[發(fā)明專利]均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)及補(bǔ)酸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710306053.6
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101471149A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李茂良;李海穎;程作用;鄧啟民;包崇興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號: G21C19/28
• 分類號: G21C19/28
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心
• 代理人: 高尚梅;代 平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反應(yīng)堆運(yùn)行裝置，具體涉及一種均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)及補(bǔ)酸方法。?

背景技術(shù)

以硝酸鈾酰(UO₂(NO₃)₂)溶液為核燃料的均勻性水溶液核反應(yīng)堆在運(yùn)行過程中，由于輻射的作用，燃料溶液中的硝酸(HNO₃)將分解生成氮?dú)?N₂)和氧氣(O₂)，導(dǎo)致燃料溶液HNO₃濃度降低，引起鈾酰離子(UO₂⁺²)水解沉淀。如以UO₂(NO₃)₂溶液為核燃料的均勻性水溶液核反應(yīng)堆在額定功率200kW下運(yùn)行24小時(shí)將產(chǎn)生約720升N₂氣、1800升O₂氣(共2520升氣體)，如果不補(bǔ)酸，堆芯料液酸度下降，將導(dǎo)致UO₂²⁺水解沉淀，使均勻性水溶液核反應(yīng)堆不能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。如果采用外界補(bǔ)HNO₃的辦法，均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣回路中的N₂氣會越積越多，一年運(yùn)行250天將累計(jì)產(chǎn)生180M³?N₂氣、450M³O₂氣(共630M³氣體)。由于氣回路中含有不少惰性放射性氣體(⁸⁵Kr、¹³³Xe等)和氣態(tài)碘(主要是¹³¹I和¹³³I)，這些氣體不能直接向大氣排放，排放前必須經(jīng)壓力罐長期(3～6個(gè)月)貯存，并經(jīng)純化處理(如在低溫條件下利用活性炭或分子篩吸附)，這將增加放射性氣體貯存設(shè)施和處理設(shè)施，增加處理費(fèi)用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可使堆芯料液的酸度穩(wěn)定，保證反應(yīng)堆長期穩(wěn)定運(yùn)行的均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)及補(bǔ)酸方法，從而避免從外補(bǔ)HNO₃和帶放射性的N₂氣和O₂氣?的排放。?

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)與反應(yīng)堆氣回路連接的氮?dú)廪D(zhuǎn)化器，所述的氮?dú)廪D(zhuǎn)化器包括置于容器內(nèi)的高壓電極，高壓電極與氮?dú)廪D(zhuǎn)化控制系統(tǒng)的高壓起弧裝置連接，氮?dú)廪D(zhuǎn)化控制系統(tǒng)還包括中壓穩(wěn)弧裝置、穩(wěn)流裝置、強(qiáng)磁鐵、變壓器，氮?dú)廪D(zhuǎn)化器分別與氮?dú)廪D(zhuǎn)化控制系統(tǒng)和噴淋器連接，噴淋器與補(bǔ)酸容器連接，補(bǔ)酸容器連接反應(yīng)堆堆芯容器。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)，其中，氮?dú)廪D(zhuǎn)化器的高壓電極為鉑電極、鉑-銥合金電極或石墨電極。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)，其中，氮?dú)廪D(zhuǎn)化器還通過水泵與補(bǔ)酸容器直接連接。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)，其中，反應(yīng)堆氣體回路通過抽氣泵與儲氣罐連接，儲氣罐連接氮?dú)廪D(zhuǎn)化器。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆氮?dú)廪D(zhuǎn)化和料液自動補(bǔ)酸系統(tǒng)，其中，補(bǔ)酸容器為一個(gè)不銹鋼密封容器，補(bǔ)酸容器上部設(shè)有溢流管與堆芯容器相通。?

一種應(yīng)用上述系統(tǒng)對均勻性水溶液核反應(yīng)堆進(jìn)行補(bǔ)酸的方法，該方法采用高壓電極放電的方式將反應(yīng)堆氣體回路中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成一氧化氮和二氧化氮，然后用水噴淋冷卻使之轉(zhuǎn)化為HNO₃，將生成的HNO₃返回反應(yīng)堆堆芯容器。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆補(bǔ)酸方法，該方法通過控制高壓電極放電電弧的功率大小和直徑大小來調(diào)節(jié)氮?dú)廪D(zhuǎn)化速率。?

如上所述的均勻性水溶液核反應(yīng)堆補(bǔ)酸方法，其中，該方法在反應(yīng)堆運(yùn)行的同時(shí)，使其產(chǎn)生的氮?dú)膺M(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的速率等于反應(yīng)堆料液中HNO₃輻射分解生成氮?dú)獾乃俾剩瑥亩寡a(bǔ)酸箱中的HNO₃濃度和反應(yīng)堆料液的HNO₃濃度不變；或者，在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，通過抽氣泵將多余氣體抽到儲氣罐暫存，待反應(yīng)堆停止運(yùn)行后，再將貯存氣體放回氣回路系統(tǒng)，并對氮?dú)膺M(jìn)行轉(zhuǎn)化，加大氮?dú)廪D(zhuǎn)化的放電功率，使氮?dú)饪焖俎D(zhuǎn)化成HNO₃，直到使氣回路壓力回復(fù)到常壓，補(bǔ)酸箱中HNO₃濃度恢復(fù)到反應(yīng)堆運(yùn)行前的濃度為止。?