1.Особенности водного режима 2 контура яэу с ввэр и основные задачи при его организации.

Основной особенностью II контура ВВЭР является наличие фазового перехода рабочего тела из воды в пар в парогенераторе, и обратно из пара в воду в конденсаторе.

При переходе рабочего тела из воды в пар в парогенераторе за счет разности растворимости различных веществ в воде и паре происходит накопление твердых веществ в котловой воде ПГ, что требует наличие специальных систем для их вывода из ПГ.

Конденсация пара в конденсаторе происходит в условиях глубокого вакуума, что может приводить, при наличии неплотностей, к присосам охлаждающей воды и атмосферного воздуха в вакуумную часть конденсатора и конденсатного тракта. В охлаждающей воде всегда присутствует значительное количество вредных примесей, которые попадая через неплотности, могут существенно ухудшать качество конденсата, что требует наличие систем очистки турбинного конденсата. В атмосферном воздухе также содержится достаточно большое количество агрессивных газов которые необходимо удалять из рабочего тела II контура.

Второй важной особенностью II контура ВВЭР является наличие разнородных конструкционных материалов.

Одним из основных элементов II контура является ПГ. В настоящее время наиболее распространенным материалом для трубной системы ПГ ЯЭУ с ВВЭР является аустенитная нержавеющая сталь. Ее применение обусловлено высокой общей коррозионной стойкостью, что важно по условиям работы 1 контура, так как ПГ принадлежит в равной мере как к 1 (радиоактивному), так и ко второму

(условно нерадиоактивному) контурам и перетечки теплоносителя во второй контур через неплотности и коррозионные повреждения могут происходить именно в этой части ЯЭУ АЭС. Однако аустенитная нержавеющая сталь склонна к коррозии под напряжением в присутствии хлоридов и кислорода, следовательно вода II контура и добавочная вода должны иметь минимально-возможную концентрацию хлоридов и кислорода.

Основными конструкционными материалами для остального оборудования, трубопроводов и арматуры 2 контура АЭС с реакторами типа ВВЭР-1000 являются углеродистая сталь и медьсодержащие сплавы.

При эксплуатации оборудование, выполненное из углеродистых сталей (СПП, корпус ПНД, корпус и теплообменная поверхность ПВД, камеры и трубные доски конденсаторов турбины и ТПН, трубопроводы питательной воды и пара, деаэраторные баки и пр.) и медьсодержащих сплавов (теплообменные трубки конденсатора турбины и в некоторых случаях ПНД), подвергается коррозионно-эррозионному износу, степень которого увеличивается при снижении рН рабочей среды, накоплении углекислоты и появлении кислорода в технологическом тракте.

При выводе блока из работы необходимо проводить консервацию оборудования. При отсутствии консервации или некачественном ее проведении на внутренней поверхности металла оборудования остановленного блока протекает стояночная кислородная коррозия, что приводит к образованию язв и накоплению продуктов коррозии.

Существенно усиливает коррозию металла парогенераторов (коллекторов, корпуса, трубопроводов раздачи питательной воды и продувки ПГ) снижение рН рабочей среды за счет накопления углекислоты, поступающей с присосами воздуха в вакуумную часть конденсатного тракта, а также концентрирования органических кислот, источником которых может быть добавочная вода после ХВО, очищенная вода после СВО-5 и ионообменные смолы фильтров БОУ при их деструкции.

Из изложенного выше следует, что основными задачами в организации ВХР II контура являются:

- поддержание качества рабочей среды второго контура в соответствии с требованиями отраслевого нормативного документа ГНД 95.1.06.02.002-04;

- минимизация отложений на теплопередающих поверхностях парогенераторов, в проточной части турбин, в подогревателях высокого давления;

- предотвращение коррозионных и коррозионно-эрозионных повреждений парогенераторов, оборудования и трубопроводов парового, конденсатного и питательного трактов;

- эффективный вывод примесей из водяного объема ПГ, очистку продувочной воды ПГ и турбинного конденсата;

- организацию химконтроля за качеством питательной и продувочной воды парогенераторов, основного и очищенного конденсата турбины, подпиточной воды;

- своевременное выявление и устранение причин, вызывающих отклонение качества рабочей среды от установленных нормируемых пределов;

- снижения попадания коррозионно-активных примесей с присосами охлаждающей воды через неплотности трубной системы основного конденсатора турбины.

- качественное проведение пассивации и консервации поверхностей оборудования второго контура в период останова блока;

- качественное проведение предпусковой промывки энергооборудования;

- минимально достижимый объем сбросов, содержащих вредные для окружающей среды химические примеси.

Основными контролируемыми показателями качества рабочей среды в системах второго контура являются:

- удельная электропроводимость с Н – катионированием пробы (Х_{н 25°}с) и без Н - катионирования (Х_25°С);

- величина рН _25°С;

- концентрация растворенного кислорода (О₂);

- концентрация хлорид-ионов (СL);

- концентрация ионов железа (Fе);

- концентрация ионов меди (Сu);

- концентрация ионов натрия (Na);

- концентрация гидразина (N₂Н₄);

- концентрация аммиака (NНз);

- концентрация морфолина при ведении морфолинового ВХР;

- жесткость общая (Ж_о);

- прозрачность (Пр);

- концентрация углекислоты (СО₂);

- масла и тяжелые нефтепродукты;

- концентрация кремниевой кислоты (SiO₂).

Рассмотрим характеристики основных контролируемых показателей ка­чества рабочей среды второго контура.

Величина рН.

Величина рН в питательной воде в пределах от 8,8 до 9,3 ед. поддерживается за счет аммиака, образующегося при термическом разложении в питательном тракте гидразин-гидрата, вводимого в основной конденсат, или совместного дозирования гид­разин-гидрата и аммиака (морфолина) в питательную воду ПГ.

Повышенная концентрация гидроксид-ионов способствует упрочению защитных пленок на поверхности металла и снижению скорости коррозии конструкционных материа­лов КПТ.

Удельная электрическая проводимость (X)

Удельная электрическая проводимость характеризует условное солесодержание рабочей среды и обуславливается концентрацией диссоциированных газов, нелетучих примесей и собственной проводимостью воды.

Значения электропроводимости Н-катионированной пробы, определяемые кондуктометром, наиболее полно характеризуют интегральную концентрацию всех присутствующих в пробе минеральных примесей, не поглощаемых Н-катионитовым фильтром (хлорид-ионы, сульфат-ионы, углекислота и др.).

При величине удельной электропроводимости Н-катионированной пробы от 0,2 до 0,4 мкСм/см содержание растворенных солей в анализируемой среде находится в пределах от 0,3 до 0,6 мкг-экв/дм³ (при температуре 25 ^оС).

Для обнаружения увеличения содержания нелетучих примесей в конденсате турбины (за счет присосов охлаждающей воды), используются дифференци­альные кондуктометры, работа которых основана на сравнении удельных электрических проводимостей пробы контролируемых потоков.

Концентрация ионов натрия (Na)

Соли натрия попадают в основной конденсат с присосами охлаждающей воды, при нарушениях в работе сетевых подогревателей, СВО-5, регенеративных теплообменников и с подпиткой КПТ ХОВ.

Загрязнение конденсата натрием возможно после фильтров БОУ в случае некачественно­го разделения ионитов перед регенерацией и перевода части катионита в на­триевую форму во время пропуска регенерационного раствора щелочи.

Повышенные концентрации ионов натрия в КПТ и котловой воде ПГ способствуют повышению щелочности среды, что приводит к щелочной хрупкости в трещинах, щелевых зазорах перлитных и аустенитных сталей (особенно при образовании соединений NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃).

Концентрация ионов натрия в конденсате регламентируется также в связи с ограниченной спо­собностью БОУ поглощать этот ион, так как ион натрия является наименее сорбируемым катионом в сравнении с аммиаком и катионами кальция и магния.

Концентрация хлорид-ионов (СL)

Влияние хлоридов на коррозию хромникелевых нержавеющих сталей осно­вано на разрушении защитной пассивной пленки на поверхности металла вследствие образования растворимого хлорида хрома.

Разрушение защитной пленки происходит по границам кристаллов, что приводит к коррозионному растрескиванию. Процессу способствует кислород, который играет роль деполяризатора.

Хлориды также являются стимуляторами кислородной коррозии углероди­стой стали. Ионы хлора способны адсорбироваться окисными пленками и вы­теснять из них кислород. В результате такой замены в точках адсорбции полу­чается растворимое хлористое железо, металл при этом окисляется и подверга­ется дальнейшей коррозии.

Основными источниками поступления хлоридов являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах, нарушения в работе ПСВ, ХВО, СВО-5, РТО, применение некачественных химических реагентов.

Концентрация ионов железа (Fе)

Основную массу загрязнений в нерастворенном состоянии составляют про­дукты коррозии конструкционных материалов пароводяного тракта. В основ­ном это оксиды железа, меди. Концентрация железа характеризует про­текание процессов коррозии и эрозии конструкционных материалов, массопереноса, смыва отложений во время переходных режимов работы оборудования второго контура.

Концентрация ионов меди (Си)

Концентрация меди характеризует протекание коррозионных процессов медьсодержащих те­плообменных трубок конденсаторов турбин, ПНД, эжекторов, ПСВ. Поступление меди в ПГ способствует протеканию электрохимической коррозии железосодержащих сплавов, поэтому превышение концентрации меди в КПТ может привести к преждевременному износу оборудования.

Концентрация растворенного кислорода (О₂)

Коррозионная активность конденсата и ПВ обусловлена присутствием в них кислорода и угольной кислоты. Поступление этих агрессивных газов в КПТ возможно вследствие присосов воздуха через неплотности вакуумной системы конденсаторов турбин, с подпиткой ХОВ. Гидразинная обработка КПТ в со­четании с термической деаэрацией являются основными способами предупреж­дения кислородной коррозии конструкционных материалов оборудования питательного тракта, снижения содер­жания продуктов коррозии в ПВ.

Концентрация гидразина (N₂H₄)

Гидразин-гидрат используют для создания восстановительной среды, в которой об­разуется защитный магнетитный слой Fe₃O₄, предохраняющий поверхность металла от коррозии, для химического связывания остаточного кислорода, для повышения рН среды до нормируемых значений за счет образования аммиака вследствие термического разложения гидразина, для подавления углекислотной коррозии, а также создания условий для снижения коррозии медьсодержащих сплавов оборудования второго контура.

Взаимодействие гидразина с кислородом и оксидами металла протекает по следующим химическим реакциям:

N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O

6Fe₂O₃ + N₂H₄ = 4Fe₃O₄ + N₂ + 2Н₂O

2Fе₃O₄ + N₂H₄ = 6FеО + N₂ + 2Н₂О

2Сu₂O + N₂H₄ = 4Сu + N₂+ 2H₂O

2СuO + N₂H₄ = 2Сu + N₂ + 2H₂O

Гидразин-гидрат в конденсатном тракте восстанавливает оксиды меди и железа, пе­реводя их в формы низшей валентности, способные создавать защитные плен­ки на поверхности латуни и перлитной стали.

Концентрация аммиака (NH₃)

Величину рН питательной воды ПГ в пределах от 8,8 до 9,3 можно обеспечить созданием концентрации аммиа­ка в ПВ от 100 до 500 мкг/дм³ путем дозирования раствора аммиака в КПТ. Аммиак в питательной воде образуется и в результате термического разложе­ния избыточного гидразина:

3N₂H₄ = 4NH₃ + N₂

3N₂H₄ = 2NH₃ + 2N₂ + 3H₂

В КПТ аммиак нейтрализует остатки угольной и других кислот, снижая тем самым скорость коррозии конструкционных материалов:

NH₄OН + Н₂СО₃ = NH₄НСОз + H₂O

NH₄OН + CH₃COОH = CH₃COОNH₄ + Н₂O

Для создания коррозионно-безопасных условий работы трубной системы конденсаторов, концентрация аммиака за последним ПНД по ходу рабочей среды должна быть не более 500 мкг/дм³, так как высокая концентрация аммиака в КПТ способствует увеличению скорости коррозии медьсодержащих конструкционных материалов оборудования второго контура.

Аммиак в присутствии кислорода способствует увеличению скорости коррозии медьсодержащих конструкционных материалов по реакции:

2Ме + О₂ + 8 NН₃ + 2Н₂О = 2Ме(NН₃)₄²⁺ + 4ОН^-

Где Ме – медь или цинк.

Концентрация морфолина

При ведении корректирующего морфолинового ВХР второго контура в питательную воду ПГ нужно производить дозировние морфолина. Концентрация морфолина от 2 до 5 мг/дм³ позволяет довести величину рН в питательной воде до 9,3 единиц, при этом стабильно поддерживать значение показателя рН продувочной воды парогенераторов в установленных пределах.

ОС₄Н₈NН + Н₂О = ОС₄Н₈NН₂⁺ + ОН^-

Морфолин нейтрализует в рабочей среде второго контура двуокись углерода при рН менее 10,0 единиц с образованием бикарбонатов

ОС₄Н₈NН + СО₂ + Н₂О = ОС₄Н₈NН₂⁺ + НСО₃^-

и при рН среды более 10,0 единиц с образованием карбонатов

2ОС₄Н₈NН + СО₂ + Н₂О = (ОС₄Н₈NН₂⁺)₂ + СО₃^2-

Обработка рабочей среды второго контура раствором морфолина способствует снижению концентрации аммиака в КПТ, предотвращая возможность "вымывания" меди с поверхностей оборудования конденсатного тракта, изготовленного из сплава МНЖ. Дозирование морфолина в питательную воду парогенераторов снижает скорость протекания коррозинно-эрозионных процессов металла оборудования, уменьшая концентрацию продуктов коррозии и, как следствие, снижается степень загрязненности теплопередающих поверхностей парогенераторов.

Концентрация кремниевой кислоты (H₂SiO₃)

Источниками попадания кремниевой кислоты в КПТ являются присосы ох­лаждающей воды в конденсаторы турбины, подпитка ХОВ, вода дренажных баков. Си­ликаты в воде могут быть в растворенной или коллоидной форме. Последние значительно хуже задерживаются анионитом и поступают в ПВ, ПГ, частично осаждаются в проточной части турбин. Силикаты обладают малой растворимостью в воде, способствуя шламообразованию на теплопередающих поверхностях оборудования второго контура.