[发明专利]一种用于去除反应堆冷却剂中硅元素的装置及其处理方法

说明书

本发明涉及硼硅分离技术领域，具体地说是一种用于去除反应堆冷却剂中硅元素的装置及其处理方法，包括设有进水管的原水箱、产水箱、离子交换柱、若干控制阀，其特征在于，还包括碱液添加箱、膜过滤器；原水箱的碱液进口经碱液输送泵再连接碱液添加箱，原水箱的出口经原水输送泵再连接膜过滤器的进水口；膜过滤器的产水出口依次连接产水箱、产水输送泵、离子交换柱；所述膜过滤器的浓水出口连接原水箱的回水口。本发明与现有技术相比，可以对冷却剂中的硅元素及腐蚀产物等杂质进行针对性净化，同时不影响原有冷却剂中的硼酸、锂等水化学背景参数；实现一套装置既能针对日常冷却剂净化维护，又能针对硅含量超标时选择性净化，提高装置的利用效率。

技术领域

本发明涉及硼硅分离技术领域，具体地说是一种用于去除反应堆冷却剂中硅元素的装置及其处理方法。

背景技术

在压水堆核电站反应堆冷却剂用水中，硅酸化合物是水化学重点关注的杂质之一，当冷却剂中硅酸化合物含量较高时，SiO₂析出物极易沉结在燃料包壳上，加重对锆合金材料的腐蚀，严重影响到核电站的安全运行。同时，乏燃料池中也存在同样问题，导致形成局部放射性热点。

研究表明，冷却剂中硅含量的升高与净化系统用于净化水质和截留放射性腐蚀产物的水过滤器滤芯有密切关系。

放射性水过滤器滤芯主要用来去除以胶形式存在于水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物，是保证核电站稳定运行的重要设备。目前，国内核电站普遍选择美国Pall和加拿大3L这两家国外公司的水过滤器滤芯。但过滤器中的玻璃纤维在冷却剂作用下浸出SiO₂，且随着滤芯精度的提高，浸出量也不断增加，而一回路冷却剂通常采用循环净化模式，净化用树脂床由于运行温度及树脂自身特性，对硅的交换去除率较低，因此回路中硅会随着过滤器的释放等因素富集浓度越来越高。

压水堆核电厂对超标硅元素的反应堆冷却剂所采用的通常做法是在停堆大修时更换一部分冷却剂，这导致大量废液的产生，或者采用大量新树脂对硅进行吸附，导致大量二次废物产生，对废物最小化产生不利影响且成本高昂。同时，在电厂功率运行过程中无法处理硅元素超标的一回路冷却剂，这也给核电厂安全运行带来一定风险。

如何在线高效去除冷却剂中的超标硅元素，又能净化冷却剂中腐蚀产物等杂质，但不影响冷却剂中其他水化学指标，包括硼浓度、锂浓度等，实现处理后的冷却剂进行复用，同时实现工艺净化效果好、净化效率高、二次固体废物产生量少、操作简单等目标成为重点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种工艺简单的装置，以选择性去除硅元素，提高交换能力和分离效率，并提高回收率。

为实现上述目的，设计一种用于去除反应堆冷却剂中硅元素的装置，包括设有进水管的原水箱、产水箱、离子交换柱、若干控制阀，其特征在于，还包括碱液添加箱、膜过滤器；

所述原水箱的碱液进口经碱液输送泵再连接碱液添加箱，原水箱的出口经原水输送泵再连接膜过滤器的进水口；膜过滤器的产水出口依次连接产水箱、产水输送泵、离子交换柱；所述膜过滤器的浓水出口连接原水箱的回水口。

进一步的，所述离子交换柱内的交换树脂采用氢型高交联度大孔阳离子交换树脂或凝胶型阳离子交换树脂。

进一步的，所述交换树脂层高为500～1500mm。

进一步的，所述原水输送泵与膜过滤器之间的管路上还设有排污管。