Особливості ВХР реакторних контурів АЕС

В реакторних контурах АЕС не можна уникнути наявності О₂, бо він утвориться як продукт радіолізу води.

В якості первинних продуктів радіолізу утворяться радикали Н, ОН і електрони. Радикальні продукти вступають в реакції один з одним, рекомбінують або утворюють молекулярні продукти радіолізу:

Н + Н Н₂

ОН + ОН Н₂О₂

Н + ОН Н₂О

Зменшити кількість радіолітичного водню вдається шляхом створення в воді надлишкової концентрації Н₂. Подавлення процесу утворення О₂ може протікати, наприклад, по такій реакції:

Н₂О + Н Н₂О + ОН.

Цей процес можна реалізувати тільки в 2-х контурних АЕС, де в реакторі однорідне середовище. Створення надлишкової концентрації Н₂ досягається шляхом додавання аміаку. В результаті радіолізу утвориться Н₂. При цьому водночас здійснюється корегування рН до рівня, оптимального для експлуатації сталей.

На сучасних АЕС з ВВЕР широко використовується засіб регулювання нейтронного потоку введенням рідкого абсорбенту – борної кислоти (Н₃ВО₃), концентрація якої може змінюватися при роботі на потужності від 0 до 8 мг/кг.

Щоб уникнути підвищення швидкості корозії і виходу продуктів корозії в теплоносій за наявності борної кислоти, її варто нейтралізувати лугом.

Для цієї мети можуть бути використані сильні луги (КОН, LiOH) або аміак. При використанні перших вимагається додаткове введення Н₂ в теплоносій для подавлення радіолізу. Застосування NH₃ в якійсь мірі вирішує проблему подавлення радіолізу, але це рішення недостатньо ефективне для підтримання рН на необхідному рівні, бо при t=300 ⁰С лужні властивості аміаку знижуються приблизно у 100 разів у порівнянні з 25 ⁰С. Тому у ВВЕР з борним регулюванням застосовується змішаний аміаково-калієвий ВХР.

Існують також додаткові зовнішні джерела надходження домішок (ядерне пальне, компенсатори об’єму 1-го контура 2-х контурної АЕС).

В процесі ділення ядерного пального під оболонкою ТВЕЛІВ з'являється велика кількість продуктів ділення, що представляють собою радіоактивні ізотопи різноманітних елементів середньої частини таблиці Менделєєва. Серед них газоподібні речовини такі як ¹³¹I, ¹³³Xe, ¹³⁵Xe, ⁸⁸Кr, ¹³⁷Cs. По мірі нагромадження продуктів ділення і їхньої дифузії навіть практично задовільна герметичність оболонок не запобігає вихід ГПД у воду і розчинення в ній.

Всі зазначені продукти ділення є в основному інертними шляхетними газами і не виявляють помітного впливу на фізико-хімічні процеси і водний режим АЕС. Однак вони підвищують радіоактивне забруднення теплоносія і повинні бути усунені.

Для заповнення газового обсягу компенсатора тиску (КТ), використовують інертні гази (N₂ або He) або водяний пар.

Технічний азот містить біля 1% кисня. З КТ в результаті масообміну і дифузії гази надходять в теплоносій. Розчинення кисня в теплоносії інтенсифікує корозію у реакторному контурі.

Наявність у теплоносії азоту і кисня (продукт радіолізу води і домішок азоту) і водню (продукт радіолізу води і корозійних процесів) в умовах радіаційного опромінення може призвести до синтезу азотної кислоти. Поява в теплоносії азотної кислоти виявиться в зниженні рН, що сприяє інтенсифікації корозійного процесу.

Найбільш розповсюджені парові КТ. В цьому випадку газовий агент КТ не виявляє впливу на фізико-хімічні процеси в реакторному контурі.