在壓水堆核電廠中,通常在冷卻劑添加天然硼酸來(lái)控制剩余反應(yīng)性。在壽期初,硼濃度相對(duì)較高,特別是在核電廠實(shí)施長(zhǎng)循環(huán)燃料管理后,較高的硼（硼酸）濃度會(huì)降低一回路的pH并增加一回路管道和設(shè)備的腐蝕速率,腐蝕產(chǎn)物的增加會(huì)降低燃料元件與冷卻劑之間的傳熱效率,同時(shí)增加核電廠的輻射風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn),在核電廠反應(yīng)堆中采用富集硼酸可以改善一回路水化學(xué)條件,抑制包殼材料的腐蝕,并降低腐蝕產(chǎn)物的活化和遷移。本文開(kāi)展了富集硼酸對(duì)壓水堆一回路腐蝕產(chǎn)物沉積的影響研究,通過(guò)提高10B的富集度,對(duì)一回路腐蝕產(chǎn)物在燃料元件上沉積質(zhì)量,以及在管道和設(shè)備上沉積的活化腐蝕產(chǎn)物活度的影響進(jìn)行了分析。研究表明,適當(dāng)提高10 B的富集度,會(huì)降低沉積在燃料元件上的腐蝕產(chǎn)物的總質(zhì)量,有助于燃料元件包殼與冷卻劑之間熱交換,減少功率損失;同時(shí),隨著10 B的富集度的提高,也會(huì)降低沉積在管道和設(shè)備上的活化腐蝕產(chǎn)物的活度,從而有助于降低核電廠的輻射劑量。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)核電. 2020,13(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

PACTOLE程序中模擬的物理化學(xué)現(xiàn)象

圖2為目前國(guó)內(nèi)常用的硼鋰協(xié)調(diào)曲線，通過(guò)硼鋰協(xié)調(diào)曲線可以得出不同硼濃度下的鋰濃度或pH。初始硼濃度隨10 B富集度的變化見(jiàn)表1。從表1中可以看出，隨著10 B富集度的提高，硼濃度逐漸降低。在10 B富集度達(dá)到30%后，壽期初冷卻劑的pH已達(dá)到7.0。根據(jù)不同的水化學(xué)條件，再通過(guò)PACTOLE程序?qū)σ换芈废到y(tǒng)中不同區(qū)域的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析計(jì)算，并研究不同的10B富集度對(duì)沉積在燃料元件上的腐蝕產(chǎn)物的質(zhì)量及沉積在管道和設(shè)備上的活化腐蝕產(chǎn)物的活度的影響。2.3 計(jì)算結(jié)果及分析

通過(guò)計(jì)算，得出在燃料元件上的沉積物總質(zhì)量與10B富集度的關(guān)系見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，當(dāng)10 B富集度提高后，在燃料元件上沉積的腐蝕產(chǎn)物的總質(zhì)量逐漸降低，當(dāng)富集度提高到40%后，變化趨勢(shì)逐漸平緩。即適當(dāng)提高10 B的富集度對(duì)腐蝕產(chǎn)物在燃料棒的沉積有一定的抑制作用，且在10 B富集度為40%左右效果最為明顯，這是因?yàn)椋鶕?jù)核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通常將7.2設(shè)為冷卻劑pH的目標(biāo)值，當(dāng)10 B富集度在40%時(shí)，壽期初冷卻劑的pH值基本達(dá)到了7.2，而隨著10B富集度的持續(xù)提高，冷卻劑的pH在壽期初就維持在7.2。采用富集硼酸可減少腐蝕產(chǎn)物在燃料元件表面的沉積，有助于燃料元件包殼與冷卻劑之間熱交換，減少功率損失，同時(shí)減少AOA，提高反應(yīng)堆安全性。沉積物中主要的元素隨10 B的變化關(guān)系見(jiàn)圖4，可以看出沉積的主要元素為Fe和Ni，這主要是因?yàn)檫@兩種元素為一回路系統(tǒng)管道和設(shè)備構(gòu)成材料的組要成分，且這兩種元素沉積的質(zhì)量隨10B富集度的升高而逐漸降低，對(duì)其他兩種元素（Cr和Mn）沉積質(zhì)量的影響相對(duì)較小。


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