Водно-химические режимы I контура ВВЭР и КМПЦ РБМК, чем определяется их различие

ВХР первого контура ВВЭР должен обеспечивать:

· подавление образования окислительных продуктов радиолиза теплоносителя при работе реактора на мощности;

· проектную коррозионную стойкость конструкционных материалов активной зоны реактора, оборудования и трубопроводов;

· минимальное количество отложений на поверхностях тепловыделяющих сборок активной зоны реактора и теплообменных поверхностях парогенераторов;

· минимизацию накопления активированных продуктов коррозии на поверхностях оборудования и трубопроводов первого контура.

Водно-химический режим (ВХР) первого контура ВВЭР-1000 является коррекционным. В качестве корректирующих добавок в теплоноситель вводят борную кислоту H₃BO₃, гидроокись калия КОН либо гидроксид лития LiOH (на зарубежных реакторах PWR), аммиак, гидразин-гидрат N₂H₄∙2H₂O.

Борная кислота устойчива в радиационных полях, не разлагается при высоких температурах, хорошо растворима в воде, не образует шлама и накипи, в присутствие щелочей является ингибитором коррозии.. Введение непосредственно в теплоноситель борной кислоты приводит к резкому снижению величины рН и к необходимости коррекции водного режима путем подщелачивания. Для нейтрализации борной кислоты в контур циркуляции теплоносителя вводится раствор едкого калия.

Радиолиз воды замедляется в присутствии водорода (более 5 нмл/дм³), поэтому для подавления радиолиза в теплоносителе необходимо поддерживать повышенную концентрацию водорода. Для поддержания необходимой концентрации водорода в теплоноситель вводится аммиак, который в реакторе разлагается с образованием водорода и азота по реакции

2NH₃ → 3H₂ + N₂.

При работе реактора на мощности под действием нейтронов в теплоносителе происходит ряд ядерных реакций, в результате которых образуются изотопы кислорода, азота, натрия, лития, влияющие на ведение ВХР первого контура.

Наиболее значительное влияние на ведение ВХР первого контура оказывает изотоп лития ⁷Li, образующийся в результате реакции

¹⁰В(n, α)⁷Li.

При длительной эксплуатации реактора на мощности содержание лития в теплоносителе повышается до высоких (до 1,0 мг/дм³) концентраций, которые необходимо учитывать при ведении ВХР.

Поддержание рН в пределах норм позволяет снизить скорость коррозии конструкционных материалов и уменьшить поступление продуктов коррозии в теплоноситель. Регламентирование значения рН по нижнему (5.9) пределу обуславливается увеличением сверх допустимых величин скорости коррозии металла основного оборудования и по верхнему (10.3) пределу – опасностью коррозионного растрескивания циркониевых сплавов оболочек ТВЭЛов;

Хлористые и фтористые соединения поступают в первый контур в основном с подпиточной водой и оказывают отрицательное коррозионное воздействие на конструкционные материалы реакторной установки. Поддержание концентрации хлоридов и фторидов в нормированных пределах (не более 0.1 мг/дм³) достигается использованием реагентов высокой степени чистоты и очисткой теплоносителя на фильтрах СВО-2;

Водород необходим в теплоносителе первого контура для подавления радиолиза воды. Содержание водорода в теплоносителе в пределах 2.7-5.4 мг/дм³ (30-60 нмл/дм³) практически полностью подавляет радиолиз контурной воды (верхний предел содержания водорода ограничен величиной 5.4 мг/дм³ из-за водородного охрупчивания циркониевых сплавов);

Борная кислота в теплоносителе первого контура используется в качестве поглотителя нейтронов, ее концентрация зависит от состояния активной зоны и устанавливается в зависимости от запаса реактивности активной зоны;

Суммарная концентрация ионов щелочных металлов устанавливается путем введения в контур гидроокиси калия в зависимости от концентрации борной кислоты в теплоносителе;

Аммиак является источником водорода в теплоносителе первого контура, поэтому равновесная концентрация аммиака в теплоносителе поддерживается на уровне, обеспечивающем безопасную концентрацию водорода, т.е. в пределах 2.2-4.5 мг/дм³ (25-30 нмл/дм³). При этом верхний предел равновесной концентрации аммиака должен определяться верхним пределом концентрации водорода в теплоносителе.