核燃料组件、控制棒组件、可燃毒物
组件、中子源组件和阻力塞组件等组成。
堆芯布置
燃料包壳的选择
（1）不锈钢：高温强度好； 热中子吸收截面大(a：3.0巴)； 快堆用做燃料包壳。
（2）Zr合金：显著改善中子经济性(a；0.22巴~0.24巴) Zr-2 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.12 0.1 0.05 Zr-4 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.15 0.1 0.0 去掉了镍，抑制吸氢，防止脆化。
(c) 控制棒导向管
➢ 控制棒导向管：它和格架固定在一起构成燃料组件
的支撑骨架，并提供了插入控制棒组件、可燃毒物组件、 中子源组件和阻力塞组件的通道。
➢ 每个导向管都是由上下直径不同的Zr-4合金管组成，上
面大直径起导向作用并和控制棒间保持1mm左右的间隙，
冷却剂可以通过该间隙冷却控制棒。占导向管全长约1/7的
或 n 235 U U 236 * 140 Xe 94Sr 2n
-
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2000℃左右，中心与表面温差达1000℃以上。因此， 燃料芯块的热应力很大，特别是在堆内燃烧到后期， 核燃料过分膨胀会挤压包壳管。
(b)包壳
➢ 作用：防止裂变产物沾污回路水并防止核燃料与冷却剂相接触。
➢ 目前压水堆燃料元件包壳几乎都是Zr-4合金冷拉而成（长3-4米，
➢ 反应堆在核电站的作用就象是火电站的锅炉，它
是整个核电站的心脏。它以核燃料在其中发生特 殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。
➢ 反应堆通常是个圆柱体的压力容器，其中裂变
材料所在部分称为反应堆堆芯。
➢ 堆芯结构由核燃料组件、控制棒组件、可燃毒物
组件、中子源组件和阻力塞组件等组成。
堆芯布置
燃料包壳的选择
（1）不锈钢：高温强度好； 热中子吸收截面大(a：3.0巴)； 快堆用做燃料包壳。
（2）Zr合金：显著改善中子经济性(a；0.22巴~0.24巴) Zr-2 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.12 0.1 0.05 Zr-4 (Sn Fe Cr Ni ) (%) 1.5 0.15 0.1 0.0 去掉了镍，抑制吸氢，防止脆化。
(c) 控制棒导向管
➢ 控制棒导向管：它和格架固定在一起构成燃料组件
的支撑骨架，并提供了插入控制棒组件、可燃毒物组件、 中子源组件和阻力塞组件的通道。
➢ 每个导向管都是由上下直径不同的Zr-4合金管组成，上
面大直径起导向作用并和控制棒间保持1mm左右的间隙，
冷却剂可以通过该间隙冷却控制棒。占导向管全长约1/7的
或 n 235 U U 236 * 140 Xe 94Sr 2n
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压水反应堆水处理系统介绍
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
• 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
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
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: RA M RM A
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.
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:
Cs Rb K Na Li
往往逐渐加深.
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
பைடு நூலகம்
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
核电站化学_压水反应堆水处理系统
Ra
2
Na Li
2
Ba
2
Sr
2
Ca
Mg
2
Be
2
I
Br Cl F
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.
离子交换树脂的交换容量与净化效率
第五章 放射性污染处理 原则与控制
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
教学目标
说出核电站化学去污原理和方法 描述核电站放射性废水、废气的产生、处理和控制
教学内容
系统和设备的化学去污 原理及方法 放射性气溶胶的去除 挥发性碘的除去 放射性惰性气体的去除 压水堆中的空气净化系 统
反应堆排水的处理 放射性废水的处理
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:
Cs Rb K
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.
若将干燥树脂直接浸入水中, 溶胀过程的应力往往 会使树脂崩裂. 通常树脂总要保持一定水分, 一般是 50%左右. 包装破坏或贮藏条件改变都能使树脂含水率发生变 化, 因此含水率也是鉴定树脂性能的指标之一. 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.
2
Na Li
2
Ba
2
Sr
2
Ca
Mg
2
Be
2
I
Br Cl F
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.
离子交换树脂的交换容量与净化效率
第五章 放射性污染处理 原则与控制
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
教学目标
说出核电站化学去污原理和方法 描述核电站放射性废水、废气的产生、处理和控制
教学内容
系统和设备的化学去污 原理及方法 放射性气溶胶的去除 挥发性碘的除去 放射性惰性气体的去除 压水堆中的空气净化系 统
反应堆排水的处理 放射性废水的处理
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:
Cs Rb K
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.
若将干燥树脂直接浸入水中, 溶胀过程的应力往往 会使树脂崩裂. 通常树脂总要保持一定水分, 一般是 50%左右. 包装破坏或贮藏条件改变都能使树脂含水率发生变 化, 因此含水率也是鉴定树脂性能的指标之一. 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.
《压水反应堆》PPT课件
为1区和2区。各区所装燃料的富集度及组件数如下：
1区：53个燃料组件，富集度为1.8％；
2区：52个燃料组件，富集度为2.4％；
3区：52个燃料组件，富集度为3.1％。
Harbin Engineering University
Harbin Engineering University
换料方式及特点
力 有较长的堆芯设计寿命，以适当减少换料次数 堆芯构造紧凑，换料操作简单方便
Harbin Engineering University
压水堆动力装置根本配置
上封头
典
型
压
堆芯吊篮
水
堆
本 上隔板 体 堆芯
构 围板
造 下隔板
堆芯支撑部件
下封头
控制棒驱动机构
Harbin Engineering University
压力容器
Harbin Engineering University
Harbin Engineering University
Harbin Engineering University
反响堆压力容器是放置堆芯和堆内构件，防止放射性外 泄的高压设备。它的完整性直接关系到反响堆的正常运 行和使用寿命，而且它在高温、高压、强辐照的条件下 长期工作，它的尺寸大，重量重，加工制造精度要求高。 因此是压水堆的关键设备之一。
率峰因子。
核反响堆的这种装卸料方式构成了它所特有的运行和控制的
复杂性，在一炉燃料的运行周期之初，核燃料所具有的产生裂变
反响的潜力(称为后备反响性)很大，而新堆初始装料的后备反响
性就更大，必须妥善地加以控制。
Harbin Engineering
反响性控制：控制棒+硼酸+可燃毒物 通过在作为慢化剂和冷却剂为水中加硼酸的方式可以
核反应堆压水堆控制绪论课件
06 相关案例分析
案例一：切尔诺贝利核事故分析
事故原因
反应堆设计缺陷、操作失误、安全系统失效等。
事故影响
辐射污染严重，导致数十万人受到不同程度的影 响，包括健康问题、生态灾难等。
事故教训
加强核安全监管，提高反应堆设计和操作水平， 重视应急预案的制定和实施。
案例二：福岛核事故分析
事故原因
地震和海啸导致核反应堆冷却系统失效，进而引发燃料棒熔毁和 放射性物质泄漏。
控制系统
由传感器、控制器、执行器、 被控对象及一些辅助设备组成 。
控制器
根据传感器检测到的参数变化 ，按照一定的控制策略进行计 算，输出控制信号。
被控对象
需要被控制的设备或过程，如 核反应堆、蒸汽发生器等。
控制棒控制系统
控制棒
由吸收中子的材料制成，通过 插入或抽出控制棒来控制反应
堆的功率。
控制棒驱动机构
事故影响
大量放射性物质泄漏，对环境和人类健康造成严重影响，长期影 响仍存在。
事故教训
加强核设施的地震和自然灾害风险评估，提高应急响应能力，加 强核安全文化培育。
案例三：美国尤卡山核废料处理项目介绍
项目背景
美国尤卡山核废料处理项目是全球最大的核废料处理项目之一，旨 在处理数以万吨计的高放射性核废料。
冷却剂流量控制器
根据冷却剂温度控制器的输出信号， 调节冷却剂的流量，以实现冷却剂温 度的精确控制。
加热器
用于加热冷却剂，以补偿反应堆运行 过程中产生的热量损失。
冷却剂泵
用于驱动冷却剂循环流动，将反应堆 产生的热量传递给蒸汽发生器等设备 。
03 核反应堆控制原 理
中子平衡控制
中子产生
01
核电站化学_压水反应堆水处理系统73页PPT
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。————周 恩来
核电站化学_压水反应堆水处理系统
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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离子交换过程可用下式表示：
R A M R M A
精品课件
在水质净化系统中，其交换原理 可用下式表示：
精品课件
⊙ 离子交换树脂的选择性
化学置换反应规律： （1）离子电荷 ①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：
对阴离子则有：
②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。
精品课件
（2）离子半径与水合作用 原子序数越大，水合能越小，因此有以下选择性 吸附顺序：
活度系数越高，交换“势”也越大。
精品课件
6.2.4 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
离子交换树脂的交换容量系指单位体积或重量树脂能够交换的 离子数量。交换容量可用下面两种方法表示： （1）总交换容量 单位体积或重量的离子交换剂中交换基团的总数，毫克当量/ 毫升湿树脂。 （2）工作交换容量 穿透容量，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。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。
• 在反应堆回路传热表面的沉积，使传热 效率降低
• 积累过多时，可能造成堆芯局部流道阻 塞或换热面过热，引起严重事故
• 在停堆检修时，沉积的活化腐蚀产物的 放射性，会给维修工作带来很多麻烦
–及时有效地除去冷却剂中腐蚀产物，避免 腐蚀产物在回路中的过量积聚
精品课件
机械过滤的应用 • 冷却剂净化 • 主泵轴封水过滤 • 离子交换器后过滤 • 燃料水池澄清过滤 • 试剂的过滤 • 补给水、二路蒸汽发生器排污水和汽轮机
⒈ 溶胀
树脂一经浸入水中，水即扩散到树脂网状结 构
的空隙中，离解，形成水合离子，树脂体积也因此
增大，这种现象称为树脂的溶胀。
⒉ 含水率50％
树脂总要保持一定水分，一般在50%左右
⒊ 交联度的关系
树脂溶胀性和含水率均与交联度有关，交联度
越
精品课件
⒋ 树脂的溶胀性还与交换基团和交换离子的 特性有关 。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。 ①强酸性阳离子交换树脂溶胀率的大小顺序为：
–对固体悬浮颗粒去除率约50%，对钴的去 除率达90%
–冷却剂悬浮颗物浓度减少50% –SG室内的辐照剂量下降50% –在去污过程中可迅速消除腐蚀产物颗粒，
强化去污过程
精品课件
• SG排污水和汽轮机凝结水的过滤 –排污水过滤时，降低水温和提高pH可进 一步提高过滤效率
–一旦发生SG传热管破损，可通过加大过 滤流量来降低排污水放射性强度
凝结水系统，以及废水处理各系统的过滤 设施
精品课件
磁过滤器 • 原理
–利用磁吸引作用将水中铁磁性杂质分离 和去除
–过滤对象必须是具有铁磁性的物质 • 构造
–非磁性金属外壳体 –外加磁场 –内部充填强导磁性填料
精品课件
磁过滤器在PWR的应用 • 已用于PWR一回路冷却剂、SG排污水、汽轮
机凝结水的过滤 • 一回路冷却剂的过滤
–凝结水的过滤可大大降低进入SG补水中 的腐蚀产物
–杂质负荷量高，压降变化明显反映过滤 器中的杂质沉积程度，可决定过滤器的 再生时机
–再生方便，去磁反洗即可，速度快，无 需备用
精品课件
6.2 离子交换树脂基础知识
5.2.1 离子交换树脂的结构及基团的引入 5.2.1.1 离子交换树脂的结构 离子交换树脂是一种带有与水溶液中离子进行交换 的活性基团的高分子有机化合物。 1.结构（本体）：苯乙烯与二乙烯苯聚合而成的高 分子化合物 。
精品课件
⊙ 离子交换的净化效率和去污因子
①净化效率η定义为：流经树脂床后溶液中核素被 去除的份额。常用百分数表示：
C1 C2 100%
C1
②去污因子DF定义为树脂床进出料液中特定核素 的浓度或放射性强度之比：
DF C1 C2
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6.3 核级离子交换树脂性能
（1）出水水质纯度高 （2）树脂对pH值变化不敏感 （3）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。 （4）核级树脂杂质含量低，颗度均匀，转型 率高。
第六章 压水反应堆水处理系统
水处理的目的： ①改善水质,使其达到技术指标限值内 ②各系统的水最大限度的重复使用,以减 小废水量，有利于生态环境保护。
精品课件
冷却剂水处理
水进行处理的必要性：
–水在压水堆一回路是作为冷却剂和慢化剂，在二回路 是作为载热剂
–传热的同时，把堆芯形成的放射性,裂变产物，活化的 腐蚀产物载带到了回路各个部位，形成了堆芯外的辐 射场
H+ ＞ Li+ ＞ Na+ ＞NH＋4＞ K+
②而强碱性阴离子交换树脂在进行离子交换时 的溶胀率顺序为：
精品课件
⊙Hale Waihona Puke 热稳定性和机械强度温度过高易使交换基团分解，当水温达到零度时， 其内部水分的冻结能将树脂胀裂。树脂的机械强度 与交联度有关，交联度越大，机械强度越好。
5.2.3 离子交换机理 ⊙ 离子交换原理
–水在慢化中子的同时，又经受辐照分解生成H2和O2 –一、二回路水中的杂质又引起结构材料和燃料包壳的
腐蚀
• 目的 –使水质在指标限值以内，保证各系统设备和结构的完 整性，使冷却剂最大限度的重复使用，保持冷却剂质 量在规定的指标限値之内
• 处理技术 –机械过滤
–离子交换
精品课件
机械过滤
• 目的 –腐蚀产物的危害
精品课件
6.2.2 离子交换树脂的主要物理性能
6.2.2.1 外形和颗度
①离子交换树脂一种半透明的球状物质，颜色有 白、黄、黑和赤褐数种。 ②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。相应的颗粒直径 为0.3—1.2毫米。
精品课件
⊙ 溶胀性和含水率
精品课件
6.5 水处理系统
6.5.1 冷却剂循环净化系统
⊙ 系统功能 –设立冷却剂循环净化系统的主要目的，在于不断地除去冷 却剂中的腐蚀产物和裂变产物，维持合适的冷却剂水质。 –保持反应堆冷却剂内合适的pH值，减少冷却剂对设备和管 系的腐蚀。 –调节反应堆冷却剂中硼浓度，满足控制堆芯反应性的需要。
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2.交联度 聚合物中二乙烯苯的百分含量称为交联 度。 3.引入各种交换基团 向聚合体骨架上引进各种活性基团,根据 交换基团的酸碱性强弱分为:强酸（碱） 性树脂或弱酸（碱）性树脂。
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6.2.1.2 离子交换基团的引入
（1）强酸性阳离子交换树脂
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（2）强碱性阴离子交换树脂
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R A M R M A
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在水质净化系统中，其交换原理 可用下式表示：
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⊙ 离子交换树脂的选择性
化学置换反应规律： （1）离子电荷 ①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：
对阴离子则有：
②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。
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（2）离子半径与水合作用 原子序数越大，水合能越小，因此有以下选择性 吸附顺序：
活度系数越高，交换“势”也越大。
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6.2.4 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
离子交换树脂的交换容量系指单位体积或重量树脂能够交换的 离子数量。交换容量可用下面两种方法表示： （1）总交换容量 单位体积或重量的离子交换剂中交换基团的总数，毫克当量/ 毫升湿树脂。 （2）工作交换容量 穿透容量，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。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。
• 在反应堆回路传热表面的沉积，使传热 效率降低
• 积累过多时，可能造成堆芯局部流道阻 塞或换热面过热，引起严重事故
• 在停堆检修时，沉积的活化腐蚀产物的 放射性，会给维修工作带来很多麻烦
–及时有效地除去冷却剂中腐蚀产物，避免 腐蚀产物在回路中的过量积聚
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机械过滤的应用 • 冷却剂净化 • 主泵轴封水过滤 • 离子交换器后过滤 • 燃料水池澄清过滤 • 试剂的过滤 • 补给水、二路蒸汽发生器排污水和汽轮机
⒈ 溶胀
树脂一经浸入水中，水即扩散到树脂网状结 构
的空隙中，离解，形成水合离子，树脂体积也因此
增大，这种现象称为树脂的溶胀。
⒉ 含水率50％
树脂总要保持一定水分，一般在50%左右
⒊ 交联度的关系
树脂溶胀性和含水率均与交联度有关，交联度
越
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⒋ 树脂的溶胀性还与交换基团和交换离子的 特性有关 。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。 ①强酸性阳离子交换树脂溶胀率的大小顺序为：
–对固体悬浮颗粒去除率约50%，对钴的去 除率达90%
–冷却剂悬浮颗物浓度减少50% –SG室内的辐照剂量下降50% –在去污过程中可迅速消除腐蚀产物颗粒，
强化去污过程
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• SG排污水和汽轮机凝结水的过滤 –排污水过滤时，降低水温和提高pH可进 一步提高过滤效率
–一旦发生SG传热管破损，可通过加大过 滤流量来降低排污水放射性强度
凝结水系统，以及废水处理各系统的过滤 设施
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磁过滤器 • 原理
–利用磁吸引作用将水中铁磁性杂质分离 和去除
–过滤对象必须是具有铁磁性的物质 • 构造
–非磁性金属外壳体 –外加磁场 –内部充填强导磁性填料
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磁过滤器在PWR的应用 • 已用于PWR一回路冷却剂、SG排污水、汽轮
机凝结水的过滤 • 一回路冷却剂的过滤
–凝结水的过滤可大大降低进入SG补水中 的腐蚀产物
–杂质负荷量高，压降变化明显反映过滤 器中的杂质沉积程度，可决定过滤器的 再生时机
–再生方便，去磁反洗即可，速度快，无 需备用
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6.2 离子交换树脂基础知识
5.2.1 离子交换树脂的结构及基团的引入 5.2.1.1 离子交换树脂的结构 离子交换树脂是一种带有与水溶液中离子进行交换 的活性基团的高分子有机化合物。 1.结构（本体）：苯乙烯与二乙烯苯聚合而成的高 分子化合物 。
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⊙ 离子交换的净化效率和去污因子
①净化效率η定义为：流经树脂床后溶液中核素被 去除的份额。常用百分数表示：
C1 C2 100%
C1
②去污因子DF定义为树脂床进出料液中特定核素 的浓度或放射性强度之比：
DF C1 C2
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6.3 核级离子交换树脂性能
（1）出水水质纯度高 （2）树脂对pH值变化不敏感 （3）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。 （4）核级树脂杂质含量低，颗度均匀，转型 率高。
第六章 压水反应堆水处理系统
水处理的目的： ①改善水质,使其达到技术指标限值内 ②各系统的水最大限度的重复使用,以减 小废水量，有利于生态环境保护。
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冷却剂水处理
水进行处理的必要性：
–水在压水堆一回路是作为冷却剂和慢化剂，在二回路 是作为载热剂
–传热的同时，把堆芯形成的放射性,裂变产物，活化的 腐蚀产物载带到了回路各个部位，形成了堆芯外的辐 射场
H+ ＞ Li+ ＞ Na+ ＞NH＋4＞ K+
②而强碱性阴离子交换树脂在进行离子交换时 的溶胀率顺序为：
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⊙Hale Waihona Puke 热稳定性和机械强度温度过高易使交换基团分解，当水温达到零度时， 其内部水分的冻结能将树脂胀裂。树脂的机械强度 与交联度有关，交联度越大，机械强度越好。
5.2.3 离子交换机理 ⊙ 离子交换原理
–水在慢化中子的同时，又经受辐照分解生成H2和O2 –一、二回路水中的杂质又引起结构材料和燃料包壳的
腐蚀
• 目的 –使水质在指标限值以内，保证各系统设备和结构的完 整性，使冷却剂最大限度的重复使用，保持冷却剂质 量在规定的指标限値之内
• 处理技术 –机械过滤
–离子交换
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机械过滤
• 目的 –腐蚀产物的危害
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6.2.2 离子交换树脂的主要物理性能
6.2.2.1 外形和颗度
①离子交换树脂一种半透明的球状物质，颜色有 白、黄、黑和赤褐数种。 ②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。相应的颗粒直径 为0.3—1.2毫米。
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⊙ 溶胀性和含水率
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6.5 水处理系统
6.5.1 冷却剂循环净化系统
⊙ 系统功能 –设立冷却剂循环净化系统的主要目的，在于不断地除去冷 却剂中的腐蚀产物和裂变产物，维持合适的冷却剂水质。 –保持反应堆冷却剂内合适的pH值，减少冷却剂对设备和管 系的腐蚀。 –调节反应堆冷却剂中硼浓度，满足控制堆芯反应性的需要。
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2.交联度 聚合物中二乙烯苯的百分含量称为交联 度。 3.引入各种交换基团 向聚合体骨架上引进各种活性基团,根据 交换基团的酸碱性强弱分为:强酸（碱） 性树脂或弱酸（碱）性树脂。
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6.2.1.2 离子交换基团的引入
（1）强酸性阳离子交换树脂
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（2）强碱性阴离子交换树脂
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