[发明专利]均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统及补酸方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆运行装置，具体涉及一种均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统及补酸方法。 

背景技术

以硝酸铀酰(UO₂(NO₃)₂)溶液为核燃料的均匀性水溶液核反应堆在运行过程中，由于辐射的作用，燃料溶液中的硝酸(HNO₃)将分解生成氮气(N₂)和氧气(O₂)，导致燃料溶液HNO₃浓度降低，引起铀酰离子(UO₂⁺²)水解沉淀。如以UO₂(NO₃)₂溶液为核燃料的均匀性水溶液核反应堆在额定功率200kW下运行24小时将产生约720升N₂气、1800升O₂气(共2520升气体)，如果不补酸，堆芯料液酸度下降，将导致UO₂²⁺水解沉淀，使均匀性水溶液核反应堆不能长时间稳定运行。如果采用外界补HNO₃的办法，均匀性水溶液核反应堆气回路中的N₂气会越积越多，一年运行250天将累计产生180M³ N₂气、450M³O₂气(共630M³气体)。由于气回路中含有不少惰性放射性气体(⁸⁵Kr、¹³³Xe等)和气态碘(主要是¹³¹I和¹³³I)，这些气体不能直接向大气排放，排放前必须经压力罐长期(3～6个月)贮存，并经纯化处理(如在低温条件下利用活性炭或分子筛吸附)，这将增加放射性气体贮存设施和处理设施，增加处理费用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可使堆芯料液的酸度稳定，保证反应堆长期稳定运行的均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统及补酸方法，从而避免从外补HNO₃和带放射性的N₂气和O₂气 的排放。 

本发明的技术方案如下：一种均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统，该系统包括一个与反应堆气回路连接的氮气转化器，所述的氮气转化器包括置于容器内的高压电极，高压电极与氮气转化控制系统的高压起弧装置连接，氮气转化控制系统还包括中压稳弧装置、稳流装置、强磁铁、变压器，氮气转化器分别与氮气转化控制系统和喷淋器连接，喷淋器与补酸容器连接，补酸容器连接反应堆堆芯容器。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统，其中，氮气转化器的高压电极为铂电极、铂-铱合金电极或石墨电极。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统，其中，氮气转化器还通过水泵与补酸容器直接连接。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统，其中，反应堆气体回路通过抽气泵与储气罐连接，储气罐连接氮气转化器。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统，其中，补酸容器为一个不锈钢密封容器，补酸容器上部设有溢流管与堆芯容器相通。 

一种应用上述系统对均匀性水溶液核反应堆进行补酸的方法，该方法采用高压电极放电的方式将反应堆气体回路中的氮气转化成一氧化氮和二氧化氮，然后用水喷淋冷却使之转化为HNO₃，将生成的HNO₃返回反应堆堆芯容器。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆补酸方法，该方法通过控制高压电极放电电弧的功率大小和直径大小来调节氮气转化速率。 

如上所述的均匀性水溶液核反应堆补酸方法，其中，该方法在反应堆运行的同时，使其产生的氮气进行转化，转化的速率等于反应堆料液中HNO₃辐射分解生成氮气的速率，从而使补酸箱中的HNO₃浓度和反应堆料液的HNO₃浓度不变；或者，在反应堆运行时，通过抽气泵将多余气体抽到储气罐暂存，待反应堆停止运行后，再将贮存气体放回气回路系统，并对氮气进行转化，加大氮气转化的放电功率，使氮气快速转化成HNO₃，直到使气回路压力回复到常压，补酸箱中HNO₃浓度恢复到反应堆运行前的浓度为止。