ČESKOSLOVENSKA VĚDECKOTECHNICKÁ SPOLEČNOST DOM TECHNIKY BRNO VOREM 80

ČESKOSLOVENSKA VĚDECKOTECHNICKÁ SPOLEČNOST DOM TECHNIKY BRNO

VOREM 80

SBORNÍK PŘEDNÁŠEK 1980

Geloatátní odborná skupina Jaderné energetiky ČSVTS Krajaká odborná akupina Jaderné energetiky pobočka ČSVTS tíatar Jaderného výzlomu Řež pobočka ČSVTS Škoda-dodavatelský úaek pro energetiku Brno pobočka ČSVTS Výzkumný ústav chemických zařízení Brno Dům techniky ČSVTS Brno

VOREM

Brno 1980

80

Obsah:

str.

1. Miloslav Suchánek, Ferdinand Dubský, Ladislav Šúcha Stanovení chloridů za přítomnosti nadbytku kyseliny borité

3

2.

Br.Ing. Vladimír Zajíc,CSc Přímá měření fyzikálně-chemických vell5in v reaktorových, okruzích za vysokého tlaku a teploty vodního prostředí

12

3* ESDr.Hubert Procházka,CSc, Ing.Vladimír Jirásek, p.ch.Jiří ProcházkafCSc, Ing.Milan Veit Monitorování desaktlvacních stanic jaderných elektráren

23

4. Ing.Vladimír Fähnrich Samočinné analyzátory pro kontrolu složení vody a jejich aplikační možnosti v jaderné energetice

31

5*

Jiří Toman,prom.fy3« Problematika vodního režimu sekundárního okruhu je a W E R

43

6. Jan Kysela, Josef Brabec Vliv cyklického teplotního namáhání na odolnosti silně bázických měničů aniontů

49

7. Ferdinand Dubský, Miroslav Suchánek, Alena Jehličková Rovnováhy chloridových iontů na silně bazických anexech za přítomnosti kyseliny borité

62

8.

Karel Jindřich Čištění chladivá primárního okruhu jaderného lehkovodního reaktoru měničem kationtů »ofat-«* T»w

72

9.

Vratislav Rýpar Využití elektromagnetického f i l t r u k úpravě rody T tlakovodní jaderné elektrárna

91

10. J.Srbak, V.Talia, J.Petr Analysa podmínek rentabilnosti aplikace teplotní regenerace H,B0, pro reaktory typu W E R

98

11. Ing.Miroslav Kořínek Nová směry ve výzkumu strojního nařízení pro ionexové čištění RA vod.

107

12. Ing.Zdeněk Přič, Antonín Kříž Vývoj elektromagnetického filtru pro zachycení suspendovaných látek z vodního okruhu

114

-

3 -

Miloslav S u a h í i i k, Perdinand D u b • k ý Ladislav S u c h a Katedra analytické chemie, Vysoká Škola chemicke-technlcká Praha

Stanoveni chloridů za přítomnosti nadbytku kyseliny borlté

tfvod 7 chladícím roztoku primárního okruhu jaderné elektrárny s borovou regulací, jehož hlavní složkou je kyselina borltá a polyboritany, se jako nečistota vyskytují mj. také chloridové lonty. Přecházejí do tohoto roztoku ze silně bazického anexu, který je zařazen T technologickém okruhu, 1 z jiných látek používaných k přípravě chladicího media. Protože chloridové lonty zvyšují korozívni účinek roztoku na zařízeni primárního okruhu, je třeba jejich koncentraci neustále sledovat. Metoda vhodná pro takovou kontrolu musí být jednoduchá, rychlá a použitelná v rozsahu koncentrací chloridových lontů 10" 6 až 10" 2 g/l, tj. přibližní v rozmezí pCl 7,5 až 3.5* Bále je třeba, aby stanovení probíhalo v kyselém prostředí, kde se nehydrolyzují katlonty těžkých kovů, nerudl amonné soli a je potlačena dlsoeiaee kyseliny borlté a tvorba polyborltanů. Podle údajů T letaratuře se nejvhodnější jeví potenciometrická a fotometrická metoda* V této práci se zabýváme potenelometrlckými způsoby stanovení nísKkýohkoneentrací chloridů a s využitím optlnallzacníeh matematleko-statistiokých metod 1 hledáme nejlepší podmínky pre fotometrické stanovení. U obou metod studujeme vliv přítomnosti velkého nadbytku kyseliny borlté. Optimalizované analytické postupy používáme i pro stanovení obsahu chloridů v silni bazických anexeeh* žást a Vľŕsl Použité chemikálie, roztoky a přístroje* Zásobní roztok 0,1 M HaCl byl připraven rozpuštěním zmarného množství chloridu sodného ve vodi. Ze zásobního roztoku byly

-

4

-

přeaaým ředěním připravovaný potřebné zředěnějfií roztoky. Zásobní rostok železité soli byl získán rozpuštěním 50 g Mohrovy soli vt» l«5O ml vody, pevařením s 200 ml konc. HHO. a doplněním objemu na 1000 ml* Zásobní roztok thlokyanatanu rtuínatého vznikl rozpuštěním 1,5 g dobře rozetřeného preparátu v 500 ml methauolu. Roztok musí být čirý; případný zákal je třeba odfiltrovat. Zásobní roztok 0,05 M AgNO* byl připraven rozpuštěním známého množství dusičnanu stříbrného ve vodě. Koncentrace roztoku byla stanovena petenciometrickou titrací a použitím chloridu sodného Jako základní látky. Zředěnájaí roztoky AgNO-j byly připravovány přesným ředěním základního roztoku. Všechny použité chemikálie byly Sistoty p.a*; k přípravě roztoků byla používána destilovaná deionlzovaná voda* Při všeeh potenciometrlekých měřeních byl používán pH-metr OP-201/2 a referentní kalomelová elektroda OP-810 s elektrolytickým můstkem naplněným 1M K50~ /Hadelkis, Budapest/ a iontově selektívni chloridová elektroda E* 306 /Metrohm.Herisau/. Hodnota pH roztoků byla měřena skleněnou elektrodou FO-7171-1/A /RadelldLa, Budapest/* K fotometrickým mařením byl používán spektrofotometr 7SU 2 /Zeiss, Jena/* Studované postupy stanovení chloridů. Fotometrické stanovení Stanovení je založen* na reakcích Hg(SCT) 2 + 2 Cl" - 2 SCH~ Pe 3 + + SCOT 4i Pe (SClf)2+ Reakce probíhají v kyselém prostředí. Za přítomnosti nadbytku železitých iontů je koncentrace komplexu Pe (SCH) 2 + úměrná půvední koncentraci lontů Cl~ v roztoku* Postups Do 50 ml odměrné baňky se pipetou odměří analyzovaný vzorek, dále roztok thiokyanatanu rtulaatého /objg»A ml a nakonec roztok železité soli /objem B ml/* Směs se doplní vodou A po 20 min. atámí se měří absorbance v kyvetách délky 5 cm re světle vlnové délky 463 nm. Přímá potenciometrie. 3 Podle údajů výrobe* lze používanou iontově selektivní chloridovou elektrodou měřit koncentrace v rozmezí pCl 0 až 4,3 při pE od 0 do 14* V oblasti nižších koncentrací chloridů je

-

5 -

eitlivost elektrody malá, nebol hodnota směrnice v závislosti B » f(pCl) klesá. Za. přítomnosti interferujících látek je vhodné použít metody standardních přídavků*. S ohledem na přítomnost kyseliny hoři t á a těžkých kovů je třeba pracovat v roztoku o »H ^ 2. Postup t Ke 30 ml analyzovaného roztoku chloridu okyseleného kyselinou dusičnou na pH asi 1,8 se postupně odměří tři stejně velké přídavky standardního roztoku HaCl a směs se promíchá* Potenciál měrného článku se změří na počátku a pak po každém přiďáaí standardu. Heznámá koncentrace ohlofldu ve vzorku se vypočte podle zmarných vztahů pro metodu standardních přídavků /vis např.cit.4/. Ze tří paralelních hodnot se vypočte průměr* Hodnota směrnioe elektrody se určí nezávislým měřením potenciálu elektrody v rozmezí pCl 2,3 až 3»6* Potenciometrická titrace* Titrační stanovení je přesnější, ale časově náročnější než přímá potenolometrie. Postup: 30 ml analyzovaného roztoku bylo oky seleno 1 ml 0,5 M H2T0- a za stálého míchání titrováno roztokem 0,005 M nebo 0,001 M kgnOy Titrační činidle byle přidáváno po 0,5 ml a titrace byla ukončena asi 0,5 ml před předpokládaným bodem ekvivalence* Spotřeba odměmého roztoku odpovídající konci titrace byla a j iě tóna graficky Granovou metodou • Optimalizace fotometrické metody. Výběr významných faktorů* Z dříve publikovaných výsledků studia vlivu různých faktorů na intenzitu zbarvení železitého komplexu, který vznikl výměnnou reakcí thiokyanatanu rtuínětáho a chloridových iontů vyplývá 2 , Se počínaje určitou win-fmrfiw-f koncentrací HffO.,, má na absorbanoi vliv pouze konoentraoe železltýoh lontů a thiokyanatanu rtutmatého. Pro zjištění míry závislosti analytického signálu /absorbance roztoku/ na těchto faktoreoh byl zvolen fakturový pokus 2 a trojím opakováním. Schema faktorového pokusu je v tabulce I.lnalýza rozptylu tohoto pokusu ukázala značný vliv koncentrace železité soli a thiokyanatanu rtutnatého. Je zřejmé, že reakční podmínky, které doporučují Iwasaki a spol. 6 /5 ml železité soli

-

6

-

a 2,5 ml thlokyanatanu rtuln&tého/, nejsou optimální* Zjišťování optimálních podmínek metodou největšího apádu* Va základě -výsledku faktorového pokusu byl sestaven postup k vyhledání optimálních podmínek metodou největšího spádu* Postup je znázorněn v tabulkách II a H l * Výsledky dalšího faktore vého pokusu T oblasti nalezeného maxima ukázaly, Se významný vliv má pouze koncentrace železité soli* Zjišťování optimálních podmínek metodou simplex* Výchozí úrovně faktoru byly zvoleny stejné jak* u metody největSíhe spádu. Výsledky a postup bodu v experimentálním prostoru jsou sřejmé z tabulky IV* Výsledky optimalizace* Je zřejmé* že ve srovnání a výchozími koncentracemi činidel, které mají vliv na hodnotu analytického signálu, je v optimu koncentrace železité soli 2.4 krát větší / A o p t » 24 ml F e 3 * v 50 ml roztoku/ a konoentrace thiokyanatanu rtuinatého asi 2-3 krát větší / B # p t • 9-14 ml. Hg (Sd7) 2 v 50 ml rozteku/* Úpravou podmínek vzroste absorbanoe asi e 40 %. Rozdíly v optimální hodnotě faktoru B, nalezené různými optimalizačními postupy, jsou způsobeny malým vlivem tohoto faktoru na hodnotu analytického signálu v oblasti maxima. V dalším studiu byla zvolena kombinace faktoru A • 24 ml, B • 9 ml na 50 ml analyzovaného roztoku* Kalibrační křivka. kalibrační křivka byla sestrojena měřením absorbancí roztoků standardu v rozmezí koncentrací chloridů 8,9 - 100/Ug/50 ml roztoku proti reztoku bez chloridových iontů. Interval koncentrací byl rozdělen na dvě části* Zjištěné rovnice kalibračních, přímek jsou dámy vztahyi Rozmezí koncentrací Cl" 8,9 - 35»5/ug/5O ml A - (0.0053 + 0,0005)o + (0,0035*0,0001) Rozmezí konoentraeí Cl" 35.5 - 106/ttg/50 ml A - (0,0087^0,0006)0 + <-0,l64±0,048) V uvedených vztazích Je o koncentrace chloridových lontů v 50 ml roztoku a A je abeortanco roztoku v 5 cm kyvetě při >\ • • 463 »•• Z kalibrační křivky pro menší koncentrace ohleridů byla vyprótena mez detekce 2^ug/50 ml a mez stanovitelnosti

-

7

-

5)/Ug/50 ml. Mez stanovltelnostl byla vypočtena z hodnoty signálu odpovídající trojnásobku amôrodatné odchylky sávlsle premenné veličiny. Vliv kyseliny bořit4. Vliv kyseliny bořiti na studované metody stanovení chloridů byl zjišlován porovnáváním výsledků získaných za nepřítomnosti H-jBO, a při koncentracích 1*2,3,4,5 a 10 g H.BO^/l. Potometrleká metoda byla studována při o c , • 5.10 mol/l a 2«10" 5 mol/l, potenoiemetrioká stanovení při o c l • 2,5.10"*, 5.10"* a 1.10" 3 aol/1. Každé stanovení bylo opakováno pětkrát sa stejnýoh podmínek. Pomocí Barthletova kriteria' bylo zjištěno, že přesnost fotometrického a tltračního stanovení chloridů, je stejná bes ohledu na koncentraci chloridů a kyseliny borité ve studovaném rozmezí. Přesnost přímého potenoiometriokého stanovení chloridů při nízkých konoentraeíoh (2,5.10"* a 5.10"* mol/l) se za přítomnosti kyseliny borité zhoršuje. Studentovým testem byle zjišlován vliv kyseliny borité na správnost stanovaní chloridů. Rozdíly výsledků fotometrického stanovení jsou statistleky nevýznamné při obou konoentraeíoh chloridových iontů a všech koaeentraeíeh kyseliny borité. Při titračním stanovení chloridů byla vitálna výsledků statisticky významně vyšší, ale relativní chyba nepřekročila +5%. Výsledky přímého potenciometrlckého stanovení byly za přítomnosti kyseliny borité správné jen při většíoh konoentaeíoh ohloridů. Stanovení chlorldovýoh iontů v silni bazickém anezu. K analýzám byly použity Čtyři vzorky silni zásaditých anexů* Byly to tyto anexys WOPATIT ROSC, WOPATIT Y-46, UWATIT M 500 KR/OH, DUOLITE ARA-366. Sušina těohto vzorků byla stanovena sušením nad pevným KOH a silikagelem. Postup t Byle odměřeno 25 ml vzorku lonezu sklepaného na tvrdé podležoe a převedeno do lonexové kolony o vnitřním průměru 10 mm. Kolona byla prouývána 5 % roztokem uhličitanu amonného /průtok 4 ml/min. Bluát byl jímán de odměrné banky objemu 1000 ml. Pro každý ionex byly provedeny tři souběžné eluoe* Z eluátu byly pipetovány různé podíly pro potenoiemetrioké nebo fotometrioké stanovení. Při potenolometrloké titraoí byle 200 ml eluátu na vodní lázni odpařeno na objem asi 50 m l t

- 8

-

okyseleno kóno. HSO, aa methylovou oranž a t it ro váno roztokem 0.05M nebo 0,005 U ÁgSOy Při foton atrlckém stanovení bylo do banky objemu 50 ml odpipetováno 10 ml eluátu a 2 ml končen. HN0,« Koncentrace chloridů byla- určena výše popsaným fotometrickým způsobem* Výsledky stanoveni ve vzorcích anexů. jsou uvedeny v tabuloe 7. Srovnáme-li obS metody vidíme, že fotometrioká metoda dává systematicky vyšší hodnoty obsahu chloridu. Pro technologické účely není tento rozdíl podstatný* Literatura 1« Suehánek M., Šůeha L., Urner Z.t Chem.Listy 72, 1037 /1978/ 2* Zall D.M., Yiaher D., Garner íí.G.x lnal.Chem.28, 1665 /1956/ 3. Ienenspeaifisohe Elektrod* £1 306-HaltGebrauohsanweisung, Metrohm 4. Veselý J., Veiss S*v Stulík S«t Analýza iontoví selektivními elektrodami, SNT1, Praha 1979 5* Gran Q*t lnaly«t 77, 661 A 9 5 2 / 6. XvAankl l.f tltsumi 3., Osasam T,t Bull.Chem.Soo.Japam 25, 226 A 9 5 2 / 7. Báti* J., LikeŠ J.i Základy počtu pravdepodobnosti a matemaUoké* statistiky, SIT1, Prafe« 1974.

Tabulka I, Yetometrioké stanoveni ehloridů-výaledky faktorového pokuau

Kombln.ea řaktoiů

Aijsorteane©

A2

=1 . 0,462 0,471 0,461

B

2

B

0,591 0,584 0,584

l

0,637 0,635 0,628

B

2

0,792 0,790 0,792

*Paktor Ai ebjen záaobaília roztoku železitá aolij úrovnS 5 a 10 tí, faktor Bi objem záaobaíha roztoku thlokyanatanu ruínatóhoi órovnS 2,5 * 5 al* labulkm II Postup sjlifovámí optimálních podmínek atanovení ohlorldů netódou nejvStäího spádu Velená parametry

Jednotkový vektor Odhad b 1 SeuSlm Jeda.rektoru a 1^ Relativní zněna faktoru

Paktory AÍPo 3 *^) , B(Hg(SCH)afnl 10 2 1.4.10" 1 0,23 1.6

5 1 i.a.io"1 0,18 i»o

-

10 -

Tabulka XIX Výsledky eriřovaoloh pokusů metody největšího spádu 8.10" 5 )

B

C1

Palcu* 8.

Úrovní faktorů B Á 10 15 18 21 24 27

1 2 3 4 5 6

5 8 10 12 14 16

Průměrná abaorbanee 0,790 0,982 1,056 1,120 1,155 (maiiarmi)

Tabulka 17 Optlmalisaee fotometriokéh© stanovaní chloridů metodou simplex ( « 0 1 - «. 4.1O" 5 mal/l)

Fokus 8*

1 2 3 4 5 5» 6 7 8 9

Absorbanea

10 12 U 14,5 13,5 19 17 18 20,5 23,5

5 5 5,9 6,4 7,3 7,7 7,75 6,8 a.2 9,15

0,394 0,432 0,416 0,470b 0,445 0,498° 0,481 0,500 0,533 0,548*

•bjem aáaobního rostoku ialaaittf soli T ml| B-obj sásobníhe roitoko thiokyanatamu rtuiaatáha • ml* 2x 5x.

- u Tabulka 7 Stanovení chloridů Y silně bazických anexeoh Ionex

Metoda

Sušina

% WOPATH R08C WOFATIT Y-46 LOTATXT M50O DDOLITE ASA a

37,01 40,82

54,74 44,50

Fotometrie

a

b

0,132 34,8 0,333 • 1 . 2 0,013 14,4 0,185 8,1

Fctenciometrie a

33,1

0,115 0,317

13,2

0,170

7,1

_c

Obaahchloridů v mg na 25 ml ionexa. Procentový obsah chloridů v sušině ionexu.

e

b

Fotenoiometrioké kri1s*y nebyle možno vyhodnotit.

_c

-

12

-

Ur. Ing. Vladimir Z a j í c , CSe Ústav jaderného výzkumu, Řež

Přímá měřeni fyzikálně-chemických veličin v reaktorových okruzích za vysokého tlaku a teploty vodního prostředí 1. Úvod Kontrola parametru a účinků radiačně exponovaných vodních režimů jaderné techniky v experimentálním i provozním měřítku je velmi náročná na Sas i pracovní kapacitu v případě, že potřebné soubory dat o stavu a změnách kontrolovaných fyzikálněchemických veličin je nutno vyšetřovat prostou analytickou technikou pomocí odebraných vzorků prostředí. Odběr a zpracování radioaktivních vzorků prostředí a materiálů při dodržování zásad radiační bezpečnosti jsou velmi zdlouhavé, čímž je značně ztíženo řízení činnosti jaderně-technických zařízení í kontrola a postižení vzájemných interakcí zúčastněných činitelů. Potřebnou redukcí tlaku a teploty při odběru vzorků vodného prostředí se porušuje jeho rovnovážný oběhový stav, takže analyticky zjištěné charakteristiky přinášejí často zkreslený obraz sledovaných procesů a jejich účinků. Zjištování charakteristik přechodových stavů a procesů, které představují i v jaderné technice největší rizika, je analytickou cestou prakticky nemožné. Nestability některých sledovaných komponent prostředí v časovém průběhu vylučují vyšetřování jejich výskytu a chování pomalou analytickou cestou vůbec* Tyto skutečnosti nás vedly k vývoji Čidel s kontinuální dálkovou indikací pro kontrolu radiačně exponovaných vodních režimů jaderné techniky, které nelze komerčně získat na domácím ani zahraničním trhu. Vznikla tak řada originálních řešení čidlové techniky i způsobů vyhodnocování snímaných signálů /I, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10/. 2» Konstrukce čidel V souvislosti s výzkumně-vývojovými pracemi pro težkovodní

-

13 -

okruhy reaktory chlaaené kysličníkem uhličitým a pro Jejich parametrickou úroveň těžkovodního okruhu se postupně podařilo vyřešit vysokotlaký konduktometr, pH-metr, korozometr a ampérometrický koncentrační snímač /l-6/« Všechna uvedená čidla vycházela ze společné koncepce průtočného tlakového autoklávu z austenitické nerezavějící oceli 18 Cr 8 Hi o obsahu 200 až 300 cnr se samotěanícím ručně ovladatelným uzávěrem. Uvnitř autoklávu je pak umístěna vhodná soustava elektrod a elektrické signály procházejí izolačními rozebíratelnými průchodkami zabudovanými v hlavě autoklávu. Vyřešení spolehlivých průchodek bylo klíčovým problémem realizace a jejich konstrukcerausilazajistit nejen těsnost vývodů, ale rovněž zabránit vysouvání vodičů z prostoru vysokého tlaku. K těsnění průchodek i samotných autoklávu se použilo teflonu a silikonové pryžň, takže zařízení dobře odolávají teplotám do 200°C. Průtok prostředí, potřebný pro dobrou funkci čidla, činí kolem 100 kg/h. Na obr.l je snímek transportabilního souboru čidlových jímek tohoto typu, který lze s úspěchem využívat i pro měření v terénu při nejaderných aplikacích /ll/« T další fázi vývoje byla tato čidlová technika převedena na vyšší úroveň parametrů tlakovodních reaktorů W E R 1000 a je řešena pro tlaky až do 20 MPa a teploty do 35Q°C. Pro tyto parametry byla vyvinuta konduktometrická a korozometrická čidlová jímka /19/, dále pak pro tlak 20 MPa a teplotu 60°C čidlová jímka pH-metrická /7/ (teplotám přes 120°C neodolávají žádné známé elektrodové pH-metrické soustavy, čidlo je nutno umístit do chlazené větva kontrolovaných vodních režimů). I u těchto vysokoparametrických průtočných čidlových Jímek byl zachován obsah 200 až 300 ml, takže nejsou posuzovány jako tlakové nádoby. Při přechodu na vyšší provozní parametry bylo nutno vyřešit originálním způsobem velkou řadu dílčích konstrukčních a funkčních problémů* Samotná čidlová jímka, vyobrazená snímky na obr.2,3, se vyznačuje vzhledem k vysokému mechanickému provoznímu tlakem 20 MPa i teplotou 35O°O velkou hmotností - 12 kg, soustředěnou zejména v oblasti závěrné hlavy. Ve vývojovém procesu bylo nutné se zabývat správným polohovým umístěním elektrodového systému a teploměrné jímky i jejich těsným zakotvením v závěrné

- 14

-

hlavg, dilatačními efekty, dále odplyňovacím mechanismem a jeho spolehlivou těsností /13,14/. Rovněí bezvadné utěsnění závěrné hlavy si vyžádalo speciálního řešení a mnoha zkoušek dlouhodobých i cyklických /12/# Bylo třeba rozměrově optimalizovat a prakticky ověřit trvanlivost jednotlivých funkčních částí jímky /tlačná šrouby, těsnící vložky, převlečná matice, vstupní a výstupní hrdlo/ a navrhnout i ověřit reprodukovatelnou montážní technologii (ošetření těsnících ploch, velikosti kroutících momentů pří tužných šroubů, přístup montážními pomůckami)* Nejnáročnějším prvkem vlastního čidla uvnitř jímky je vysokotlaká elektrická průchodka pro vývod snímatelného signálu* Pro tuto funkci byla použita jedno žilová kovokeramická průchodka s niklovým kovářovým odlehčeným jádrem a korundovým izolátorem, opřená o několikaletý vývoj, podložený více než 20 000 hodinami experimentálních zkoušek na 150 kusech různých průchodkových variant tohoto typu /10/, vyvíjených ve spolupráci s Výzkumným ústavem elektrotechnické keramiky v Hradci Králové. Nejdelší n»"vl prověřená životnost takové průchodky je ve vodném prostředí při tlaku do 20 MPa a teplotě do 350°C kolem 10 000 provozních hodin během nichž došlo ke 40 cyklům vytvoření a zrušení uvedených parametrů tlaku a teploty* Bylo nutno vyřešit nejen vlastní průchodku, nýbrž i způsob jejího těsného připojení k závěrné hlavě jímky prostřednictvím privareného závitového držáku a jeho zakotvení v hlavě zevnitř tlakového prostoru, které je z hlediska tepelných dilatací, těsnosti a bezpečnosti výhodnější než konvenční zaváděné průchodky zevně závěrné hlavy* Rovněž vývoj spolehlivého připojení elektrodového systému a napojení signální trasy k vodivému jádru průchodky si vyžádalo značného úsilí a ověření řady variant /14/* Signální trasa z Čidlové jímky k vyhodnocovací aparatuře nemůže být pro vysokou provozní teplotu napojena přímo k závěrná hlavě čidlové jímky, nýbrž je vyvedena v děleném ochranném potrubí e chladící úpravou a možností vhodného bočního nasměrování stranou jímky. Teprve na konci ochranného potrubí, jehož teplota ani při nejvyšších provozních parametrech 20 MPa, 35O°C kontrolovaného prostředí v jímce nepřesáhne 50°C, je upravena redukce pro připojení konvenčního jednožilového bajonetového konektoru s pokračujícím měděným izolovaným dvoužilovým vedením ke konduktometrickému převodníkue

-

15

-

3« ZkouSky a výsledky měření Ke zkoušení komponent vyaokoparametrické židlové techniky byl vyroben a provozován speciální stend a termooirkulací prostředí, v němí je možno pomocí elektrická otopná soustavy dosáhnout zkušebních parametru vodnáho prostředí 20 MPa při 35O°C a udržovat tento režim regulačním a zabezpečovaoím systémem T dlouhodobém bezobslužnám provozu /15§ l6/» Na obr*4 jsou graficky znázorněny výsledky měření elektrická vodivosti vodného prostředí různého složení pro reaktory V7ZR v oblasti teplot do 300°C za tlaku 20 MPa zjištěné pomocí prototypu průtočné konduktometrioké Sidlová jímky s jedno elektrodovou osovS symetrickou úpravou* Rovaěž korozometrická měření konstrukČnich materiálů na zmíněná parametrická úrovni v dotyčném prostředí lze úspěšně realizovat metodou polarizačního odporu na podobni utvářeném prototypu průtočná korozometrioká čidlová jímky / I , 17,18/. Obrásek 5 graficky znázorňuje zjištěná změny korozní rychlosti chromniklové (18/8) nerezavějící oceli (ČSIT 17347) v prostředí primárního okruhu reaktorů WER závisle na teplotě při tlaku 20 MPa. 4. Závěr Popsané čidlová systémy a jejich komponenty byly podrobeny dlouhodobým pracovním zátěžím vodným prostředím ve zkušebních Standech, řada s niob. i v aktivním kanále rektorové vodní smyčky v přímé radiační expozici a dobře se osvědčila* Velmi účinně zvýšily produktivitu práce při sběru dat ve výzkumné i provozní činnosti a zkrátily podstatně čas vynakládaný na kontrolu, výzkum a řízení vodních režimů* Vzbudily odborný zájem i za hranicemi naší republiky, representovaly Ústav jaderného výzkumu na řadě výstav u nás i v oisině a osvědčily se i v ne Jaderných oborech.

-

16

-

Literatura /I/

Zajíc V. a j.» Výzkum a kontrolu radiačně exponovaných vodních okruhů jaderných'reaktorů* Zpráva ÚJV 2771, Řež.1971.

/2/

Zajíc V.i Průtokový konduktometr. Čs. pat. 145629.

ill

Zajíc V.» Vysokotlaké korozní čidlo. Ôs. pat. 14-6760.

/4/

Zajíc V.* Tlaková elektrická průchodka. Ôs. pat. 144554.

/5/

Zajíc V., Vlasák E.i Průtočná vysokotlaká jímka pR-metriokého čidla. Čs.aut. oav.166310*

/6/

Zajíc V.í Přístroje pro kontrolu reaktorových vodních režimů. Nukleon 2-3, Řež 1973.

/!/

Zajíc V.: Průtočná tlakově kompensovaná čidlová j í raka. Čs.aut. osv. 174671*

/8/

Zajíc V.: Elektrodová soustava pro měření polarizačního odporu. Čs, aut. osv. 151837*

/9/

Zajíc 7.i Způsob'měření fyzikálně-chemiokých parametrů vodného prostředí va vysokotlakých nádobách a potrubích* Čs.aut.osv. 172057*

/10/ Zajío V. f Banýr J.» Radiačně odolná elektrická průchodka pro vysoké tlaky a teploty. Ôs.aut.osv. 187751, 190929. /li/ Zajíc V.Í Měření kyselosti kapákových vod v rozvodu svítiplynu o vysokém tlaku. Zpráva IÍJV 3524, Řež 1974. /12/ Zajíc V.i Těsnící spoj pro vysoké tlaky a teoloty. Čs. aut.osv. 180317*

-

17 -

/13/ Zajíc T*í Odplyňovací-ventil. 5a.aut.oev. 200911. /14/ Zajíc V.» Soustava elektrických Sidlových průchodek. Ča.aut.oav. 201789* /15/ Zajíc V. a j.: Zařízení pro vývoj a výzkum Sidlové techniky v reaktorových okruzích při parametrech vodného prostředí 20 MPa, 35O°C. Zprávy 1ÍJV 3770, 4085, Řež 1976-7. /16/ Zajíc V.: Soustava uzavřených prostoru s regulovaným tlakem a teplotou kapalného prostředí. Ôs. aut. osv. 192771. /17/ Pražák M.: Ober abhagigkeiten zwischen Polarlsationswiderstand und Korrosionsgeschwindigkeit der Metalle. Werkstoffe und Korrosion 19. (i?68)f 845-8. /18/ 5ýpar,7.f Zajíc 7. a j.: Výzkumně vývojové práce v IÍJV pro vodní režimy primárního okruhu W E R . Sborník 20 let tfjTT, Řež 1975, s.41-8. /19/ Zajíc Y. a J.í Průtočné vysokotlaké konduktometrickó Sidlo pro parametry jaderných reaktoru 7YER-1000. Zpráva TÍJV 4813, Řež 1979*

-

18 <-

Obr.l Transportní atend se souborem průtočných vysokotlakých čidel pro pH-netrii, konduktometrii a korozotnetrii do parametricko úrovně 10 MPa, 200°C

- 19 Obr. 2 Korozometrická Sidlová jíraka pro vodná prostředí do parametrické úrovně 20 MPa, 35O°C,

-

20

-

ZávSrná hlava a připojenou vysokotlakou průchodkou a měřící elektrodou kouduktometrické čidlová jímky pro vodné prostředí do 20 MPa, 35O°C

zoo Obr A

" Elektrická vodivost vodněhe prostředC za tlakit 20Mik A" B-

°c

-- i

"rycklest ocdi173Vr

100

. MOO

Ok 5- korozní rychlost oedí ČSN t.7347 zan's/e M prostředí za ilaku, ŽO MVÍL

-

23 -

RHBr.Hubert P r o o h á z k a,CSo, Ing,. Vladimír J i r á s e k , p . c h . J i ř í P r o o h á z k a,CSo, Ing.Milan V e i t Výzkumný ú s t a v v e t e r i n á r n í h o l é k a ř s t v í , Brno

Monitorování

desaktivaSních stanic jaderných e l e k t r á r e n

1. tfvod

Vyhláškou č.59/75 Sb. jsou určeny nejvyšší přípustné koncentraoe (NPK) jednotlivých radionuklidů ve veřejné vodoteči. V mimořádných případech může hlavní hygienik povolit dočasné výjimky do hodnoty 10 x NPK. Tyto koncentrace jsou však vesměs tak nízké, že nedosahují hodnot minimálních měřitelných aktivit ( ^ n ) pro jednotlivé radionuklidy, takže v praxi zatím není možno účinně kontrolovat a řídit funkci desaktivačních stanic v dostatečně krátkých časových intervalech* Dosud se pro tyto účely většinou používá nepřímé kontroly, sestávající z oddelené kombinace radiochemických separačních metod a přímého měření aktivity izolovaných nuklidů* Nevýhodou těchto metod je časová 1 pracovní náročnost a z toho plynoucí těžkopádnost* Obsluha zařízení přitom dostává informaci o výsledku účinnosti procesu se značným zpožděním* Proto byla navržena kontrolní metoda využívající zkoncentrování charakteristického nuklidu nebo skupiny niklidů v pevném loži iontoměnlče v koloně upravené tak, aby kolonka s nasorbovaným iontoměničem byla přímo měřitelná ve velkoobj emovém studnovém detektoru NaJ (TI), spojeném s víoekanálovým amplitudovým analyzátorem jako vyhodnooovací jednotkou /l,2/« 2* Popis aparatury a metody měření Pevné lože iontoniěniče je uloženo v tenkostenné trubce z umělé hmoty (PE, plexl a pod.), která je uzavřena pod ložem filtračním dnem pro vysoké průtokové rychlosti řádově lCr-10^ m/h, nad ložem horním dnem, zajištujícím rovnoměrný nátok kapalná fáze* Rozměry kolonky a lože jsme volili podle rozměrů studny dostúp* ného velkoobjemového detektoru NaJ (11) typu NKQ Tesla (max i m 60 mm, výška vrstvy lože 50*80 mm tj* objem lože 100-200 ml)

nebo HaJ(Tl) Packard {4 14 mm, výäka vrstvy 35-65 mm tj, objem lože 5-10 ml). Odpadní voda je vedena ložem při specifickém zatížení a (1/h) směrem shora dolů, přičemž vysoká průtoková rychlost dovoluje • relativně krátké době dosažení vysoké hodnoty koncentračního .faktoru ( % ) • Bobu záchytu (t a ) jako funkci vstupní koncentrace i-tého nuklidu ( C Q Í ) Bq/1, pravděpodobnosti jeho záchytu na užívaném iontomSniči za daných podmínek ( W i ) f zejména pH, kvalitě vstupní vody a specifickém zatížení a při požadované hodnotě koncentračního faktoru C g ^ ) * kt*rá je dána hodnotou A ^ ^ pro zvolenou spektrální čáru jeho záření gama za daných podmínek měření, lze stanovit podle vztahut t

•

iiiin i* i« Ki c

o i •

«i«.

a

Po ukončení sorpce se měřicí kolonka přemístí do studny detektoru* Celková plocha zvoleného píku (P c i ) ve spektru záření gama je integrálem podle obalové křivkyt je väak výhodné aproximovat její velikost sumaci napočtu impulzu v jednotlivých kanálech píku (ff^) podle obecného vztahu P

Ci "

(i)

N

i

-2-

při čemž celková plocha-i-píku P c i je sumaci hodnoty pozadí pod pikem (P c ) a čisté plocha píku (Pn)» p

Ci - p o + p n -3Hodnotu pozadí pod pikem (včetně příspěvku Comptoaova kontinua •nergetlcky vyšších spektrálních čar) stanovíme podle průměrného napočtu (H.) v j-kanálech z blízkého okolí obou extrémů obalové křivky píku» Označíme-li počet kanálů v píku jako K (K=it 1+1*1 • •••> i+n) a počet kanálů v minimu obalové křivky jako Z (Z«j, »••• j+n), pak pro čistou plochu píku P n platí podle -3-t P n • P C 1 - P.

é-

-

25

-

Schematicky lze znázornit podmínky pro výpočet P Q podle obr.5.1

01

o

w 0)

2

4

6

8

10

12 (kanály)

Pro snížení statistické chyby Je vhodná volit Z^-K a volbou podmínek měření tak, aby K bylo malé. Uvedený způsob hodnocení považájeme za reálnější než obvykle používané stanovení JS podle hodnoty pozadí v okolí energeticky vyššího minima obalové křivky a za jednodušší a ekvivalentní stanovení P Q podle plochy omezené úsečkou spojující obě reálná minima. 3» Mezní citlivost metody a hodnocení ohyb Mezní citlivost metody definujeme jako nejnižší měřitelnou hodnotu activity v píku A j ^ , kterou lze za standardních podmínek měření a postačující statistickou jistotou odlišit od pozadí tj. požadujeme n-násobek standardní chyby reálného pozadí pro " normální Gaussovo rozdělení, Volíme-li n=O» je statistická jistota této chyby 99,7 % /3/, takžei A

min " 2mixj, "

M

o

pro a - 3

-6-

změřená intenzita I p | 1 n je funkcí střední hodnoty napočtu pozadí v oblasti píku (N Q ) a napočtu v oblasti čisté plochy píku (N ).n je faktor statistické jistoty a s Q t s jsou standardní chyby

-

26

-

příslušných napočtu. Pak platí pro 3^,<w obecnět X»in - <*p ± 8 p } " ( *o + 3 s o> > ° • "7" uvážíme-li však, že pro H Hfl je standardní chyba 8 Q napočtu • píku B přibližná rovna a 0 , lze vyjádřit a vztahem:

j) takže mti^w^Tiyf prokazatelnou velikost čisté plochy píku ^ lze vyjádřit pro speciální obor měření velmi nízkých aktivit podles Z tabelovanýoh hodnot standardní chyby normálního rozdělení /3/ lze odečíat pro n-2,12 statiatiokou pravděpodobnost 97 % což považujeme pro daný účel za vyhovující* Relativní standardní ohybu a r pro obor minimální měřitelná aktivity definujeme podle /5/ jakot 'B±

0f47

pro pravděpodobnost 97%* Je nutno zdůraznit, Se takto stanovená mezní citlivost metody a její ohyba odpovídají akuteSnoati za předpokladu standardních podmínek měření. V praxi je tedy mezní citlivost metody vždy teoreticky srovnatelných podmínek zjištěná mi ni mi") ni měřitelná aktivita daného nuklidu daným detektorem* Při hodnocení oelková ohyby metody je kromě relativní standardní chyby měření nutno přičíst standardní chybu koncentračního postupu, která je funkoí podmínek sorpce a stálosti parametru měřená odpadní vody.. Jak vyplývá z dalšího, je příspěvek podmíněný tímto faktorem v optimálním případě £ 5 %, takže v extrémních podmínkách je nutno předpokládat celkovou chybu metody £5056, oož vzhledem k náročnosti rychlého atanoveií r oboru velmi nízkých aktivit považujeme aa zcela vyhovujíoí*

-

27 -

4» Výsledky a jejich diskuse Pro deformaci navržená metody uvádíme dva příklady* V prvém případě bylo koncentrováno a měřeno ^'Cs, v modelové vodě, připr&rené z etalonového roztokutfvvvit.Vhodná množství 3 'Cs byla zředěna na objem odpovídající objemu použitého sorbentu (5 ml) a použita k měření Pa(1)« Stejná množství 3 'Cs byla zředěna vodovodní vodou na objem jednoho litru, sorbována na kolonce obsahující 5 ml pelové celulosy aktivované ferrokyaaidem zinečnatým. Měřena odezva P_(2)« Zatížení lože sorbentu činilo n x .-1 500 hod . Výpočet plochy P n byl řrováděn dle -4-, kde K i Z bylo rovno S. Doba měření Činila 1 800 dec. Výsledky jsou uvedeny v tabulce č.l. Tabulka 5.1 koncentrace nebo množství 137

Cs /B q .r 1 //Bq/

r

Odezva roztoku 1 3 7 C B

n2 Odezva 1 3 7 C s zachyceného na sorbentu

Rozdíl

/S"1/

6,15 6,15 12,30 61,50 123,00 m k x +q

0,445 0,486 0,903 4,340 9,153 k - 7,39 . 1 0 " z q - -2,71 . ÍO" 2

0,372 0,381 0,730 3,340 7,122

-16 -21 -14 -23 -22

k - -0,155 q - 9,41 • 10" 3

Rozdíl ve velikosti plochy odpovídající odezvě 1 3 7 C s v roztoku či zachyceného na sorbontu je způsoben dvěma faktory. Při užitém zatížení pravděpodobně nedochází k plné sorpci všeho přítomného cesia (hodnota f R i ze vztahu - 1 - je menší než 1) a dále oproti homogennímu rozložení v roztoku, vzniká v případě měření 1 3 7 C s v sorbentu určitý koncentrační gradient, čímž se změní geometrické podmínky. Oba faktory lze minimalizovat použitím metody pro relativní srovnávání při dodržení standardních podmínek nebo určením jejich hodnot*

-

28

-

Další příklad Je náročnější aplikací zaměřenou na stanovení velmi nízkých koncentrací Ba. Hlavní problémy jsou zde dvojího druhu. Prvním je výběr vhodného sorbentu a určení jeho faktoru fg* pro různé hodnoty zatížení druhým je způsob měření odezvy zachyceného, radia, která ovlivňována T?b, zachycujícím se též na všech dosud zkoušených sorbentech. Z předběžných pokusů vyplynulo následující uspořádání. Jako sorbent bylo použito 100 ml katexu Ostion KS (ďf}« U něhož byly pro zatížení 400 + 600 hod" 1 zjištěny hodnoty fj^ 0,96 + 0,85t ještě pro poměr objemu prošlého roztoku ku objemu sorbontu 400. Měřeni odezvy zachyceného radia bylo prováděno na linii 187 keY 5 minut po ukončení sorpce* trvající vady 20 minut a dále v konstatních intervalech. Bylo zjištěno, že po 3+5 hodinách je vliv *Pb na měření Ha vlivem rozpadu nejmenší. Množství zachyceného radia bylo určováno radia bylo určováno ze stanovení koncentrace ve vstupním a výstupním roztoku metodou E M A /4/ a z prošlého objemu* Takto byla určena hodnota normované účinnosti A«_ jako faktoru pro výpočet množství radia v neznámém vzorku* (C

R a vstup ~ C Ra výstup* °

Y

«o - V kde: A - normovaný výtěžek /pg o a/ c cw Ea vatup " koncentrace R a na vstupu /pg • 1 C

/

H a výstup " J c o n c e n * r a o « «a po průchodu aorbentem 1 /Pg • I" / V - objem roztoku prošlý aorbentem /!/ l0 - počet Impulsů v uvažovaném energetickém intervalu za 1 sekundu /a" 1 / I - počet impulsů v témž intervalu a čase při měření prázdné kolonky V tabulce č»2 jsou uvedeny výsledky stanovení Ra v reálné upraváné, (dekontaminované) či neupravené vodě z těžební oblasti uranového průmyslu.

Tabulka č.2 Určeni koncentrace reálných vod s použitím stanovených C

oRa

Si/ĽA

1005& PS/l

77 80

72 60 60 60 34 36 28

165

160 210 1040 1040

5 min po sorpci Pg/1 105 110 83

85 96 115 40

+36 +37 +15 +41 +60

+93 +17

28

-22

27 144 139 137 498 756

- 4 -13 -13 -34 -52 -27

Stanoveni lconcent r«ice 170 n 75 min sin po sorpci po sorpci % % Pg/1 PS/1 82 4 6 88 +10

69 - 4 5S - 2 58 - 4 72 +20 31 + 9 33 - 8 35 +25 135 -18 110 -31 147 -30

107 106 85

65 56 88

+39 +32 +18 + 8

-7 +46

+ 6

667 -34

36 35 40 172 136 197 884

-20

1013

- 3

830

- 3 +43 + 4

-15

-6 -15

pn ímer Pg/1 98 101

79 69 70 91 35 32 34 150 128 160 683 866

%

+27 +26 + 9 +16 +16 +52 + 5

-11 +21 - 9 -20

-23 -34 -17

Y prvém sloupci je uvedena koncentrace urSená metodou EDTA. V dal* ších sloupcích jsou koncentrace stanovené z měření koncentrační metodou • různých Sašových odstupech od konce sorpce a průměr těchto měření* Z uvedené tabulky je zřejmé, že v rozsahu měřených koncentrací relativní chyba skutečně dosahuje maximálně 50 %, což pro rychlost stanovení oproti používané metodě EDTA lze považovat za vyhovující* Závěr Popsaná metoda umožňuje ve spojení s vhodně konstruovanou sorpční kolonkou umístěnou např. uvnitř studnového NaJ (II) krystalu, rychlé stanovení radionuklidů emitujících záření gama* Zařízení pracující na tomto principu je vyvíjeno pro potřeby ČSU? ve VZUP Kamenná. Takto uzpůsobené měření může mít velký význam pro kontrolu provozu nejrůznějších desaktivačních stanic.

-f I

-

30

-

Literatura /I/ Štamberg K. - Procházka H» - Smetana J. t Oborová studie ČSUP-ÚJP Zbraslav S.383, 1976 /2/ Procházka H. - Štamberg K. - Jirásek V.i Způsob rychlého stanovení zářičů, gama ve vodách a technologických'roztocích* PV-1410-79 /3/ Sachs L.í Angewandte Statistik. Springer-Verlag, Berlín, 1974 /4/ Veřmlřovský J.-Bučina I.s Jaderná energie 12, 1966, s.413 /5/ Hotzl H.-Wlnkler R.: Hessung der Abgabe von Alphastrahlern mit der Kamlnabluft von Kemkraftwerkea der Bundesrepublik Deutschland in den Jahren 1976 und 1977* /Výzkumná zpráva/ Institut fur Strahlenschutz der GŕS?. Neuherberg 1978, GSP Bericht S-529 e.28.

-

31

-

Ing.Vladimír ř e h n r i c h Výzkumný ústav úpravy vody pri n.p. ČKD Dukla

Samočinné analyzátory pro kontrolu složení vody a jejich aplikační možnosti v jaderné energetioe Obsahem tohoto příspěvku by mola být úvaha o tom, do jaké míry může přístrojová teohnika vyvíjená v národním podniku ČKD Dukla přispět k řešení problematiky automatizace analytické kontroly složení vod v provozeoh jaderných elektráren typu VYER. Předem třeba konstatovat, že do námi sledovaného oboru nespadá jakýkoliv druh detekce radiace, což je oblast měřící techniky specifická pro jadernou energetiku. Vývoj analyzátorů v n.p* ÔKD Dukla byl zaměřen v prvé řadě na zabezpečení kontroly pro/ vozu zařízení na úpravu vody a na kontrolu vodního režimu v klasiokýoh tepelných elektrárnách. Později se aplikační oblast rozšířila na automatized kontroly provozů vodárenskýoh a nyní 1 na sledování čistoty toků* 0 možnosti využití analyzátorů z výroby n.p. ÔKD Dukla bude diskutováno v prvé části tohoto příspěvku. V druhé Části pak bude ve stručnosti pojednáno o funkčních principech našich analyzátorů* Pokud jde o chemickou kontrolu vodních režimů v jaderné energetioe s vodně-vodnímy reaktory, je možno rozlišovati 1) kontrolu složení vody v primárním okruhu, 2) kontrolu přídavné vody pro primární okruh, 3) kontrolu provozu demineralizační stanice, 4) kontrolu vodního režimu v sekundárním okruhu* V tomto pořadí j é pak v dalším diskuse členěna* Kontrola složení vody v pri^raím okruhu Veškeré druhy analyzátorů z produkce n.p* ÔKD Dukla pracují • odvětveným chladným vzorkem, - vzorek je v malém množství 2-6 litrů za hodinu odváděn % daného prostředí a po zpracování analyzátorem se odvádí do odpadu* Proto je použití nafiich analyzátorů pro kontrolu složení vody v primárním okruhu problematické,

-

32

*

neb vůbec vylouSeno. Třeba zde odkázat na vývoj čidlové techniky, představovaný rozsáhlým souborem prací Ústavu jaderného průzkumu v Řeži, kde se tomuto oboru zejména věnoval V".Zajíc (1), (2). Poměrně zdárně je patrně vyřešena kontrola některých fyzikálně chemických parametrů, konkrétně kontinuální měření elektrolytické vodivosti, pH a detekce amperometrickým čidlem ve vodní smyčce (3). Ovšem analytické postupy podobného druhu* 'jako jsou kolorimetrické metody, lze těžko v tlakovém aystérau realizovat. Pokud by však ělo o sporadicky prováděnou analytickou kontrolu složení vzorku vody odebraného z primárního okruhu, je situace jiná* Zde použití techniky pneumaticky řízené manipulace s tekutinami, jak je (aplikována v našich analyzátorech, by mohlo být užitečné. Je jistě žádoucí, aby pracovník provádějící rozbor přicházel se vzorkem co nejméně do styku, a to právě zrní' něná manipulační' technika umožňuje. V této souvislosti budiž podotčeno, že v současné době se ve Výzkumném ústavu úpravy vody (VtíÚV) n.p. ÔKD Dukla dokončuje vývoj Univerzálního fotometrického analyzátoru s přímým pneumatickým řízením pro automatické sledování obsahu amoniaku a ve vývoji je téš varianta pro měření obsahu NO." vedle NOg", 7 obou případech jsou fotometrické metody mimořádně citlivé, a dovolují tedy stanovovat stopová množství těchto látek. To by ovšem nevyhovovalo tam, kde se BE. dávkuje v koncentracích poměrně značných* Ve Ytftfy je však současna vývojově dokončován automatický zřeaovač vzorku, který lze předřadit analyzátoru a který pak umožňuje přizpůsobit koncentraci sledované součásti ve vzorku rozsahu přístroje* Automatická pneumaticky řízená dávkovací aparatura používaná ve fotometrických analyzátoreoh, jejíž koncepce bude později nastíněna, dává samozřejmá možnost obecného využití* Ve výzkumném ústavu kovů v Panenských Břežanech byl náš fotometrický analyzátor adaptován pro stopová stanovení různých kovů, též r souvislosti se sledováním obsahu kovů v odpadních vodách* Zvláště je nutno se zmínit o problematice sledování stopových obsa ů chloridového iontu* Ve VÚIÍV je vyvinut analyzátor obsahu 01" u něhož •• používá nefelometrický způsob stanovení po přídavku argent nitrátu ke vzorku* E tomuto o ill se kombinuje pneumaticky řízený dávkovač roztoku AgNO, se standardním typem

-

33

-

měřiče sákalu MZV III. Zákaloměr se graduje pro dva rozsahy, a to 0-5 mg/1 Cl" a 0-50 mg/l C l r . I když takťS dosahovaná citlivost je větší, než při měření Iontově selektivní elektrodou* nestačí to samozřejmě pro požadavky jaderná energetiky. Práce J.Tomana ve Výzkumném ústavu energetickém v Praze (4) prokazuje nadějnost fotometrické metody stanovení s rhodanidem rtuťnatým jako činidlem* Svého Sašu přezkušovali jsme tuto metodu a cílem vyšetřit -možnosti jejího využití pro automatický fotometrický analyzátor obsahu Cl". Základní potíž byla shledána v tom, že na našem trhu nelze běžně získat rhodanid rtutnatý potřebné čistoty. Také po odbytové stránce nebyl o přístroj tohoto druhu projeven zájem, proto se ve vývoji dále nepokračovalo. Kontrola přídavné vody pro primární okruh Co právě řečeno o problematice sledování stopových obsahu chloridového iontu platí i zde, kde jde o kontrolu vstupní vody, kde hmotnostní koncentrace Cl" by měla být nižší než 2Cyug/l» Bezesporu za důležitou třeba považovat kontrolu obsahu kyslíku. Měřiče obsahu kyslíku n.p.ČKD Dukla, jak o nich dále bude ještě zmínka, jsou graduovány na rozsah Q-bQ a 0-l60yUg/l Op. Připouští-li se jako maximální obsah kyslíku jeho hmotnostní koncentrace 20yUg, či dokonce 50/Ug/l, měl by citlivostní rozsah našich měřičů kyslíku plně vyhovět. Poněvadž u těchto analyzátorů je depolarizační efekt kyslíku měřen přímo ve vzorku jako takovém, nemíti vzorek obsahovat součásti, které by se mohly, podobně jako kyslík, svým depolarizačním účinkem uplatňovat. Vzhledem k požadované vysoké Čistotě přídavné vody primárního okruhu by se podobný rušivý vliv neměl uplatňovat. Nicméně bylo by žádouoí možnosti aplikace našich měřičů kyslíku v tomto směru přezkoušeto AÍ již se připouští jako maximální obsah křemičitého kysličníku 4 neb 20^ug/l, měl by pro kontrolu jeho hmotnostní koncentrace vyhovět standardní typ měřiče obsahu SiO 2 z provenienci n.p. ČKD Dukla, jehož rozsah je 0-100/ug/1. Připomeňme v této souvislosti, že zvyšováním citlivosti s cílem dosáhnout další zmenšení rozsahu, o kteaÄusilují někteří zahraniční výrobci, nepřináší podstatnější *výšení reprodukovatelnosti výsledků, pokud by aa neúměrně nezvýšila délka fotometrioké kyve ty. To pak by vedlo k neúnosnému Jťvýšení spotřeby činidla-defioitního molybdenu. Naopak nejnovější typ našeho fotometrického analyzátoru čtvrté

-

34

-

generao* vyznačuje se přednostní úsporného provozu právě pokud jda o spotřebu chemikálií, která je např. proti přístroji fy. Bran Lubbe víoe nož desetinásobně nliší* Pro kontrolu hladiny měrné elektrolytické vodivosti přídavné vody jistě vyhoví ZIPACOND z n.p. ZAVT (ZP1) Sova Páka, měření pH měly by zajišíovat výrobky n.p. Mikrotechna Holešovice* Kontrola provozu deminere.il zač ní stanice Vybavení přístrojovou technikou je zde prakticky stejné, Jako u klasických tepelných elektráren. Pro kontrolu provozu Siření, popř. filtrů za Siřícím reaktorem muže posloužit zmíněný již měřič zákalu vody, dále též v určitých případech signalizátor m-hodnoty (oelkové zásadltosti) aí již typ SIAL či POS, jak o těchto přístrojích bude ještě hovořeno. Pro kontrolu a signalizaci vyčerpání delonlzační stanice je samozřejmé nejdůležitější měření elektrolytické vodivosti, které obstará zmíněný již ZEPACOÍJD. U kruhových řazení vyvstává nicméně potřeba detekoe průniku sodíkového iontu. Náš podnik zatím nemá možnost zařadit do svého výrobního programu potenoiometrleký měřič obsahu Sa . Obtíže zejména by zatím >ředstavoval vývoj a zajištění výroby skloviny a samotných Na-selektivních elektrod. Proto by patrné bylo na místě aprobovat dříve již vyvinutý "průnikoměr", jehož prototyp vyrobený ve vtftfr byl před 6 léty provozně ověřován v chetfliokých závodech v Kralupech n.Vit.Vzorek je tu úsporným způsobem veden přes anexovou kolonu, za níž se pak měří měrná elektrolytická vodivost. Přítomnost Na* se tu citlivě projeví jejím prudkým stoupnutím* Signalizaci vyčerpání silně basic kých anexových kolonv zejména pak kolony se směsným ložem obstará opět měřič obsahu křemíku s naší výroby. Kontrola vodního režimu v sekundárním okruhu, I zde by v prvé řadě měl důležitou úlohu hrát měřič obsahu kyslíku, jak o něm bylo hovořeno. Zůatává-li v platnosti speoifikaoe NSR pro napájecí vody sekundárních okruhů, kdy při dodržení nízké hladiny kyslíku se připouští i hmotnostní koncentrace Cl~ v úrovni 1 mg/1, bylo by možné s výhodou tuto kontrolovat

- 35 zmíněnou nefelcmetrickou aparaturou* jejíž rozsah, jak řečeno může u dneSní třetí generace být seřízen na 0-5 mg/l Cl". Zde je na místě zmínit se i o možnosti měření obsahu hydrazlnia, pro ty případy, kde se přídavek tohoto prostředku uvažuje. Příslušná kolorimetrická metoda byla již před 8 léty ve VTÍtfv prozkoušena a adaptována na system standardních fotometrických analyzátorů* Průběh stupnice měřidla, jaký z těchto šetření vyšel, je také běžně publikován v katalogové dokumentaci našich analyzátorů* Výroba tohoto druhu přístroje se však neuskutečnila, na odbytový útvar podniku nebyl vznesen, ani jeden poáadavek* Některé přístroje z přístrojové palety našich analyzátorů mohou sloužit i pro kontrolu provozu klasických chladicích okruhů* Byla vyvinuta souprava pro detekci kritického zahuštění vody y okruzích, kdy se automatickým přídavkem roztoku BaOH ke vzorku zvýší předpoklady pro vyloučení uhličitanu vápenatého, jehož přítomnost se detekuje zákaloměrem. Metcáa se ovšem nehodí pro případy, kdy se dávkují fosfáty. Obecnější použití v technologii a řízení provozu chladicích okruhů mohou mít signallzátory m-hodnoty, o nichž byla již zmínka* Stručná charakteristika některých vývojově ukončených analyzátorů n.p.ČKD Dukla . Měřič zákalu vody MZV H I Jak zkratkové označení přístroje - MZV III napovídá, jde dnes již o třetí generaci tohoto provozního přístroje* Zákal odvětveného vzorku, protékajícího přístrojem, se měří nefelometricky systémem s tak zvanou volnou hladinou (surface scatter turbidimeter)* Vzorek je sde v zákaloměrné nádobce prosvštlován shora, a rovněž zkrze jeho hladinu se sleduje intenzita zákalem rozptýlených paprsků* To má tu výhodu, £e se obchází, nutnost použít průhledítkové sklíčko, které jinak by bylo nutno často očíslovat• Stanovuje se v tomto případě ovšem jen intenzita paprsků rozptýlených pod úhlem větším než 90°, konkrétně v souboru úhlů 125-145 stupňů. Specifické je u MZV III použití vertikálního svazku prosvětlovacích paprsků, kteréžto uspořádání dovoluje vytvoření zákaloměrné nádobky s nu n-t m* i n-fm objemem vzorku. To umožňuje využít přístroj i pro nefelometrickou analýzu.

- 36 kdy se vystačí a únosně malým předběžným přídavkem roztoku činidla. Měřič zákalu klade mimořádně malé nároky na obsluhu. Podrobnější popis a údaje jsou obsaženy např. v (5). Fotometrické analyzátory Přístrojů automatizujících kolorimetrické stanovení tradičně vyráběných v n.p. ČKD Dukla je dnes na trhu několik druhů. Jsou to: univerzální pneumaticky řízený fotometrický analyzátor UPPA III, (třetí generace) univerzální pneumaticky řízený fotometrický analyzátor UPPA IV, (čtvrtá generace) signalizační pneumaticky řízený fotometrický analyzátor SIPPA, a fotometrický aignalizátor POS. SIPPA a podobně i POS představuje zjednodušený typ fotometrického analyzátoru UPPA, přičemž SIPPA odpovídá třetí generaci UPFA, kdežto POS generaci čtvrtá* Všechny uvedené přístroje měří absorbanci světla vzorku př&dem zpracovaného přídavkem činidel, která specificky reagují s některou ze součástí vzorku za vzniku určitého zabarvení. Odvětvený vzorek protéká kontinuálně přístrojem, a analyzátor si z něho v určitých intervalech odebírá množství potřebné k provedení jednotlivých stanovení, K odměřenému vzorku se přidávají roztoky činidel a to bud současně, neb s různými časovými odstupy podle toho, jak to ta která kolorimetrická metoda vyžaduje. Takto "vybarvený" vzorek se pak vpouští do fotometrické kyvety, kde se proměřuje zabarvením podmíněný úbytek světla v určité spektrální oblasti. Za světelný zdroj slouží žárovka s wolframovým bodovým vláknen napájená ze stabilizovaného zdroje napětí, intenzita vzorkem prošlého světla se měří fotoelektrickým odporem na basi CdS s předřazenými vhodně kombinovanými chromatickými filtry. Potoel.odpor je přímo zapojen v sérii se stabilizovaným napěťovým zdrojem, měřícím systémem regulátoru s indukčními snímači typu ZE PARIS, a případně měřícím systémem zapisovače ZEPAKORD. Snímače regulátoru jsou využity jednak pro signalizaci překročení zvolené nastavené hodnoty měřené veličiny, jednak pro samočinnou periodicky prováděnou standardizaci měřícího systému. U signalizátoru SIPPA či BOS je místo regulátoru použito jednoduššího systému signalizace, tyto přístroje pak nejsou vybaveny automatickou standardizací.

-

37

-

-

38

-

Pro citované fotometrické analyzátory je specifická, jak to již název napovídá, pneumaticky přímo řízená manipulace s tekutinami. Odměřování roztoků, ae děje v t.zv. přelivných pipetách, která umožňují jejich dávkování bez použití jakýchkoliv uzavíracích orgánů. Zatímco u UPPA III se používaly přelivše pipety podtlakové, pracují všechny ostatní zmiňované fotometrické analyzátory se systémem přetlakovým. Vzhledem k tomu, že tento nový systém dávkování je využíván nejen ve zmíněných analyzátorech, ale i v dříve zmiňovaných pomocných přístrojích, jako je zřeáovač vzorku a předřazený dávkovač, bude zde v dalším pospán poněkud podrobněji*: Koncepce systému v nejjednodušší podobě je znázorněna na vedlejším schématu. Veškeré manipulace s roztoky a vzorkem obstarává z programátoru řízené miniaturní vzduchové čerpadlo (1), u něhož se přetlak produkovaného tlakového vzduchu standardizuje trubkou (2) zasunutou pod hladinu tekutiny ve vaně (3). ťíčelné rozvedení vzduchu zajišťují dyšny (^,3,6 a 7 ) , za kterými jsou na rozvodné vzduchové potrubí napojeny zavzdušňovací ventilky (8,9,10) ovládané pákovým ústrojím programátoru. Vzorek přitéká do aparatury potrubím 11 a v klidovém stavu protéká labyrintem kanálků napájecího bloku (12) do vany (3), odkud pak přepadem (13) do odpadu. Při činném dávkovacím cyklu programátor nejprve zapíná chod čerpadla (1) a uzavírá ventile k (8). Tím se v kanálkovém labyrintu bloku (12) vytvoří vzduchový polštář, objemově standardizovaný trubkou (14) zavedenou rovněž pod hladinu ve vaně (3). V předkomoře napájecího bloku tak stoupne hladina, a vzorek začne plnicí trubkou (15) s přepadem (16) plnit nádobku směšovače (17). Když tato je zaplněna do úrovně přepadu (16), odtéká pak přebytečný vzorek již tímto přepadem do odpadové jímky (18). Nádobka směšovače u UPFA IV tvoří jeden celek s pod ní umístěnou kyvetou fotometru (19), s níž je propojena úzkým kanálkem (20). Válcové tělo kyvety je uloženo šikmo, s nejnižšího místa na spodu je vyvedena sifonová odpadová trubka (21), zapstěná do odpadové jímky (18) v úrovni kanálku (20). Do nejvyššího místa kyvety je shora vyústěno potrubí (22) napojené na vzduchový rozvod za dyšnou (5). Dík tomuto uspořádání se při plnění nádobky smášovače (17) v ní přitékající vzorek shromažďuje. Současně se však vyprázdňuje kyveta, poněvadž vzduch

-

39

-

probublávající vzorkám ve směšovací má .dostatečně velký přetlak pro to, aby v celém jejím těle vytvořil vzduchový polštář. Programátor poté zastaví přítok vzorku otevřením ventilku (8) a a žádoucí časovým odstupem uzavře postupně ventilek (9) a (10) uvádějíoí v činnost pipety na roztoky činidel. Na schématu jsou zakresleny nově vyvinuté t.zv."kanálkové" pipety, které jsou v aparátáráoh UPPA IT a FOS nejčastěji používány. Princip odměřováni .;. : těchto pipet v podstatě obdobnýt jako u přelivných pneumaticky řízených pipet používaných v dřívějSích generacích UPFAý - uspořádání kanálkových pipet však předpokládá právě popisovaný přetlakový impulsní systém* Odměrovací prostor je tu tvořen soustavou tří kanálku, jejichž sestava sleduje konturu písmene "H", t.j. stoupacího kanálku (24), výtlačného kanálku (25) a přepadového kanálku (26). Zatímco kanálek (24) je spodem propojen se zásobníkem (27), je výtlačný kanálek (25) spodem propojen s výustkou (28) vetknutou ve stěně směšovače (17). Zásobník (27) stejně jako další zásobníky (31) a (32) plovou ve vaně (3), Símž je zajištěno,ze hladina roztoku v nich je udržována na stálé výši. Horem jsou kanálky (24) a (25) propojeny navzájem, zároveň pak jsou hadičkou napojeny na ventilek (9) a přes dyšnu (6) na potrubí (22). Pipety na další roztoky jsou uspořádány stejně, jsou napojeny na příslušné zásobníky (31) a (32), a horem komunikují s ventilkem (10) a dyánou (7)* Kanálkový systém pipet leží pod úrovní hladin r zásobníoíoh, v klldorém stavu jsou proto pipety zaplněny roztoky* Jakmile programátor uzavře ventilek (9) a později (10), přenese se přetlak, vytvářený sloupcem vzorku v nádobce (17) směšovače do kaná .ku pipet. Nejprve se roztok z kanálků nad úrovní horního ústí přepadového kanálku (26) vytlačí zpět do zásobníku, poté se však roztoky zbylé v přepadových a výtlačných kanálcích podle programu přetlačí do nádobky směšovače. Zde se pak roztoky postupně, v žádoucím pořadí promíchají bublajícím vzduchem se vzorkem. Když pak programátor vypne vzduchové čerpadlo, unikne přetlakový vzduch z rozvodného potrubí ventilkea (8), obsah nádobky směšovača steče do těla kyvety a pipety se automaticky zaplní novými roztoky z« zásobníku. I zde je takto, podobně jako u UPPA III r zajištěno automatické blokování funkce pipet* Je-li přerušen přítok vzorku, nevznikne v potrubí (22) přetlak, a pipety roztoky neodměří. Přístroj UPPA

-

40 -

17 je vybaven též zvláštním obvodem pro signalizaci nedostatečného přívodu vzorku a signalizaci poruchy v nastavení citlivosti, kdy přístroj takto mimo jiné upozorňuje obsluhu na přílišné znečištění průhladítkovýoh eklíčeH kyvety. U varianty UFFA IV Si pro sledování zvytkového obsahu křemíku* podobně jako u přístroje pro sledování obsahu nitrátů-nitritů,UPFA IT BO je pochopitelně systém dávkování poněkud složitější. Hicménd použitý princip umožňuje uskutečňovat téměř všechny běžné manipulace s tekutinami, jaké jsou při automatizaci analytiekých postupů potřebné. Popsaný systém dávkování má všeohny výhody aparatury užívané u UPFA H l t některé nedostatky tohoto staršího provedení jsou zde odstraněny. Pronikavou výhodou je zejména podstatné zkrácení cesty vzorku dávkovací aparaturou a to, Se odpadají složitá kanálkové systémy pro vyprazdňování kyvety. Výhodou kanálkových pipet je pak čtyřnásobně úspornější provoz přístroje pokud jde o spotřebu chemikálií, což' zejména padá na Tahu u deficitních preparátů, jako je napr. molybdenan amonný jehož spotřeba je proti přístrojům fy. Bran Lubbe u Silikometru více než lOz menší. 3 tím souvisí i úspora práoe obsluhy at již jde o přípravu roztoků, či o jejich plněni do přístrojo. Použitelné rozsahy přístrojů, Jejichž použití padá v úvahu j sous měřič zbytkového obsahá křemíku UPPA IV 31 . 0 - 100/Ug/l * 0 - 400/Ug/l měřič eslk.zásadltostl (m-hodnoty UPPA IV m 0,5 - 1,0 milimol/1 měřič obsahu hydrazlnia UPPA 17 BH 0,0-0,5 mg/l měřič obsahu manganu UPFA IV Mn 0,0-0,3 mg/l měřič obsahu amonia UPFA IV NH, . 0,0 - 5,0 mg/l měřič obsahu nitrátů-nitritů UPFA IV N0 x 0,0 - 3,0 mg/l 0 celkovém uspořádání fotometrických analyzátorů čtvrté generace UPFA IV je podrobněji pojednáno v (6). stopového obsahu kyslíku X tento'přístroj je T současné době dodáván r podobě třetí genewwe Jako XMS XXX, aetíaco Čtvrtá generace je zatím, ve vývoji. K detekci 0 2 se využívá proudu produkovaného článkem, v oěmž že-

-

41

-

lezná deska funguje jako elektroda referenční, a rtuí jako polarlzovatelná elektroda indikační. Měrná jednotka je uspořádána tak, že na kolmo postavenou železnou desku je z boku nasazena přírubová plochá nádobka naplněná r t u t í . Mezi rtuí a železnou deskou je vložena membrána z umělé hmoty, která oba kovy odděluje. Do r t u t i se přitom ze apodu přivádí vzorek vody. Membrána je tak stála ve styku se vzorkem, kterým je zvlhčena, a z kterého také přijímá event, přítomný kyslík. Mezi elektrodami se ustavuje přirozený potenciál, jako by byly odděleny samotným vzorkem. Za nepřístupu vzduchu a neobsahuje-li vzorek kyslík polarizuje se povrch r t u t i , takže při vodivém spojení obou elektrod neprotóká okruhem proud. Obsahuje-li však vzorek kyalík, začne vlivem depolarizace proud protékat. Poněvadž 1 zde je přívod kyslíku jako dapolarizátoru řízen difusí, závisí intenzita proudu na obsahu Og do značné míry l i neárně. Depolarizační proud se puk u KMK I I I měří regulátorem ZEPABIS a registruje bodovým zapisovačem ZEPAKORD. Přístroj je vybaven regulátorem průtoku, jednotkou pro komoenzac i vlivu teploty, tepelnou pojistkou chránící přístroj před poškozením při průniku horkého vzorku, regulátorem průtoku vzorku, kontrolním rotametrém a průtokovou pomocnou nádobkou s náplní mramoru pro zvyšování a l . vodivosti vzorku pro ty případy, kdy se měří kyal í k ve vzorku dokonale zbaveném elektrolytů. Pro kontrolu kalibraoe a pro seřizování c i t l i v o s t i je v přístroji vestavěna coulometrJcká jednotka, pomocí které se dá do stacionárně protékajícího vzorku dokonale odplyněná vody velektrolyzovat definované množství kyslíku. Citlivost měřícího systému se pak nastaví tak, aby naměřená1 stoupnutí údaje odpovídalo množství velektrolyzovaného 0 2 při daném průtoku. U Štvrtá generace KMK 17 je signál elektrodového systému dala elektronicky zpracován, aparatura vyústuje jednak v č í s l i c o v ý údaj, jednak v analogový výstup umožňující připojení.deprézekých systémů přístrojů ZAVT, zároveň ale i v analogový výstup o rozsahu 4-20 mA pro možnost připojení na CIS. Přístroj v krátkých Sašových intervalech po přítržích samočinně kontroluje a nastavuje c i t l i v o s t , a to tak, Že střídavě zapíná a vypíná ocuiometrickou jednotku, když byl údaj při jejím vypnutí u l o ž i l do paměti. K přesnému nastavení c i t l i v o s t i ae pak využívá zjištěný přírůstek proudu vztažený na velikost proudu produkovaného QOulometrickou jednotkou.

-

42

-

Ve srovnání a některými zahraničními přístroji je měřič obsahu kyslíku KMK poměrně jednoduchý, použití membrány • daném uspořádání snižuje ruäivó vlivy některých součástí vzorku* Jak o tom byla zmínka, nevylučuje však ruSlvý vliv některých kovových iontů, které pokud jsou přítomny, mohou se rovněž podílet na depolarizačním efektu* Závěr Zavádění přístrojové techniky v oblasti automatizace kontroly složení vody není vždy bez obtíží. Obtíže se kterými jsme se setkávali byly nejruznějfiího druhu a bylo by na místě, abychom je spolu s provozovateli překonávali* Jsme přesvědčeni, že dnešní stav vývoje je na takové úrovni, že skúsenosti by měly být již opravdu dobré. Někdy bylo příčinou neúspěchu nesprávné osazení kontrolních míst určitými typy přístrojů, kdy tyto nebyly účelně využity. Naopak leokde byl případ opačný, kdy se na určité místo analyzátor neprojektoval, ač by tam byl býval žádoucí* lze se domnívat, že i T klasické energetice bude zapotřebí upřesnit kde a jaký přístroj je účelné instalovat. Tím více to platí samozřejmé o energetioe jaderné. Tento příspěvek by měl posloužit k informaci o možnostech, které dneSní atav vývoje analyzátorů v našem VÚtJr poskytuje, aby se o případné jejich aplikaci mohlo v budoucnu účelně rozhodovat* Literature, /I/ Zajío.V., Tichý.M.Í Práoe UJT 5.J77O-R, Ř*2 1976 /2/ Zajíc,V.,t Práoe UJV 5.3784, Řež 1976 /3/ Zajío.V. i Vodní režimy primárního okruhu VYER, Sborník semináře ČSVT3 Nové město na Moravě 10.-13.5.1976 /4/ Toman,J., Pára, H.s Sborník VÚB (1975) /5/ Fahnrioh.V.s Sborník HYDR0CHEMI1 '78, Bratislava (1978) /6/ fahnrich,V.t Sborník HYDR0CHE3CĽA '79, Bratislava (1979)

-

43

-

Jiří T o m a n , prom.fyz* Výzkumný ústav energetický, Praha

Problematika vodního režimu sekundárního okruhu je s W E E Za sekundární okruh elektráren typu W E E považujeme z hlediska vodního režimu parní stranu kondenzátoru, regenerativní ohřev, sekundární stranu parogenerátorů, turbínu a aeparátory páry s přihřívačl* Úkolem chemiků Je zajištění bezporuchováno a přitom ekonomického provozu sekundárního okruhu s únosnou rychlostí koroze a tvorby nánosů* Dle dosažitelné literatury je největší riziko koroze sekundární strany parogenerátorů a koroze erozí turbíny, separátorů páry a vysokotlakých ohříváků* Koncepce parogenerátorů, vyráběných v západních státech v LOS, se značně liší* V západních státech se staví parogenerátory vertikální a U-trubkami a trubkovnicí ve spodní části parogenerátorů, méně vertikální parosenerátory průtočné. Pro teplosměnné plochy paroeenerátorů se volí Inconel 600, nově.11 Zncaloy 800, používala se též nerezová ocel typu 18/8* Trubky jsou do trubkovnice zaválcovány, případně se těsnost zajištuje svarem na straně primárního okruhu* Tato koncepce vertikálních parogenerátorů neumožňuje provedení účinného odkalu vodního prostoru, nad trubkovnicí se shromažďují kaly* Korozí jsou napadány trubky v horní části trubkovnice, zejména na straně vstupu primárního chladivá* Vlivem vysokého měrného tepelného toku dochází ve štěrbinách mezi trubkami a trubkovnicí k odparu parogenerátorové vody, čímž se o několik řádů zvyšuje koncentrace solí a může docházet i k vysušení* Korozní produkty vytvořené korozí trubkovnice se rozpínají a tím deformují trubku v trubkovnici* Těsně nad trubkovnicí, v prostoru kalů, dochází též k zahušťování solí a ke korozi vnějšího povrchu trubek, 1 když v menší míře* V distančních mřížích, pokud jsou tuhé a z nízkolegované oceli, dochází k obdobnému jevu jako v horní části trubkovnice, to jest k zahuštování solí, korozi nízkolegované oceli a k defor-

- u mači trubek tlakem korozních produktů, k tak zv. "dentingu". Ohyby trubek jsou pro zbytkové napětí náchylné ke koroznímu praskání pod napětím, vlivem zahuštování solí pod nánosy. Parogenerátory se provozovaly zpočáticu s fosfátovým koordinovaným vodním režimem* Pro časté poruchy trubek úbytkem materiálu a korozním praskáním se postupně přecházelo na bezfosfátový vodní režim. Výskyt netěsností se nezmenšil, proto se v některých případech přecházelo k nízkofosfátovemu vodnímu režimu. Dodatečně se též Instalovaly 100% úpravny kondenzátů. Parogenerátory se však stále projevují jako velmi poruchové, snad jako nejporuchovější zařízení jaderných elektráren. Trubky se zaslepují, dochází k výměnám parogenerátorů a záměně materiálu, ze.iména Inconelu 600 za Incaloy 800* V SSSR a IBS byla vývojově sledována jednak koncepce vetikálních parogenerátorů s IT-trubkami se spodní trubkovnicí, jednak, a to hlavně . koncepce horizontálních paro*enerátorů se vstupním a výstupním kolektorem primárního chladivá. Teplosměnné trubky jsou převážně z nerezové oceli typu 18/10 stabilizované titanem* Vetikájní parogenerátory rovněž trpí korozemi v horní Části trubkovnice a těsně nad trubkovnicí, dochází již k výměnám parogenerátorů. Naproti tomu horizontální parogenerátory jsou proti korozi podstatně odolnější. U horizontálních parogenerátorů je svár trubka - kolektor proveden na sekundární straně, proto není na sekunární straně štěrbina ve které by se mohly koncentrovat sole odpařením. U horizontálních parogenerátorů neprochází teplosměnnó trubky místy, kde se shromažďují kaly, což je jejich další podstatná přednost proti vertikálním parogenerátorům. Z tohoto hlediska jediným slabým místem je vyústění kolektorů spodní částí parogenerátorů, neboí v těchto místech dochází k usadám kalů a tím k zahuštování solí pod kaly, zejména « horkého kolektoru a ke koroznímu praskání pod napětím za přítomnosti chloridů. Zatím však není známa jediná výměna horizontálních parogenerátorů přesto, že se vyskytly provozní případy s nánosy korozních produktů na teplosměnných plochách trubek o síle až 0,3 mm a plošné hmotnosti až 1000' g.m , snad díky 100% úpravě kondenzátů.

- 45 Ze skutečnosti, že na teplosměnných plochách dochází pod náno•7 oxidů k zahušťování solí (dle tlouštky a póréznosti nánosů aS o 3-4 řády) a že ve štěrbinách a pod vrstvou kalů dochází až k vysušení solí, vyplývá nutnost přijmout konstrukční řešení bez štěrbin a bez možnosti úsad kalů na teplosměnných plochách. Z hlediska kvality napájecí vody nutno klásti větší důraz na snížení koncentrace korozních produktů, 1 když koncentraci solí, zejména chloridů, nelze podceňovat* Koncentraci solí v parogenerátořové vodě lze ovlivňovat jednak koncentrací solí v napájecí vodě, jednak odluhem a odkalenu účinnost odvádění korozních produktů z parogenerátorů odluhem Si odkalen, je proti odvádění solí podstatně snížena, odvede se pouze malá část produktů koroze, podstatná část se usadí na teplosměnných plochách parogenerátorů a ve spodní části parogenerátorů v prostoru, ze kterého je není možno odvésti odkalenu I z tohoto hlediska vyplývá nutnost soustředit pozornost na snížení koncentrace produktů koroze v napájecí vodě* Přírůstky koncentrace produktů koroze v turbině jsou zanedbatelné, koroze erozí v turbině je však tíživým problémem pro úbytky materiálu turbíny, jest řešena odvodněními a legovanými materiály, odolnými proti korozi erozí • Koncentraci korozních produktů v napájecí vodě lze ovlivňovat jednak úpravou kondenzátů, jednak a to zejména, snížením rychlosti koroze kondenzátoru a zejména regenerativního ohřevu* Koroze teplosměnných ploch kondenzátoru s parní strany a hlavně teplosměnných ploch nízkotlaké regenerace při aplikací mosazí byla a je tíživým problém v klasické tepelné energetice* Ole našich měření je koroze mosazi závislá na koncentraci amoniaku (a tedy,na hodnotě pH) a na koncentraci kyslíku. Se stoupající hodnotou pH rychlost koroze mosazi spočátku klesá* Při vyšších hodnotách pH se začíná uplatňovat vyšší koncentrace amoniaku, který tvoří komplexy s mědí, rychlost koroze opět stoupá. Se zvyšováním koncentrace kyslíku jak při nižších, tak při vyšších hodnotách pH, se rychlost koroze mosazi zvyšuje. Experimentálně jsme prověřovali přírůstek koncentrace mědi po průchodu vodní stranou nízkotlakých ohříváků v závislosti na hodnotě pHj jako optimální byla zjištěna hodnota pH 8,87. Výsledky měření byly též zakotveny v ČSN 07 7402, kde pro nízkotlakou regeneraci s mo-

- 46 saznými trubkami je požadována amoniakální alkalita na hodnotu pH 8,7-9,0 a koncentrace kyslíku na vstupu do nízkotlaká regenerace pod 30/Ug/l, při současném dávkování hydrazinu v závislosti na koncentraci kyslíku na vstupu do nízkotlaké regenerace* Za uvedených podmínek se daří udržet koncentraci mědi v napájecí vodě na hodnotě, požadované ČSN 07 7402, t.j* 5/Ug/l. Poněvadž se z provozních důvodů optimální podmínky vodního režimu pro mosazné materiály často nedodržovaly a proto byla podstatně překračována maximální přípustná koncentrace mědi v napájecí vodě, zejména při vyšší koncentraci kyslíku v kondenzátu, byla již v klasické tepelné energetice, u tak zvané druhé generace bloků 200 Mff, nahrazena mosaz v nízkotlaké regeneraci nerezí typu 18/8. Při projekci naší prvé jaderné elektrárny typu W E R 440 byla volba nerezové oceli pro nízkotlakou regeneraci již samozřejmostí* Dosud ne zcela vyřešeným problémem je koroze erozí vysokotlakých ohříváků, a to jak na vodní, tak na parní straně* V jaderných elektrárnách typu W E R se nebezpečí koroze erozí s parní strany proti klasické tepelné energetice ještě zvyšují, protože odběrová pára je parou mokrou a korozí erozí jsou napadána i odběrová potrubí a separátory páry* U odběrových potrubí a separátorů páry se proto přechází ve stále větší míře na nerezové materiály* Příčinou koroze erozí zařízení u hlíkató oceli je vysoká rychlost proudící vody či mokré páry, poněvadž prvý produkt koroze, hydroxid železnatý, je ihned vodou odplavován, aniž by za teplot nad cca 150°C vytvořil na povrchu kovu ochrannou vrstvu kysličníků* Poněvadž rychlost reakce Pe + 21^0 - Pe (0H) 2 + K^ je značně závislá na hodnotě pH, lze korozi erozí značně potlačit vyšší hodnotou pH v okruhu. Rychlost koroze erozí při hodnotácL pH nad 9,2 - 9,5 se sníží na únosnou míru, nezastavuje se však a nedochází k vytvoření ochranné kysličníkové vrstvy, V případech, kdy nízkotlaká regenerace má teplosměnně plochy z mosazi, je vysoká hodnota pH neslučitelná s požadovanou hodnotou pH pro mosaz. Při 100% úpravo kondenzátu by byla úprava

-

47 -

kondenzátu nadměrně zatěžována vysokou' koncentrací amoniaku ae současným poklesem její účinnosti a ekonomie* Pro snížení koroze erozí vysokotlakých ohříváků byly proto hledány Jiná cesty* Konstrukční úpravy, snižujíoí průtočnou rychlost na vodní straně, zvyšují hmotnost zařízení. Na parní strano vysokotlakých ohříváků rozváděči plechy* usměrňující vstup odběrová páry, nedosahují potřebného efektu. Z tohoto důvodu jsme zatía krátkodobě ověřili na 200 MW bloku tak zvyný kyslíkový vodní režim, který je již provozně aplikován na některých blocích s průtočnými kotli v klaslokých tepelných elektrárnách v NSR a v SSSR* Princip tohoto režimu spočívá v dávkování kyslíku či peroxidu vodíku před vysokotlakou regeneraci. Kyslík prakticky okamžitě reaguje s vytvářejícím se hydrosydem železná tým, takže se na povrchu železa vytvoří kysličníková vrstva dříve, než se může hydroxid železnatý rychle proudící vodou odplavit* Kyslíkový vodní režim je věak možno aplikovat pouze při velmi nízké koncentraci aniontů, v opačném případě vzniká nebezpečí obávané kyslíkové koroze* Proto je aplikace kyslíkového vodního režimu omezena pouze na elektrárny se 100SS úpravou kondenzátu a vzhledem k vyäší konoentraoi kyslíku v okruhu na elektrárny s nízkotlakou regenerací z nerezové ooeli* Kyslíkový vodní režim jsme krátkodobé ověřovali v elektrárně TuSlmlce II na bloku 200 MW s průtočným kotlem, který má 1000 úpravu konden§átu a nerezový nízkotlaký ohřev. Měrná el. vodivost upraveného kondenzátu* měřená za kotexovou kolonkou, byla nižfií neS 0,2/uS.cm , hodnota pH se pohyboval v rozmezí 7,8 8,7» Peroxid vodíku se dávkoval na součet koncentrace kyslíku rozpuštěného a vázaného v peroxidu vodíku průměrně 225/Ug/l* Po coa třech dnech dávkování peroxidu vodíku, klesl přírůstek konoentraoe železa po průohodu vodní stranou vysokotlakých ohříváků z průměru 33/ug/l prakticky na nulu a po ooa piti dnech dávkováni klesla koncentrace železa T kondenzátu topné páry s 'parní strany vysokotlakých ohříváků s průměru 29/Ug/l na ooa l/ug/l* Za tuto dobu se ve vysokotlakýoh ohříváoíoh vytvořila tenká, ale již funkční ochranná vrstva kysličníků železa* Konoentraoe ieleza v napájeoí vodě klesla na 1-2/Ug/l, Po aaflátku dávkování byl jak na vodní, tak na parní strane vysokotlakých ohříváků vysoký úbytek konoentraoe kyslíku, po oca 7 dnech se konoentraoe kyslíku téměř vyrovnaly*

-

48

-

Z uvedených výsledků vyplývá, že kyslíkový vodní režim zcela zastavil korozi erozí vysokotlakých ohříváků jak na vodní, tak i na parní straně, kdežto vysoká hodnota pH korozi erozí pouze potlačuje* Nižší hodnota pH, a tím i nižší koncentrace amoniaku, Siní úpravu kondenzátu účinnější a ekonomičtější* Ke snížení koncentrace solí a produktů koroze v napájecí vodě přispívá úprava kondenzátu. Je,1í účinnost při odstraňování korozních produktů kolísá mezi cca 75-98% dle volby technolosie* Pro snížení koncentrace chloridů směsným filtrem v upraveném kondenzátu se dává přednost regeneraci kyselinou sírovou místo u nás obvykle používané kysliny chlorovodíkové* Turbina, pracující s mokrou parou, má z hlediska vodního režimu specifické vlastnosti* Z parogeneráterové vody přicházejí do páry sole jednak nedokonalou separací (únosem)ř jednak rozpustností solí v páře* S poklesem tlaku v turbíně se snižuje rozpustnost solí v páře a vzrůstá vlhkost páry* Převážná část solí přechází do vodní fáze. sole se odvodněním turbíny a aeparátorů páry z turbíny odvádějí* Ještě výraznější je tento jev u suspendovaných látek, které přešly do páry z paropsenerátorové vody únosem, nebol suspendované částice tvoří Jádra kondenzace* nacházejí se proto ve vodní fázi a odlučují se s vlhkostí páry* Sole a uspendované látky, odloučené s vlhkostí páry, přecházejí do regenerativního ohřevu a tím do. napájeoí rody, 'čímž se podstatně snižuje vliv úpravy kondenzátu'na vodní režim sekundárního okruhu* Proto někteří autoři uvádějí, že je vhodné kaskádovat veškeré kondenzáty odběrové páry s odvodnění separátorů přes dostatečně dimenzované podchlazovače do kondenzace a tím 41a úpravu kondenzátu a to bučí trvale, nebo jen v případě potřeby* Jedná se ze.iména o kondenzáty z vysokotlakých ohříváků a o odloučenou vodu v separátorech páry* Odvádění kondenzátů z ohříváku vody pro topení či teplou užitkovou vodu v případě úpravy kondenzátů do kondenzace je samozřejmostí, nebot hrozí riziko netěsnosti těchto ohříváků* Uvádí se, že 1009í úprava kondenzátu je vhodná v případech chlazení říční vodou cirkulačním 1 průtojaým systémem a nutná v případeoh chlazení mořskou vodou* Uváiíme-li dále problematickou těsnost kondenzátorů pro nevyjasněnou volbu materiálu odolného proti odzinkování, je nutno se ke 100% úpravě kondenzátů, přiklonit*

-

49

-

Jan K y s e l a , Josef B r a ta e c tfstav jaderného výzkumu. Řež

Vliv cyklického teplotního namáhání na odolnost silně bázických měničů aniontů tfvod Při aplikaci technologie teplotní regenerace kyseliny borité v systému borové regulace tlakovodních reaktoru je důležitá otázka teplotní odolnosti měničů, aniontů. Většina výrobcu uvádí pro silně bázický anex typu I (trimethyl amoniová funkční skupina) maximální přípustnou provozní teplotu pro anex v OH formě 6C°C, v chloridové formě 70 až 100°C. Fro dlouhodobé zkoušky jsme vybral i ty anaxy, která prokázaly největší schopnost sorpce a desorpce kyseliny bořité při změnách teploty / I / . Délka Sašové expozice byla zvolena podle předpokládaného provozu stanice a teplotní regenerací /2/« Odolností měniči anionta za zvýšených teplot se zabýval Juračka /3,4/, podle kterého je odolnost s i l n ě báziokých anexů proi i zvýšené teplotě závislé na vlastnostech substituentu na kvarte rním dusíku a povaze aniontu, v jehož formě se anex nachází v době, kdy je vystaven účinkům tepla. Baumann /5/ uvádí, že degradace funkční skupiny probíhá podle schématu H-CH2«0H +(CH)3 R - CKglCCH^j + OH"

^ ^ * R-CH2-N(CH3)2+CH30H.

(1) (2)

, Lze tedy očekávat, že vlivem teploty bude docházet k odštěpení celé výměnné skupiny (1), nebo k degradaoi funkční skupiny na •kuplntt • nižší bátioitou (2). Při zkouäkáoh teplotní odolnosti je anion, kterjnj* ohaasena funkční skupina, tvořen boritými ionty. Povah* boritých iontu je komplikována asociovanými formami, které m tvoří ve vodných roztocích kysliny bořiti. Při vyšší

-

50

-

teplotě, kdy dochází ke snížení obsahu kysliny borité v anexu, může být t o t o snížení způsobeno hydrolýzou vazby nebo rozpadem polyboritých částic. V prvém případě by část funkčních skupin pKšla do OH" formy, v druhém případě by funkční skupina byla stále obsazena boTitanovým iontem s nižším obsahem atomu boru. Stanovení fyzlkálně-chemických vlastností an exil: Stanovení celkové výměnné kapacity (bázicity) silně bázických anexii Fro stanovení celkové výměnné kapacity a bázicity a i l r ě bázických anexu, Jejichž vzorky byly vždy po proběhnutí 8 0 - t i oyklu odebírány z ionexových kolonek recyklátoru bylo použito metodiky popsané v ČSN 640930 a stanovení t . z v . "Salt-spliting" kapacity* Stanovení kapacit podle ČSN 640930i Vzorek s i l n ě bázického anexu odebraný z ionexové kolonky recyklátoru byl velkým přebytkem 7 % kysliny chlorovodíkové převeden do chloridové formy a přebytečná kyselina chlorovodíková se z anexu vymývá metanolem. Potom se vymytý anex vyčerpává přebytkem 1% vodného roztoku hydroxidu amonného a vymývá se demineralizovanou vodou a efluenty as jímají do 500 ml odměrné baňky..Potom se anex vyčerpává 4% vodným roztokem síranu sodného, jehož efluent se jímá do jiné 500 ml odměrné banky. Obě odměrné banky se doplní po značku demineralizovanou vodou. V každém efluentu ae samostatně stanoví obsah chloridového iontu t i t r a c i 0,1 mol/l roztokem dusičnanu stříbrného na indikátor chroman draselný. V efluentu se síranem sodným se navíc stanoví oelková alkalita t i t r a o í 0,1 mol/l roztokem kyseliny chlorovodíkové na směsný Indikátor (bromkresólová zeleň + methylčerveň). Z takto sískanýoh spotřeb se vypoSte oelková výměnná objemová kapacita CQ, silně bázioká kapacita C M a slabě bázická kapacita C

-o-

Stanovení "salt - splitting" kapacityi Vzorek silně bázického anexu odebraný z Ionexové kolonky reoyklátoru byl převeden do hydroxylovi formy přebytkem 2 mol/l roztoku hydroxidu sodného a přebytečný hydroxid sodný se z anexu vymyje demineralizovanou vodou. Vymytý anex se potom vyčerpává 49 roztokem

- 51 ohloridu sodného a efluent se Jímá v 500 al odměrné baňce, Z takto získaného efluentu se acidimetrieky titrací 1 aol/1 roztoka* kyseliny chlorovodíkové na směsný indikátor (methylová Eerveň + methylenová modř) stanoví alkalita, ze které se vypočítá "salt splitting" kapacita C 8 0 . Po stanovení "salt splitting" kapacity se zbytkový roztok chloridu sodného z anexu vymyje demineralizovanott vodou a anexem se nechá protéoi 100 ml 0,1 mol/l roztoku kyseliny chlorovodíkové a vymyje se metanolem. Oba efluenty se jímají do stejné odměrné banky a z nich se alkalímetricky titrací 1 mol/1 roztokem hydroxidu sodného na indikátor fenolftalein stanoví obsah kyseliny chlorovodíkové, z kterého se vypočítá alabS bázická kapacita C - b « Stanovení obsahu vody 1 anexu podle ČSV 640902: Haootnalý anex převedený 7 % roztokem kyseliny chlorovodíková do chloridové formy a vymytý demineralisovanou vodou se za přesně definovaných podmínek odstředí a v horkovzdušné sušárně se při uO°C vysuší do konstantní hmotnosti. Popis experimentální aparatury: Pro měření teplotní stability vybraných anexii bylo použito zařízení t.zv. "recyklátoru% Toto zařízení bylo vyvinuto ve Výzkumném ústavu syntetických laků. a pryskyřic v Pardubicích a sloužilo nám ke sledování teplotní stability lonexu při cyklickém dlouhodobém opakování předem zvolených střídavých teplých a studených teplotních režimů (obr.I)* Pro účely našioh měření byl reeyklátor upraven tak, aby vyhovoval našim požadavkům pro měření teplotní stability anexů. Zařízení reoyklátoru se skládá z kovového nosného rámu, ve kterém jsou umístěny jednotlivé součásti, které je možno rozdělit na dvS hlavní sekcei

1) temperační okruh, 2) okruh kyseliny borité a kolonkami s vybranými pryskyřicemi. Tempevační okruht Hlavní součástí temperačního okruhu reoyklátoru je elektrický olrkulační termostat zn« "Hoplar" a elektrické automatické ovládání termostatu, které pomocí spínaoíoh hodin umožňuje automatické změny studeného (20°C) a horkého (80°C) oyklu v předem stanove-

-

52

-

nich Sašových intervalech. Elektrické automatické ovládání termostatu umožňuje též dlouhodobý nepretržitý provoz reeyklátoru. Temperující medium je ze skleněného rozvaděče zaváděno do šesti teplotních výměníku, které jsou duplikétorové, kde předává tepelnou energii roztoku kyseliny borité, která cirkuluje • horním okruhu a dále proudí do kolonky s ionexem, která je rovněž vybavena duplikátorovýs pláštěm, kde předává tepelnou energii a po průtoku kolonkou s ionexem se přes sběrač vrací spět do termostatu a tento proces ae neustále opakuje. Okruh kyseliny borité*: Hlavní součástí okruhu kyseliny borlté je šest peristaltických čerpadel? která jsou umístěna v nejspodnější části reeyklátoru a každá ionezová kolonka se zkoušeným anexem má samostatné peristaltické čerpadlo a samostatný okruh. Periataltické čerpadlo umožňuje roztoku kyseliny borité o koncentraci 5 g/l průtokovou rychlost 15,6 ml/min. Celkové množství roztoku kyseliny borité v jednom měřícím okruhu je cca 390 ml. Z peristaltického čerpadla proudí roztok kyseliny borité do duplikátorového výměníku tepla, kde dochází k tepelné temperaci a dále do kolonky, která je skleněná, opatřená duplikátořovým pláštěm, aby bylo umožněna tepelná temperace. Kolonka se zkoušeným anexem je rozebíratelná, má ve dně zatavený skleněný sintr a ve víčku zatavený další skleněný sintr. Mezi zatavenými skleněnými sintry bylo uloženo cca 100 ml nabotnalého zkoušeného vzorku anexu v borátové formě o zrnění 0,4 - 0,5mm (sítováno v nabotnalém stavu v chloridovém cyklu), přes který protéká roztok kyseliny borité, který se po průtoku kolonkou přepadem vrací zpět do peristaltického čerpadla a tento proces se neustále opakuje. 7 nejvyšším místě okruhu kyseliny borité je umístěna skleněná vyrovnávací nádobka, která slouží k vyrovnávání hladiny kyseliny borité při změnách teploty, k plnění okruhů roztokem kyseliny borité na začátku recyklace nebo po odběru vzorků a doplňování úbytků kyseliny borité, ke kterému dochází odpařováním do ovzduší. Pro experimenty na reeyklátoru byl zvolen šestihodinový pracovní cyklus, ve kterém byly zkoušené anexy po dobu tří hodin, vystaveny studenému cyklu, t.j. teplotě 20°C a tři hodiny vystaveny

-

53 -

horkému cyklu, t.J. teplotě 80°C a tyto cykly byly periodicky nepřetržitě opakovány. Vždy po uplynutí 80-ti šestihodinových cyklů byl z ionexové kolonky odebrán vzorek zkoušeného anexu na analytické stanovení kapacit a dalších údajů. Výsledky a diskuse* Ke sledování změn vlastností zkoušených anexú během teplotních cyklů bylo použito metodik na stanovení celkové výměnné kapacity a bázicity podle ČSN 640930 a byla stanovována t.zv. "salt splitting" kapacita /6/» která umožňuje stanovit schopnost zkoušeného anexu štěpit neutrální sůl. Dále byl sledován obsah vody ve zkoušených anexech, který byl stanoven podle metodiky uvedené T Č3H 640902 a sloužil pro posouzení změn ve fyzikálních vlastnostech zkoušených anexů u 480-tého cyklu ve srovnání s nultým cyklem. Přehled použitých symbolů: C Q - celková výměnná kapacita (mmol OH".ml ) C - slabě bázická výměnná kapacita (mmol OH".ml" ) C_. - silně bázická výměnná kapteita (mmol OH".ml" ) 1 ,-1' Cvo - "salt-splitting" kapacita (nmol OíT.ml"-) 88 C a b - slabě bázická kapacita (mmol 0H~.ml ) C g c - celková výměnná kapacita (mmol OH".ml ) A - směrnice regresní přímky Pro sledování mechanických změn zkoušených anexů jsme použili mikroskopického pozorování při 80-ti násobném zvětšení do chloridové formy převedených a vysušených zkoušených anexů. Získané experimentální výsledky představují závislost Caf(n), ktetou byly proloženy regresní přímky metodou nejmenších čtverců. (C«A.n+B). Symbol C značí kapacitu * n značí počet cyklů. V tabulce 1 jsou vyjádřeny změny v kapacitách pomocí směrnic regresních přímek. Směrnice regresní přímky udává změnu hodnoty kapac i t y při jednom teplotním cyklu. Záporná hodnota směrnice vyjadřuje pokles kapacity, kladná hodnota směrnice vzrůst kapacity. Z průbšhu hodnot kapacit je patrné, že hodnoty ailně bázických kapacit C w , Cgg a hodnoty celkových kapacit CQ, C f l e klesají, naproti tomu hodnoty slabě bázických kapacit C f l 0 , C a b stoupají.

-

54 -

Stoupající hodnoty slabě bázických kapacit běhen teplotních cyklů naznačují* že dochází k degradaci ailně bázických funkčních skupin za vzniku výměnných akupin s n i ž š í bázicitou. S poklesem hodnot celkových kapacit nelze vyloučit i odštěpení celých funkčních skupin. Pro aplikaci teplotní regenerace kyseliny borité v ayatému borové regulace lehkovodních jaderných elektráren jsou nejdůlež i t ě j š í hodnoty silně bázické kapacity, která se podílí na sorpc i kyseliny borité (viz obr.č.2). Z hlediska použití anexů pro regulace výkonu u lehkovodních jaderných elektráren pomocí kyseliny borité má největší význam anez s označením Wofatit RO-72, který vyrábí VEB Chemie kombinát Jältterfeld v HSR. Z radiačního hlediska je způsobilý pro použití v reaktoru a rovněž vyhovuje z hlediska výměnné kapacity a teplotní s t a b i l i t y . Nejlepší teplotní s t a b i l i t a byla prokázána u anezu s označením Lewatit M-500 KR-OH, který vyrábí Par be n fabriken v SSR. Je způsobilý z radiačního hlediska pro použití v reaktoru a má vysokou výměnnou kapacitu. Přehled o změnách kapacit u odebíraných vzorků zkoušených anexů pro proběhnutí 8 I - t i cyklů jsou u Woffatitu RO-72 a Lewatitu M-500 KR-OH; jscu uvedeny v tabulce č.2 a jsou vyhodnoceny jako aritmetický průměr dvou nezávislých analytických stanovení. Při sledování obsahu vody ve zkoušených anexech bylo zjištěno, že rozdíl obsahu vody u nultého a 480-tého cyklu s výjimkou anexu Lewatitu M-500 KR-OH, u kterého došlo k poklesu obBahu vody přibližně o 4 %, nedošlo u ostatních zkoušených anexů k podstatnějším změnám v obsahu vody (viz tabulka č . 3 ) . Mechanické poškození sledovaných anexů během teplotních cyklů bylo sledováno pozorováním vysušených ionexů pod mikroskopem při 80-ti násobném zatížení. K pozorování bylo použito nultéhr a 480-tého cyklu, které byly porovnány mezi sebou* U anexů Dowex 1x8 a Lewatit M-500 KR/OH byly u 480-tého cyklu pozorovány drobné trhlinky na povrchu. Při průběhu teplotních cyklů dochází ke změně botnavosti ionexů. Při 80°C se objem ionexů při konoentraoi 5g B BOj/1 zvýšil oproti 20°C průměrně o 4 %• Tento rozdíl může být způsoben snížením rovnovážné koncentrace kyseliny borité uvnitř ionexů při 80°C a zvýšením teploty.

-

55 -

literatura /I/

Kysela, J . i

Zpráva ÚJV 4797-R,CH,1978

/2/

Talia, V«t

Referát na I.aemináří "Vodní režimy primárního okruhu WER", Hové Měato na Moravě, 1976

/3/

Juračka, F.K "Chemický primyal", 12,1962, 1.3

M/

Juračka,?.s

/5/

BaumaJon.E.f.i Chem.Eng.Data, 5,1960, S.3

/6/

Diaion, Manual of Icn Exchange Reaina, Mitaubiahi Chen.Ind.Lim.1973

"Chemioká liaty", 67, 1973, S.

Texty k obrázkQiDi

Obr.l.

Sohéma jedné měřící větve recyklátoru (čerpadlo* 2 teplotní výměník, 3 termostat, 4 ionexová kolonka, 5 vyrovnávací nádobka)*

Obr.2,

Závislost silně bázických kapaoit na počtu teplotníoh oyklů. (0-C^, 0-C - a )

-

"56

-

Obr. 1-

Dowex 1x8

IBA-400

24Ó"~~52Q

400

Souhrnná tabulka aoSrnio ragrvsníoh přiaak (A)i kapacita podlá CSI •o Dovax lxB f ofatit EO-72 Anbarllta IRA 400 Oatloa AT Lewatlt M-SOOIA-OH

kapacita salt splitting

XQ

, 7 , -2 t 09.10" 4

9 7,86,1CT5

-3,48.10T4 -2,70.10"*

-2,35.10"* 1,41.10"* -5,45.10"^ -1,26.10"* 9.91.10"5 -2.1O.1O"5

-2,44.10"*

2,77.1O"5

-2,83.10"*

-1,38.10"* 1,22.10"* -1.61.10T5

-1,74.10"*

2,10.10"5

-1,91.10"*

-2,60.10"* 9.82.10"5 -3,24.10"*

-7.41.10"5

2.68.10"5

-9 r 60.i0" 5

-5,36„1O"6 -8,93.10"6 -1,43.10"*

(B

Tabulka 2 Změny kapacit vybraných mSniSu anlontů v závislosti na pontu oykl&s Hodnoty vya3nny*oh kapacit jsou vyjádřeny T nmol QHT.nl"1 Wofatit RO-72 stanovaní kapacity podle ČSN 640930 počet cyklů

C

0 80 160 240 320 400 430

1,399 1,399 1,389 1,389 1,376 1,338 1,288 -20,9

o

•O

stanovení ealt-splitting kapacity

0,003 0,003 0,004 0,016 0,020 0,035 0,035

ro 1,396 1,396 1,386 1,373 1,361 1,310 1,260

7,86

-27,0

eo 1,210

'ab

00

1,220 1,190 1,217 1,266 1,100

0,000 0,046 0,016 0,030 0,050 0,050 0,060

1,210 1,281 1,236 1,240 1,267 1,316 1,160

-12,6

9,91

-2,10

1,235

Lewatit M-500 KR-OH stanovení kapacity podle ČSH 640330 poäet cykl&

°o

0 80 160 240 320 400 480

1,556 1,550 1,556 1,552 1,553 1,541 1,515

1.105

-7,41

stanovení salt-splitting kapacity C

ro

°es

c

sb

°so

0,003 0,004 0,005 0,005 0,004 0,005 0,020

1,553 1,547 1,552 1,549 1,550 1,537 1,499

1,330 1,365 1,340 1,326 1,375 1,346 1,327

0,060 0,050 0,040 0,070 0,050 0,050 0,050

1,390 1,415 1,380 1,396 1,425 1,396 1,377

2,68

-9,60

-0,536

-0,893

-14,3

C

so

ON O

-

61

-

Tabulka 3

Změny obsahu vody ve sledovaných měničích anlontůi

obsah vody • %

Dowex 1x8 Fofatit RO-72 Aabérlite ZBÁ-400 Ostion AS Lewatit 11-500 KR-OH

O-tý cyklus

480-tý cyklus

44,9 46,0 54,0 41,7 50,3

45,4 45,2 55,2 42,4 46,1

-

62

-

Ferdinand D u b s k ý , Miroslav S u c h á n e k Alena J e h l i č k o v á Katedra analytické chemie. Vysoká škola chemicko-teehnologická T Fráze

Rovnováhy chloridových iontů na silně bazických anexech za přítomnosti kyseliny bořitá Přítomnost chloridových iontu v technologických okruzích jaderných elektráren s borovou regulací je nežádoucí. Chloridové lonty přítomné v mediu, které cirkuluje v primárním okruhu, v okru-* nu pro regulaci kyseliny borité v odparkách a pod., zvyšují korozivní účinek tekutých médií. Koncentraci chloridů je proto třeba neustále sledovat* Předmětem předložené práce bylo prostudovat rovnováhy chloridových iontů na anezu Wofatit ROSC za přítomnosti kyseliny borité, a to při různé původní koncentraci chloridů a kyseliny borité, při několika hodnotách pH i teplot. Znalost distribučních koeficientů chloridových iontů, které charakterizují rovnováhu mezi ionezem a vodnou fází, umožňuje z j i s t i t chování chloridových iontů při technologickém procesu, odhadnout dobu, za kterou dosáhne koncentrace chloridových iontů v cirkulujících roztocích kritické hodnoty, popř. dovoluje navrhnout zlepšení v technologickém uspořádání (např. zařadit před vstupem chladícího roztoku do primárního okruhu Ještě další kolonu pro zachyoování chloridových iontů. Podle požadavku zadavatele úkolu (ÚJV Řež) byl sestaven plán experimentů, který vychází z rozboru možnosti výskytu chloridových iontů v technologickém procesu jaderné elektrárny. Chloridové ionty se vyskytujít 1. V primárním okruhu a) chladlvo (případné zařazení mix-bedu a samostatného anexu) b) f i l t r y s teplotní regenerací 2. Při regeneraci H*BO«

a) vstupní voda do odparky,

Tabulka I Plán experimentů pro zjištění aorpoe chloridů za podmínek borové regulaoe (použitý lonezt silně bazický anex Wofatit HOSC pro jaderné účely)

Varianta

lázev

Koncentrace

Koncentrace . Cl"

1 A

Primárni okruh chladivo

0-14 4 hladiny t 0,3,10,14

(mff/1) 2 hladinyt 0.1* 1

1 B

Primárni okruh filtry s tepl.

3-14 3 hladinyi 3.10,14

2 hladinyt 0,lb 1

2 B

Regenerace

jedna hladinai 40

koncentrát s odparky

a) pouse pro roztok neobsahující H-jBO, b) pouze pro roztok obsahujíoí 3 g H 3 B

2 hladinyi 4 10

PH

t.°c

jedna 6-9 4 hladiny t hladinat 60 6,7,8,9 6-9 4 hladinyi 6.7,8,9

2 hladxny 20 60

bes úpravy

jedna hladinai 60

-

64

-

b) koncentrát z odparky,. c) d e s t i l á t z odparky, V tabulce I je uveden podobný rozpis jednotlivých variant, které budou v předložené zprávě studovány. Ke stanovení obsahu chl'oridu byla použita fotometrická metoda , o n£ž bude na této konferenci rovněž referováno. Experimentální část Použité přístroje; chemikálie a roztoky pH-metr Radelkis typ PO-201/2 se skleněnou elektrodou Radelkis P0-7171-1/A a referentní nasycenou kalomelovou elektrodou Radelkis OP-810. Spojení kalomelové elektrody s měřeným roztokem bylo realizováno pomocí solného můstku s III KNOn. Měrný Slánek byl kalibrován standardními roztoky NBS . Spektrofotometr VSU 2, Zeisa, Jena. Termostat VE B Priifgeräte - Werk Medingen, Drážďany, a přesnost í regulace teploty + 0,02°C v rozmezí +15 až +80°C» Všechny použité chemikálie byly čistoty pa. Použitý ionex: silně bazický měnič aniontů pro jaderné účely Wofatit ROSC (výrobek VEB Chromiekombinat Bitterfeld, NDR), zrnění 0,5-0,75 nan vystříděno za mokra, původně dodaný v OH" formě, vlhký a nabotnalý. típrava ionexu. Asi 100 ml nabotnalého anexu bylo dekantováno vodou a převedeno na kolonu. Na koloně byl anex postupně elucí zbaven chloridu (promýváním 3/ 5%ního (NH.JpCO,), promyt vodou, převeden do OH" formy (promytím lí> 5%ního KOH), opět proanyt vodou a převeden do boritanová formy (proraytím 1 1 l%ní HLBO,). Po důkladném, promytí vodou byl anex odsát a uložen do dobře těsnící lahve. Stanovení sušiny. 1 g vlhkého, odsátého anexu byl aušen do konstantní hmotnosti ve vakuovém exikátoru nad P^O,- při laboratorn í ' t e p l o t ě . Nalezená sušina 33,59% byla průměrem dvou paralelních stanovení l i š í c í c h se o 0,24% r e l . Hustota nabotnalého ionexu (
- 65 a) Při větších obsazích ( > 1 mg Cl/li*) byle 15 ml alikvotního podílu odpipetováno přímo do 50 ml odměraé banky, přidáno 1 ml HN0 3 (lsl), 9 ml záaobního roztoku Hg (SCN) 2 , 24 ml zásobního roztoku Pe 2 (S0.), a odměrná*baňka byla doplněna po značku. Po 20 minutách stání byla změřena absorbanca roztoku při 463 nm proti slepému pokusu, kterým .byl roztok stejného složení, ale bez chloridů. b) Při malém obsahu chloridových iontu bylo 100 nebo 200 ml alikvotního podálu odpařeno apolu a 3 ml gylčeřinu a 1 ml HNO- (1:1) na objem aai 10 ml, odparek byl kvantitativně převeden do §0 *1 odměrná baňky a dále bylo postupováno podle a ) . Při obou postupech byly stejným způsobem zpracovány roztoky s nulovou koncentrací chloridových iontů (slepý pokus), roztoky bez přídavku iónexu s určitou koncentrací chloridových iontů (srovnávací roztok) a roztoky po sorpci na ionexu. Stanovení vnějšího objemu anezu v kolonš (V ) a zlomku vnějšího objemu (£ ) Bylo odváženo určité množství nabotnalého měniče iontů o známé hustotě (*fr ) a sušině. Na kalibrované koloně byl pak zjiStěn objem tohoto množství ionexu (ml). Měření bylo opakováno třikrát. Distribuční koeficienty byly stanoveny podle podmínek (c H B Q Ogj-, pH a teploty) uvedených v tab.I. Sorpce byla prováděna po dobu 6 hod. v i l roztoku za přítomnosti navážky vlhkého anexu odpovídající 100 mg sušiny. V alikvotním podílu roztoku po sorpci byla stanovena koncentrace chloridů fotometrický. Výsledky a diskuse tfkolem studia, jehož výsledky předkládáme, bylo zjistit sorpční parametry chloridů na silně bazickém měniči aniontů pro jaderné účely Wofatitu ROSC. Zachycování chloridů bylo nutné studovat za různých podmínek odpovídajících režimům v primárním okruhu, při regeneraci použité kyseliny borité i při čištění nove dávkované kyseliny borite* • Po dohodě se zadavatelem úkolu byly vypracovány podmínky, při kterýoh je vhodné parametry sorpce studovat. Především to byla koncentrace kysliny borité, která byla měněna v rozmezí 0-40 g H 3 BO 3 /1 na hladinách 0,3,10,14 a 40 g/l. Pro některé hladiny bylo významné i pH roztoků kyseliny borité, které bylo upraveno

-

66

-

na hodnoty 6,7,8 a 9. Z hlediska borová regulace byly pak svoleny teploty 20 a 60°0. Koncentrace ohloridů byla měněna od 0,1 do 10 mg Cl"/1 na hladinácht 0,l| lj 4 a 10 mg Cl~/1. Vzhledem k tomu, íe kombinace uvedených hladin nebylo nutné ověřovat v plném rozsahu, byla sestavena tabulka I, shrnující významné kombinaoe, které byly experimentálně ověřovány. Metoda stanovení ohloridů sa přítomnosti kyseliny borité* byla studována v práoi • Tato metoda byla aplikována bez obtíží pro stanovení chloridů přímo v malýoh alikvotních podílech i za přítomnosti přebytku kyseliny borité. Jakmile bylo třeba plpetovat větaí objemy roztoků a odpařovat je před vlastním fotometrickým stanovením, výlsedky značně kolísaly. Při odpařování se vylučovala tuhá kyselinpT boritá. Uvedené potíže se podařilo odstranit přídavkem glycerinu, který převedl přítomnou kyselinu boritou na velmi rozpustnou kyselinu glyceroboritou, nevylučující se aid. při odpaření na malý objem* Další úprava postupu spočívala v tom, že koncentrace chloridu nebyla odečítána s kalibrační křivky, ale pro každý experimentální bod byl připraven slepý pokus a srovnávací roztok se lOOftní koncentrací chloridů (tj. s koncentrací chloridů stejnou jako v sorpčním roztoku před zahájením sorpeee). Tento způsob stanovení koncentrace ohloridů je použitelný za předpokladu, že v rozmezí určovaných koncentrací platí LambertůvBeerův zákon. Platnost tohoto zákona byla ověřena použitím modelových vzorků o známé koncentraci lontů Cl". Roztoky byly připraveny stejným způsobem jako sorpční roztok. Odpařování všech roztoků probíhalo za stejných podmínek a velmi pomalu. Po této úpravě bylo možné stanovit chloridy i v roztocích s obsahem menším než 0,1 mg Cl"*/1, avšak pouze za přítomnosti 3 g H^BO^/l. Větší koncentrace kyseliny borité ve spojení s odpařováním roatoku nepříznivě ovlivňovala přesnost stanovení ohloridů* Metodika stanovení hmotnostních distribučních kosfioientů musela být upravena s ohledem na pokusné podmínky. Ze vsorku kyseliny borité byl vybrán preparát obsahuj í oí méní než 2/Ug Cl"/1, který byl k dispozlol T dostatečném množství pro všeohna měření. Objem sorpčního roztoku bylo třeba podřídit obsahu ohloridů | navážka ionexu musela být 'dostatečně velká, aby se vyloučil vliv ohyby vážení vlhkého ionexu. Na základě předběžných zkoušek

- 67

-

byl zvolen objem 1 1 , neboi obsah chloridů se mění v rozsahu dvou řádů, od 0,1 do 10 mg Cl"/1. Množství přidaného ionexu bylo rovněž experimentálně ověřováno a byla vybrána navážka odpovídající 100 mg sušiny. Tato dávka ionexu vyhovovala pro celý rozsah koncentrací chloridových iontů. Doba sorpce byla zvolena 6 hod, aby celý experiment včetně míchám* roztoků, navazování ionexu, temperování a odebírání vzorků po sorpci bylo možno uskutečnit za jeden den. Bylo však prokázáno, že prodlužováním doby sorpce na 25 hodin došlo pouze k nepatrné změně v sorpci chloridových iontů* Ze změřených hodnot absorbancí byly vypočteny hmotnostní distribuční koeficienty D podle vztahu: D

m

£

^množství sorbovaaých chloridů/hmotnost sušiny ionexu v K množství chloridů zbývajících v roztoku/objem roztoku v ml

Vypočtená hodnoty distribučních koeficientů jsou uvedeny v tab. II. a III* Ze závislosti distribučních koeficientů na proměnlivých veličinách vyplývají některé významné skutečnosti. Absolutní hodnoty distribučních koeficientů jsou, s výjimkou vyšších nodnot pH sorpčních roztoků, velké a poukazují na přednostní sorpci chloridů. Důležité je, že chloridy se dobře zachycují i z koncentrovaného roztoku kyseliny borité (40/g/l). Této skutečnosti by byle možné výhodně využít k čistění roztoku kyseliny borité přímo v koncentrátu z odparky. Dále by zařazení kolony anexu v boritanovó formě, předřazené před filtry s teplotní regenerací, dlouhodobě chránilo tyto filtry před sycením chloridovými ionty. Vliv teploty na sorpci chloridů je méně podstatný, než vliv pH sorpčního roztoku. Při nižších hodnotách pH jsou distribuční koeficienty chloridů větší při teploto 60°C než při teplotS 20°C« Významný je vliv pH sorpčního roztoku. Se zvýšením pH výrazně klesá sorpce chloridů pro všechny sledované koncentrace kyseliny borité, úměrně se zvyšující se koncentrací této kyseliny v roztoku. Uvažujeme-li vliv koncentrace kyseliny borité na jedné hladině pH sorpčního roztoku, je patrný pokles hodnot D ve všech případech. Pokles je výraznější při vyšších hodnotách pH. Hej větší hodnoty D byly stanoveny pro obsah 0,1 mg Cl"Yl při pH 6 pro obě teploty (20 i 60°C). I při vyšších hodnotách. pH jsou distribuční koeficienty pro chloridy větší pro obsah 0,1 mg Cl~/1 než pro 1 mg Cl*"/1. ffalezené hodnoty Jsou tedy příznivější

-

68 -

pro nízké obsahy chloridů, což je výhodné vzhledem k tomu, že norma připouští v primárním okruhu max. obsah 0,1 ppm (0,1 mg

Tabulka II Vypočtené hodnoty hmotnostních distribučních koeficientů (D ) pro sorpci chloridů T závislosti na koncentraci kyseliny bořitó, pH a teplotě Koncentrace H3BO3 (g/l)

3 3 10 14

Cl"

20°C (mg/l) pH»6 Ph*7 pH»8 pH»9 pH»6 0,1 1 1 1

pH-?

60°C pH-a pH-9

18200 2700 2300 1700 23100 5600 5800 4800 4500 1600 1000 8500 6500 2000 1300 3500 2500 2000 2400 500 5200 1300 500 1900 2000 3400 1200 300 500 800 600

Z důvodů uvedených výše (nepříznivé ovlivnění přesnosti stanovení velmi nízkých obsahů chloridů kyselinou boritou při vyšší koncentraci HjBO, v sorpčním roztoku než 3 g/l) nemohly být distribuční koeficienty pro další poměry stanoveny, přesto, že byla v tomto směru podniknuta řada experimentů. Předmětem dalšího studia by měla být m.j. i citlivější metoda na stanovení chloridů použitelná za pokusných podmínek* Z nalezených hodnot D lze snadno vypočítat další parametry dynamické sorpce. Ze změřené hustoty nabotnalého anexu *? • 1,077 g/ml a dalších hodnot stanovených na kalibrované koloně x 1,500 g vlhkého ionexu (odpovídá 0,504 g sušiny) zaujímá na koloně objem 2,30 ml (průměr ze tří měření), lze vypočítat"*i a) Zlomek vnějšího objemu £ : hmotnost nabotnalého měniče £ • 1 - ob.1em. který zau.1ímá zvážený měnič na koloně hustota nabotnalého měniče

1.500

£ • 1 - 2.30 1,077

- 1 - 0,605 - 0,395

-. 69

-

(vypočtená hodnota je v souladu s literárními údaji, pro kulové částice použitého zrnění bývá udávána hodnota í » 0,4). b) 7nšjší objem 70»

c kde 7„ je objem náplně kolony. c) Objemový distribuční koeficient

kde *? je hmotnost sušiny meniče v ml náplně kolony, t.j» <$ - 0,504/2,30 • 0,219 g/ml d) Objem efluentu 7 ^ ^ potřebný k eluci maxima elučního pásu charakterizuje rovněž sorpční izoplánu: je to objem efluentu, kdy koncentrace sorbovaného iontu (v našem případě Cl") dosahuje poloviční hodnoty původní koncentrace téhož iontu v influentu* 7 lze vypočítat z objemového distribučního koeficientu, objemu kolony a vnějšího objemu: YTtfftT a D V 7 C + 7 Q Pro kolonu anezu Wofatlt ROSC použitou v předchozích měřeních (7 C » 30 ml) a pro parametry sorpčního roztoku napr.: 3 g H^BO^/lj 0,1 mg Cl"/1, pH » 6; t • 20°C, vyplývá (s použitím údaje v tab, II) í 7 O - í . 7 C m 0,395 . 30 » 12 ml D T - D • ^ • 18200 . 0,219 - 4000 V

max "D v - V c + 7 o " 4 0 0 ° *3 0 + 1 2 "1 2 0 0 0 ° »1 • 120 1 (vnější objem lze v tomto případě v součtu zanedbat)* Kdybychom předpokládali, že k průniku chloridů dojde přibližně při dosažení objemu efluentu 7 » 3/4 7^ » 90 1, znamená to, že anezová kolona může v uvedeném relativně příznivém případě sorbovat chloridy z objemu influentu 3000 krát většího, než je objem kolony*

-

70 -

Tabulka I I I Vypočtené hodnoty hmotnostních distribučních koeficientů (D ) pro sorpci chloridů

Koncentrace H

B0

o o o o

3 3 (g/l)

PH*

(při Io°C)

5,6 6,7 3,9 4,0

9 800 10 000 6 700 6 200

(mg/t) 0,1 1 4 10

a) pH sorpčních roztoků neupravováno !• Závěr Předložená zpráva se zabývá studiem sorpčních charakteristik chloridových iontů na anexu, za podmínek režimů borové regulace jaderné elektrárny. Byly stanoveny hmotnostní distribuční koeficienty (D_) chloridů v z á v i s l o s t i na j e j i c h koncentraci (0,1 10 mg C l / 1 ) , na koncentraci kyseliny borité (0-40 g RjBO^/l), na hodnotách pH (6-9) a na teplotS (20 a 60°C) sorpční ho roztoku. Koeficienty byly stanoveny na silná bazickém anexu pro jaderné účely Wofatit ROSC. Z nalezených sorpčních parametrů chloridů lze učinit tyto závěryt 1. Qloridové lonty jsou za přítomnosti kyseliny borité přednostně sorbovány. Hmotnostní distribuční koeficienty mají za uvedených 2 podmínek hodnoty řádově 10 - 10*, převážně 10^ • Zm Sorpce chloridových iontů se snižuje se vzrůstem pH. 3. Při stejné hodnotě pH se sorpce snižuje se vzrůstem koncentrace kyseliny borité* 4. Při stejné hodnota pH a stejné koncentraci kyseliny borité se sorbují chloridy relativně lépe z roztoků o nižší koncentraci chloridových iontů* 5. Větěí množství chloridů (4 a 10 mg Cl~/1) se zachycuje dobře z koncentrovaného roztoku kyseliny borité (40 g HJBOVl).

-

71

-

6* Vliv teploty na sorpci chloridů není Jednoznačný. 7* Z vypočtených parametrů. sorpSní izoplány lze usuzovat, že předřazená kolona ailně bazického anexu by dobře zbavovala roztoky chloridu v technologických okruzích* K zachyceni chloridů by docházelo 1 na filtrech a teplotní regenerací* Problematiku sorpce chloridů ve vodních režimech jaderných elektráren je třeba jeStS dále studovat. Za podmínek vybraných v užším rosmezí by měly být vyzkoušeny další (nové) ionexy výhodnějších vlastností, dále slabě bazické anexy a smčsná nápise. Pozornost je třeba věnovat také vývoji nového citlivějšího postupu stanovení chloridů v pokusných podmínkách.

Literatura. 1. Suchánek M.t Sveoová B., Šůcha L.v Dubský P. i Stanoveni chloridů za přítomnosti kyseliny bořité• Tento sborník str»ZXZ* 2* Sýkora V.i Chemiokoanalytioké tabulky, atr.148. SHTI, Praha 1976. 3. Marhol M.i Měni6e lontů v chemii a radiochemii, str.76 SMTL, Prefctí. 1976*

-

72 -

Karel J i n d ř i c h Ústav jaderného výzkumu ftež Čištění chladivá primárního okruhu jaderného lehkovodního reaktoru měničem kat iontů Wofatit RH Úvod Kontrola reaktivity jaderného reaktoru je jedním z významných aspektu bezchybného chodu jaderně energetických zařízení-elektráren. V počátcích byla kontrola reaktivity zabezpečována regulačními tyčemi, Uvnitř reaktorové zóny, vyrobenými z prvku o velkém absorpčním průřezu pro neutrony* Jako atraktivní alternativa původního způsobu regulace byla nalezena regulace reaktivity chladící vodou v níž byla rozpuštěna teplotně stálá sloučenina obsahuj í c í prvek a velkým absorpčním průřezem pro neutrony. Touto sloučeninou je kyselina boritá. Kyselina boritá rozpuštěná v chladící vodě reaktoru je však postupnět za chodu reaktoru, znečišťována produkty štěpení, korozními produkty a rovněž nečistotami z vody vpouštěné do chladícího systému. Provozní důvody a radiační bezpečnost zařízení vedou k potřebo odstranit tyto nežádoucí příměsi z primárního okruhu resp. dekontaminovat primární okruh na přijatelnou úroveň s tím* že chladivo může být po další úpravo (např. koncentrace H*B0*) použito opětně v .primárním okruhu. Jedním z možných způsobů dekontaminace chladivá, je použití měničů iontů k záchytu č á s t i nečistot nalézajících se v roztoku chladivá v iontové formě. Obvykle se používají jak s i l n ě bázické sěničs anipntů, tak s i l n ě kysalé měniče kat iontů, tzv, nukleární čistoty, Fred vlastním použitím uvažovaného měniče iontů v jaderně • energetickém zařízení je třeba s i ověřit kromě jiného i jeho výměnná vlastnosti* Tato práce je proto z těchto důvodů věnována ověřeni výměnných vlastností měniče kationtů Wofatit RH, ve dvou Iontových řormáoh, v modelových roztocích ohladiva primárního okruhu*

-

73 -

Experimentální část Před použitím byl iontoměnič Wofatit RH dekantován s vodou pak v koloně promyt a dvakrát cyklování 5% HCl-voda, 5% NaOH-voda a do H* formy převeden promytím"5% HpSQ.. Potom byl měnič promyt deionizovanou vodou do vymizení reakce na SO? ionty v promývací vodě z kolony* Do směsné K+-NHÍ iontové formy byl iontoměnič převeden promytím roztokem 5 % BH.OH + 5% KOH, a následným důkladným promytím deionozovanou vodou. Množství sledovaných kationtů obsažených v jednotlivých fázích bylo z j i s t o váno radiometricky a použitím radionuklidů 1 3 ' C s , ^Ua, 133 B a , 1 4 4 C e , 6 0 Co a 5 1 Cr, 4-096 kanálovým analyzátorem Plurimat (IBTERTECHNIQUE) a Ge-Li detektorem. Korozní produkty byly stanovovány metodou atomové absorpční spektrometrie, spektrometrem Elmer-Perkin 500 V, Koncentrace H«BO^ byla volena tak, aby odpovídala provozním podmínkám. Koncentrace KOH v daném pokusu byla vypočtena z empirického vztahu o KOH »(4+1.33/H 3 B0 3 /)+2 v mg/dm3, kde /H^BO^/ j« udána v g/dor ( 1 ) . Tento vztah Je odvozen z provozních podmínek lehkovodního jaderného reaktoru typu WER 440. Koncentrace NH^OH byla •idy 5 mg/dar»

Výsledky a diskuse Závislost rozdělovačího,poměru některých kationtů štěpných produktu na .le.lioh počáteční koncentraci Vliv počáteční konoentraoe kationtů na velikost rozdělovacího poměru byla sledována jak u H+, tak u ť^-NHÍ iontové formy měniŠe ( o b r . l - i ) . Roatouaí počáteční koncentrace kationtů byla příčinou poklesu rozdělovacího poměru u väeoh sledovaných kationtů. Vliv iontové formy měniče, nepatrný u Ba a Ce, se projevil jak u záchytu Ca, ták zvláátě u Ha. Afinita H+ formy je k Ca a Na vyääí, než K+rNH^ formy, protože směsná forma silně kyselého měniče kationtů na basi divinylbenzen-otyrenového kopolymeru ae sulfonovou funkční skupinou je stabilnější, než H+ forma měniče. Afinita měniče f o f a t i t HH k sledovaným kationtům klesá T řadě C e 3 + > Ba 2 + > C•*>!*, pro obi sledované Iontové formy*

-

74

-

Vliv koncentrace kyseliny borité na záchyt kationti vybraných Štěpných produktů Velikost rozdělovacího poměru kationtů (Ca + , Ha + , B a 2 + , C e 3 + ) v aávielosti na koncentraci H^BO, (0,5-8) g/dm3, byla sledována při konstantní koncentraoi KOH (10 mg/dm 3 ) a NH.OH (5 mg/dm 3 ). Zatímco u K -NH? iontové formy měniče se změna koncentrace H^BO. na velikosti D pro všechny sledované kat ionty téměř neprojeví (obr.5), rozdělovači poměr u H + formy roste pro Ca a Ha v oblasti konoentraoí H,B0.,(0,5-4) g/dm3, resp. roste s klesajícím pH roztoku, Vliv koncentrace KOH na záchyt kationtů vybraných štěpných produktů Závislost rozdělovacího poměru na konoantraoi KOH byla 's Zjislevána při konstantní koncentraci kyseliny borité (4 g/dm ) a amoniaku (5 mg/dm 3 ). Vliv měnící se koncentrace KOH na velikost rozdělovacího poměru Je malý (obr.6), Výrazně se neprojeví u žádného sledovaného kationtů a ani u žádné z obou sledovaných iontových forem měniče. Počáteční koncentrace kyseliny borité je natolik velká (4 g/dm 3 ) v porovnání s koncentracemi KOH (7,5-60) mg/dar, £s odpovídající změna pH nemá podstatný vliv na výměnné vlastnosti měniče* Záchyt sledovaných kationtů s roztoků H,BO,, KOH a NH.OH - dynamioké podmínky Vliv iontové formy měniče na záchyt kationtů je prokazatelný u Cs a Na, u ostatních Bledovaných kationtů ( B a 2 + f C e 3 + ) je nepatrný (obr.13). Pokusy v dynamlokýoh podmínkách potvrdily výsledky se statických pokusů, že afinita měniče k sledovaným kationtům klesá v řadě C « 3 + > B f t 2 + > Ca* > Ha. Závislost rozdělovaoího poměru kationtů vybraných korozníoh produktů na j e .Uch počáteční koncentraci Záchyt některých korozních produktů byl sledován a roztoku kyseliny borité (4 g/dm 3 ) f sa přítomnosti KOH (10 mg/dm 3 ) a SH.OH (5 mg/dm 3 ). Velikost rozdělovačích poměrů e« a rostoucí počáteční koncentrací sledovaného iontu v roztoku,zmenšuje (obr.7-10). Přesto jsou hodnoty rozdělovačích poměrů natolik velké (D ™

-

75 -

l o V l / g ) , že dojde v sledované koncentrační oblasti mol iŕVdm 3 (M n + =Fe 2 # , Mn2+, Co 2 + , Cr3*) k úspěšnému záchytu těchto kat iontů. Vliv iontové* formy měniče na množství zachyceného kationtu je nepatrný. Afinita měniče je v ě t š í k Cr3*, než k Fe 2 + , Mn2+, CO2"1", ke kterým Je téměř shodná. Vliv koncentrace kyseliny borité na záchyt vybraných kationtu korozních produktů Pokles rozdělovacího poměru s rostoucí koncentrací kyseliny bor i t é Je charakteristický pro všechny sledované kationty korozních produktů \. obr. 11). Rozdíl mezi velikostmi rozdělovačích poměrů, v sľ.edované oblasti koncentrací H,BO,f č i n í nejvýše 25 %• Vzhledem k velikosti rozdělovačích poměrů je to rozdíl malý.Rozdíl ve výměnných vlastnostech obou iontových forem měniče se znatelně neprojevil. Vliv koncentrace KOH na záchyt vybraných kstiontů korozních produktů __ : Závislost rozdělovacího poměru kationtu zachycených měničem na koncentraci hydroxidu draselného (obr.12), byla zjišťována za stejných podmínek jak pro Fe,Co,Mn,Cr tak i pro štěpné produkty, t . J . při konstantní koncentraci kyseliny borité (4 g/dm3) a amoniaku (5 mg/dm3). Stejně jako u sledovaných kationtu štěpných produktů se rozdělovači poměry s koncentrací KOH výrazně nemění. Vliv iontové formy měniče je nepatrný. Záchyt vybraných kationtu korozních produktů z roztoku H^BCU, KOH a NH.OH-dynamické podmínky 2+

2+

2

Z obr.14 je patrno, že společný záchyt Fe , Hn , CO * a C r rsničem Wofatit HH není ovlivněn iontovou formou měniče. Nevelký rozdíl v afinitě měniče k sledovaným kationtům z j i š t ě ný ve statických podmínkách potvrdily pokusy v podmínkách dynamických, kde rozdíl mezi kapacitami do průniku je pro jednotlivé kationty malý. +

Závěr Experimentálně byl ověřen záchyt některých štěpných produktů (Cs,Ba,Ce)t korozních produktů (Pe,ltn,Co,Cr) a sodíku na měniči

- 76 kationtů iofatit BH ve dvou odlišných intovýeh fonaách (H + a K+-HHt)» Prostředí ze kterého byly jednotlivé kationty separovány bylo voleno tak, aby jeho složení odpovídalo složení chladivá primárního okruhu lehkovodního jaderného reaktoru i a jeho předpokládanými změnami* Z naměřených hodnot vyplynulo: a) Účinnost záchytu všech sledovaných kationtů s jejich rostoucí konoentrací klesá b) Tliv měnící se koncentrace kyseliny borité na záchyt sledovaných kationtů je v rozmezí (0,5-8)g/dm , s výjimkou záchytu Cs a Ha, malý* c) Změna koncentrace hydroxidu draselného v oblasti (7,5-60)mg KOH/dnr nemá podstatný vliv na množství zachyceného kationtů. d) Vliv iontové formy měniče, zvláště patrný při záchytu Cs a Na, je u ostatních sledovaných kationtů zanedbatelný. Silně kyselý měnič kationtů Wofatit RH je vhodný pro záchyt sledovaných kationtů. Účinnost záchytu je pro uvažované podmínky uspokojivá. Použitelnost bud H + formy, nebo K + -NHÍ iontové formy měniče je dána pracovními podmínkami. Výhodu H + formy, účinnější záchyt Cs a Ha (oproti směsné formě), eliminuje vlastnost této formy, snadný záchyt draslíku a tím narušení vodního režimu primárního okruhu lehkovodního jaderného reaktoru. Směsná K + -NHt iontová forma má tuto schopnost velmi omezenu, má v podstatě, v systému H,30,, KOK, NH4OH pufrační vlastnosti a proto je pro kontinuální čištění primárního okruhu vhodnější. Literatura 1. Áleksejev A,l«, Sborník II, 9ympo9ia RVHP, 1972, Stralsund

- 77 Závislost rozděloveoího poměru na počáteční koncentraci Cs

log Dfl

F=

-i

-4 los c

Cg

/mol/dm 3 /

3

' 4 ~ ^3303=6 a/dm3, cK0H=15 mg/da 3 , +

1,3-H iontová forma měniče 2,4-K*-NM+4 iontová forma a&niSe

5

4Q H ==

-

78 -

Obr. 2

Závislost rozdelovacího posteru na počáteční koneeatraci Na

log D g (min/g)

5 \r

4

L

J

*i IZJZ/COX

4 g/dm-4,cK0H=15 tg/dm 3 f c H Ij2-H+ forma monies 3,4-K*-KH* fora8

0H

= 5 og/dm3

- 79 Obr. 3 Závislost rozdSlovacího pcaôru na počáteční koncentraci Ba

log D (ml/g)

-3

log 0^2+ 3

(mol/dm ) ^mA g/dB 3 ,o K O H «10 mg/dm3,OJJJ

1-H* iontová forma měnifi* 2-K"*"-HHÍ iontová forma měnič*

0H

» 5 mg/dm3

- ao Obr.ô.4 /.ávialoat rosdělovacího posšru na počáteční koncentraci Ce

-3 :

H 3 B 0 3 -4 g/d» 3 ,c K 0 H «10 ng/dm 3 , Ojg 0 H - 5 mg/dm 3

l-H"*"-iontoTá forma 2-K*-NHÍ iontová forma měničo

log c C a 3+ (mol/dm 3 )

- 81 Obr. 5

-

Závislost rozdčlofvacilio poweru nu kancentraci

lcfi

n

-O—

o <s

/

V

-li

2

( Z—J

•* 1

"«3 n o 3

I-C»*",H*iontová Tornu i

furait

4-H«*,E*-»Hj .-•-. 5-B« 3 + ,lf m K*-»H*iont«iv« tórám néničo 3* i

* 5 •&•

H-ieilVii,.^

.

04

45

O

a •cMH 0lŕ 4

fořou aŕnife ľ-tV, K*-Nit* iontové farau 3-fU*, li*iontov* f t r i i * 4-NH K*<-Mf!i«nt«v«i f urno nřni£« H • k -í forsn .l«nl«v« tmrm* uéniŕv

....3

-

83

-

Obr. T £ávisloet rozdôlov&ciho poměru na počáteční koncentraci C«

log D (al/g)

tom* a*niřc f«raa

-

84

-

Obr. 8 Závislost rozdelovacího poměru na počáteční koncentraci P

log B g (ml/g)

5 h

-5 c

H 3 BO 3 -4 g/dm 3 ,c K 0 H »10 mg/dm 3 .

l-H* iontová fonna ašniče 2-K*-BH? iontová forma měniče

-3 ag/dm 3

log c p 2 + (mol/dm J )

-

85 -

Obr,12 Z a v i c l u s t roKdělovucfť.u

pou*ru nu konc«íiitrt,ci KOM

l o g D,

0

liO

'itc . c.

2.Ce

2«

K'-N|Cforma •

- Hľ

4.Cr 3 *-lí*forio«

4

3.Ku2*- i;V-NH*foraa 7.M»2*-K*-!lľJrorii.«

-

86

-

Záchyt C8,Ba,Ce a Na na měniči kationti Wofatit HH H + iontová forma měniče 1-Na 2-Ca 3-Ba 4-Ce

'o 1

• ! g/da 3 0,5

mg/da

.

Cjjn+ a 10 naol/da^

0,6

^-NH^

V(dmJ)

iontcrá forma měnič©

1-Ha 2-Ca 3-Ba 4-Ce g/da Cjrjj c

0,3

0,6

3

Vida )

4

QUX5

ag/da

M n + -10' 3 mol/dm 3

- 87 Obr. U Záchyt Fe.Ce.Mn a Cr na měniči katióntů Jofatit RH H + iontová forma měnií*

1

1-Mfi

1J

•""* J —

2-C« 3-Pa 4-Cr c

H 3 BO 3 -4 g/dm 3 ag/da3

cKOH.10

0,5

C

**'***

NH4OH'5

c M n+ - 1 0 " 3 a o l / d m 3

^1 0,25

0,5

V(dm 3 )

K*-WHÍ iontová forma měnič*

c

o

1 3 li

1

1

IIf 1

I

(

0.5

t

1

III

JJJ. 0,35

1-Mn 2-Co 3-Pt 4-Cr c

H 3 B0 3 -4 g/dm3

C

KOH"

10

B 8 / d m 3

5

B

/ d a | 3

«IH4OH« 3 ©l(n+»10" mol/da 3 1

Závislost rozdělovacího poměru na Koncentraci H,BO_

log D,

1

2

^

4

5

6

, QK0H-10

l.Mn 2 * 2+ 2.Co -

pro H + -NHj toatovou forum

78

QH

- 5 mg/da

c.

-

89

-

Obr.10 Zárlsloat rozdělovacíJao poměru na poSátečaí konceut**^^

logD

1 - H* tontová forma aénič« 2 • K*-HHj iontová forma měnič*

-

90

-

Obr. 9

Závislost rosdělovacího poměru na počáteční koncentraci Sin

log D g (ml/g) 5 „

3

.4 g/d»\

0

K0H

- 10

1-H* iontová forma měnič* 2-K*-BHj iontová forma měaiče

- 91 Vratislav R ý p a r Ústav jaderného výzkumu Řež Využití elektromagnetického filtru k úprave vody v tlakovodní jaderné elektrárne" Úvod Na významné konferenci o vodních a chemických režimech jaderných elektráren, konané v r.1978 v Leningradě, bylo konstatováno (1), že vodní režimy systému W E R byly úspěšně vyvinuty, experimentálně ověřeny a realizovány na provozovaných elektrárnách. Nicméně v současné době se značně zvýšily požadavky na spolehlivost a bezpečnost jaderných elektráren* Další výzkum vodních režimů z těchto hledisek se provádí v rámci problematiky zabránění vzniku úsad produktů koroze teplosměnných ploch, zejména na povrchu palivových článků, dále pro uskutečnění vysokoteplotních systémů čistění chladivá a nových systémů úpravy vody, pro realizaci automatické chemické a radlochemická kontroly chladivá a rovněž k řešení podmínek áiršího využití uhlíkových a beaniklových ocelí v technologických okruzích* V zásadním technickém řešení systémů úpravy vody I. okruhu se bloky W E R 1000 neliší od bloků W E R 440, avšak je zájem (1) na zlepšení některých systémů předevuími dávkování a odvádění kys. bórité, technologie regenerace odpadní kys. bórité, zdokonalení filtrů čištění vody Z.okruhu zavedením vysokoteplotních systémů zvláště* elektromagnetických filtrů. Čištění vody I.okruhu Na semináři o vodních režimech primárního okruhu W E R J. Hrdlička (2) podrobně rozebral výchozí data projekce čistící stanice pro kontinuální čištění vody primárního okruhu bloku W E R 440 a popsal zásady činnosti lonexové stanice* Výkon čistící stanice vychází z předpokládané tvorby produktů koroze povrchů smáčených teplosměnným prostředím a je stanoven na 2x20 t/h. Filtrační smyčky a organickou ionexovou náplní vyžaduje zchlazení filtrovaného media pod 60°C.

-

92 -

Teplosměnné prostředí v současných typech tlakovodních reaktoru je obvykle čištěno v ionexových stanicích, vyžadujících podstatné snižování teploty filtrovaného media. Proto Je upravován jen malý podíl aai 0,05 % oběhu v I,okruhu, lía stěnách okruhu a na površích aktivní zóny i v parogenerátoru dochází k vylučování úsad korozních produktů unášených okruhem. Tímto způsobem účinkuje např. aktivní zóna jako konkurenční filtr zachycující korozní produkty* Aby se takovému nežádoucímu jevu zabránilo, je nutno snižovat koncentraci korozních produktů v chladivú účinným filtračním systémem rychleji než probíhá vylučování úsad, čehož lze dosáhnout podílem filtrace nejméně 1-1,5 % oběhu v I.okruhu (3)t t*j* nejméně 20ti násobku dosavadní úpravy* Pro elektrárny VTEE uvedená podmínka značí x podíl oběh chladivá stávající úprava (SVO 1) min.potřeba úpravy a/

b/

% 100 0,05

1 1,5

YVER 440

nrVh

38 400

W E R 1000 m 3 /h 76 000

20 384

—

760

575

1 100

Zařízením, které je způsobilé k vysokému podílu úpravy vody I.okruhu bez snížení teploty a tlaku prostředí, je především elektromagnetický filtr (EM?). Elektromagnetické filtry Možnosti využití EMP v jaderné tlakovodní elektrárně a souhrn současných aplikací byl rozveden v referátech semináře Vodní režimy a sympozia VORSB 78 (4,5)* Tato problematika byla rovněž předmětem jednání nedávné konference o chemii vody v jaderných reaktorech v Anglii, kde byl předložen souhrnný referát H.G.Heitmanna (6). Při aplikaci EMP v tlakovodních Jaderných elektrárnách se rýsují tři směry. Pro úpravu odluhu parogenerátoru se atává božným zařazování EMP před ionexo-rou čistíjí stanici. Výkon úpravy pro bloky 1000-1300 MW bývá 100 t/h, k proplachování EM? sa používá přímo odluhovaná voda.

-

93

-

Účinnost filtrace je udávána vysoká pro celkové Pe (nad 99 % při 20 mg Fe/kg na vstupu) i pro kysličníky Cu, Zn, ITi a dobrá pro Cr, Fb. Zkoušky provedené a nezchlazenou vodou (280°C) ukázaly, že EMP odstraňuje železo až na mez rozpustnosti magnetitu ve vodě za těchto podmínek (cca 5/Ug Fe/kg). Dále se EUP uplatňuje při úpravě napájecího kondenzátu* kde velmi záleží na dokonalém odstraňování korozních produktů, které jinak mají tendenci tvořit tvrdé úsady v parogenerátorech. Ve amaze vyhnout se konstrukci tlakového EMF je filtr zařazován před zásobník napájecí vody. Účinnost filtrace závisí na magnetických vlastnostech zachycované disperze, tedy tím i na provozních podmínkách. Filtrát obsahuje obvykle 4-6/Ug FeCkg. Projekty úpravy vody primárního okruhu počítají se zařazením EUP na odbočce výtlaku hlavních oběhových čerpadel a s provozem při nesnížených parametrech teplosměnného prostředí. Zkoušky úpravy vody primárního okruhu byly provedeny v NSR na experimentální smyčce (290°C, 14 MPa, 3,5 nr/h) s připojeným EM? 1,25 nr/h. Ke zkouškám byla použita voda odebraná z primárního okruhu elektráren Obrigheim a Biblis A. V ustáleném vodním režimu není práci EUP přisuzována velká účinnost, kdežto při změnách výkonu reaktoru a zejména při odstavení se dosahuje velmi příznivých účinku, zdůvodněných tím, že dochází ke zvíření a cirkulaci korozních produktů, následkem je vysoký stupeň dekontaminace primárního okruhu. Proplachováni filtru Ve filtračním kuličkovém loži EMP lze zadržet přibližné 2 g P e A g kuliček, přičemž typicky malý hydraulický odpor filtračního lože vzroste pouze o 20 %, Odkaleni chladného filtru proplachem netrvá dále než několik minut. Obtížnější je problematika proplachu EJIP pracujícího při teplotě upravované vody podstatně vyšší než 100°C Aby zůstala zachována výhoda rychlého proplachu i v těchto případech, byla vyvinuta metoda horkého vířivého odkaleni přímou expanzí horkého media do kondenzačního systému (7). Po několikrát opakovaném naplnění EU? horkou vodou z kompenzátoru a expanzi kalu do kondenzátoru činí stupeň regeneraoe více než 90 %.

-

94

-

I když operace je složitější než pouhé odkaleni za studena, vyloučí se tím velká ztráta času s ochlazováním filtru před regenerací a s novým ohřevem před novým provozním během* •Vývoj tlakového EMF Vývoj EMF určeného k přímé úpravě tlakovodního radiačního prostředí primárního okruhu W E R provádí lístav jaderného výzkumu Šež v součinnosti s Výzkumným ústavem energetickým Praha a podnikem ČKD Dukla* Podnětem těchto prací byl program iniciovaný plánem vědeckotechnické spolupráce zemí EVBP a dosahované příznivé výsledky z provozu prvého magnetického filtru v ČSSR instalovaného v elektrárně Prunéřov na úpravu kondenzátu* V souboru zpráv (8) jsou popsány experimentální práce s pokusným tlakovým EU? pro výkon 600 kg/h ozařovaného vodního prostředí s režimem obdobným teplo směnnému prostředí primárního okruhu TVER* V dalších zkouškách s tímto pokusným EU? v elektrárně Prunéřov při úpravě turbinového kondenzátu byla odvozena a experimentálně potvrzena závislost účinnosti filtrace na podílu veličin intenzity magnetického pole a filtrační rychlosti* Výsledky zkoušek EMP r elektrárně a v experimentální reaktorové smyčce ukázaly jaká je v neaktivních i aktivních podmínkách závislost filtrační účinnosti na koncentraci železa a aktivovaných korozních produktů* Výsledky získané bez úpravy vody a s úpravou vody při různých filtračních rychlostech jsou v dobré shodě s matematickým modelem vycházejícím z publikovaných koeficientů smývání a usazování korozních produktů na povrchu primárního okruhu* Byly tím vytvořeny podklady pro další fázi vývojových prací s poloprovozním prototypem EM7, popsaným v jiném referátu tohoto symposia (9)* K proredení zkoušek prototypu EMP slouží experimentální reaktorová vodní smyčka dokončovaná v ÚJV Řež, která realizuje modelové podmínky provozu primárního okruhu TVER 1000, jak patrno z přehledu hlavních parametrů smyčkyt provozní tlak 18 MPa provozní teplota 350°C průtočné množství 10 000 kg/h

- 95

-

průtočná rychlost (zaplněný kanál) 4,8 m/s neutronový tok • akt .kanálu 7.1O 1 3 o/cm2 • a (při -výkonu reaktoru 10 HV) příkon elektrického ohřevu 60 kf výkon chladicí soustavy 160 kW výkon chladiče aamoeirkulace akt.kanálu 3,5 kf objem kapaliny ve umyčca 490 dar pihový polfitáf helium (duaík) /adie technických otázek řeiení vývoje tlakového EMF byla věnována rovněž pozornost některým teoretickým otázkám* které byly objasněny praoí J.Kuldy,tfstavu pro elektrotechniku • ČSAV (10). , 7 S H proudí kapalina v nehomogenním magnetickém poli filtrační matrioe, kterou mohou tvořit kuličky, tkanina nebo vata s feromagnetického materiálu* Přesný výpočet magnetického pole uvnitř filtru a náplní kuliček je prakticky neproveditelný a k podstatnému zjednodušení se zavádí předpoklad konstantní permeability kuliček. Výpočty vedou k zjištění, že magnetické sycení v kuličkovém loži je pouze 4-5x větší než ayoení ve vzduchu. Dosud používanou intenzitu magnetického pole budícího vinutí v hodnotáoh řádu 100 kA/m zvýšit na úroveň 1000 kl/m nemá význam, nebol to vede k přesycení kuliček a poklesu permeability* Magnetická indukce ve filtračním loži feromagnetických kuliček obvyklého průměru 4-6 mm, podle nalioh míření, dosahuje v běžném uspořádání EMT hodnot 0,4 I (tesla). Tato hodnota je dostatečná pro zachycení feromagnetických disperzí o velikosti částice nad 500nm, jaké ve značném podílu vznikají při korozi stěn zařízení tlakovodního okruhu v tepelnýoh a jadernýoh elektrárnách při teplotách nad 15O-20O°0. Zachycení menších částic z tekutin nebo částlo slabě feromagnetickýoh nebo částio paramagnetlckýoh vyžaduje vyšší magnetickou lndukoi ve filtračním loži* Tím je zdůvodněna snaha o konstrukci EMF, kde je potlačován rozptyl magnetického pole uzavřením magnetického okruhu (9,11)* Sadově vyšší technickou inoraoi představuj* zavedení supravodivé budíoí eívky elektromagnetického filtru (SBIT)* Toto řeiení vedle dosažení magnetické indukce r hodnotě několika jednotek teala přináší značnou úsporu budíoí energie a významnou výhodu překlenutí období případného výpadku napájení eívky, aniž došlo k odloučení zachycených látek z filtračního loie*

-

96

-

Pro orlentaSní posouzení projektu elektromagnetické filtrační stanice • jader*elektrárno lze uvést předběžné ukazatele pro jednotku filtru 300 i^/hi Elf? (a dvojitým uzavř.okruhem Ja » 400): příkon 50-70 kW* SEM? (s vlastním zdrojem chJLadu)i magnetizační napětí vyžaduje (asi Ix denně) příkon 10 kW po dobu asi 10a | trvalý příkon kryogen.refrigerátoru 2-5 kW* Snížení průměrného příkonu je u SEMF ve srovnání s EM? 7 násobné* Vývoj varianty zařízení SEMF o filtračním výkonu 500 - 600 kg/h byl v ÚJV zahájen v součinnosti s Fyzikálním ústavem ČSAV Praha a Elektrotechnickým ústavem SAV Bratislava*

Ha základě výsledků dosavadních vývojových prací a a přihlédnutím k zahraničním aplikacím, lze již dnes potvrdit vhodnost využití elektromagnetického filtru pro jaderné elektrárny W E R a doporučit zahájení prací na technologickém vývoji provozních EU? s charakteristikou podílu Intenzity magnetického pole a filtrační rychlostí H/v • 140 A.h.m a s využitím možnosti snížení elektrického příkonu budíoích cívek konstrukcí uzavřeného magnetického okruhu* Potěšitelnou okolností v zájmu realizace elektromagnetických filtrů v jaderných elektrárnách W E R je kladný přístup výrobního podniků ÔKD Dukla k přípravě podmínek pro výrobu jednotek EU? vhodných pro aplikaci v jaderné energetice* Literatura /I/ Sedpv V*H*» Rybalčenko I.L., Ananěv E*P*t.Issledovanija i razrabotki vodno-ohlmlčeskich režimov i chimil vodných teplonositelej AES* Atomn.Energija ££, 291 (1979) • /2/

Hrdlička J*t Současný stav řešení primárního okruhu JE m reaktory W E E z hlediska problematiky vodních režimů. Sboraifc sem* Vodní režimy X* okruhu VVER, N.líěato na Moravě, 1976, ••13.

- 97

-

/3/

Darraa R.t Dollá L*, Chenouard J*, laylavoix ?.i Recent Improvements ta the filtration of corrosion products in high temperature water and application to reactor circuits* Conf.Water Chemistry of HUcl.React.3yet,, Bournemouth 1978,

/4/

Toman J*s Progresivní metody úpravy teplosmSnného prostředí, Sborn* sem* Vodní režimy I .okruhu W E R , N.Měato na Mor* v 1976, ••52.

/5/

Rýpar V., Toman J*t tfprava vody prim.okruhu magnetickým filtrem, Sborn.eymp. V0RE3 78, Praha 1978, díl II, ref* 1.6.

/6/

Heitmann H.O.i Use of electromagn.filters in nuclear power plants*, Conf*Water Cham* of 9ucl« Reaot. Syst*. Bournemouth 1978. Sborn*• s.351*

ill

Dollé* I, a sp.i Procéde de dácolmatage d-un filtre áleotromagnétique, franc* pat* 7604646 (1976)*

/8/

Toaan J* a kol*t Technologie úpravy vody primárního okruhu elektráren typu W E R - EQ1Í 1103101 - 1103104 I.Sáat 1972, Il.čáat 1974, III* Sást 1976, 17* část 1978*

/9/

?rič Z*. Kříž A.s'Tjrvoj elektromagn*filtru pro zachycení suspendovaných látek z vodního okruhu, Sbornasymp*VOREM 80, Žiar 1980*

/10/ Kulda J.i Pole v magnetickém filtru. Práoé ÚE/664 (1979)* /li/ KříS A* 9 Rýpar V., Veselý V.t Zařízení k magnetickému odlufiování pevných částic z kapalného prostředí* Přihl.čs* vynál.1689-79*

-

98 -

J. S r b i k, V. T a 1 1 a, J. P e t r Závod jaderné energetiky EGP Praha

Analýza podmínek rentabilnosti aplikace teplotní regenerace K*BGU pro reaktory typu W E R

tfvod S postupným vývojem a zdokonalováním JE vybavených reaktory tlakovodního typu se v praxi ustálila aplikace kyseliny bořité rozpuštěné v'chladlnu, I.okruhu pro řízení reaktivity reaktoru. Zpočátku se používala Ik BO- pouae pro kompenzaci přebytku reaktivity na vyhoření paliva* Peatupne se přechází na kompenzaci některých dalSích efektů reaktivity, jako je např* teplotní a Xe-efekt* Zde už je lépe mluvit o regulaci reaktivity, nebol se jedná o vratné efekty související se změnami výkonu8 odstavováním, spouštěním reaktoru apod., které se v průběhu kampaně opakují a vyžadují tudíž i reversibilní změny v koncentraci kyseliny borité* Krajním případem aplikace tohoto způsobu regulace je kompenzace nestacionárního Xe-efektu, doprovázejícího změny výkonu reaktoru při práci JB s proměnným zatížením* Těmto novým požadavkům musí odpovídat potřebná zařízení (pomocné okruhy), kterými jsou reaktory vybaveny. Hledají se nové metody, jak Jednoduše, spolehlivě 1 ekonomicky zajistit provozem požadované změry koncentraoe H^BO** Jedna z vyvíjených setod je založeno, na principu teplotní regeneraoe anexii* Ukazuje se, Se využití této metody by v praxi přloházelo v úvahu zejména tam, kde se jedná o pomalé, v absolutní hodnotě nepříliš výrazné změny reaktivity, které se však za provozu vyskytují s vySSÍ Setností* Tento charakter má právě nestaoionární Ie-efekt a v referátu je proveden rozbor podmínek aplikaoe výše uvedené metody se zaměřením na ekonomická hlediska pro případ JB typu T7XR o výkonu 2x1000 M¥ el. pracujíc í s proměnným zatížením* Základní požadavky na systém řízení koncentraoe E.B0* Pro jadernou elektrárna TVER ÍOOO v režimu práce reaktoru s pro-

-

99

-

měnným výkonem se dopomčuje reálná optimální hodnota rychlosti změny koncentrace H^BO^t CLO

-j _

T*"*

W"^


-

100

-

Telké směny koncentrace BUBO** S klesající koncentrací BUBO, T primárním chladivú však rostou nároky na množství odpouštěného ohladiva a tik i náklady na jeho zpracování a skladování* ad b) Bízení koncentrace BUBO^ teplotně regenerovanými ioneay - využívá se vlastnosti některých ionexových pryskyřic^, že a rostoucí teplotou klesá jejich kapacita* Bále je popsáno možné zapojení stanice pracující ve dvou rešiiaechs studeném (sorpčnom) a horkém (desorpčním) pro JE typu WSÍU Studený (sorpční) režimt - část chladivá z primárního okruhu se odpouští přes regenerační výměník a chladič do náirže organizovaných úniku, odkud se čerpá přes regenerační výměník a chladící jednotku na filtry s teplotně regenerovanými icneary. (V chladiči se chl&divo ochlazuje na oca 10°C)» Z filtru se vrací chladivo přes regenerační výměník zpět do primáraíhc okruhu* Horký (desorpční) režim - v horkém režimu je odpojena chladící jednotka a je sapojen ohřívák, ve kterém ae chladivo ohřívá na cca 80°Ce filtry jsou řazeny paralelně a zapojují se postupně, podle vyčerpané kapacity náplně* Hozdíl koncentrace BUBO* v chladivú na vstupu a výstupu z filtru je cca 2 g/l» Využitelná kapacita pro teplotní regeneraci pro teploty 10°C a 80°C je např. pro anex WOFATĽE Y, 46, který by bylo možno použít, při A c a 2 g/l - A Q * 22 g/l o Použití teplotně regenerovaných ionexíl je výhodné pro řízení malých změn koncentrace EjBO^* jako je kompenzace le-efektu při denní regulaci výkonu reaktoru, odstraňování BUBCX, z chladivá na konci kampaně spod« Helze jej však použít pro říasní velkých změn koncentrace BUBO, - opouštění, odstavováníj, pro malou gáaobu využitelné kapacity teplotně regenerovaných lensznU Hapř, pro snížení koncentrace EjB03 % 16 g/1 na 10,6 g/1 - při spouštění reaktoru W E R 1000 by bylo nutné instalovat area 80 v? teplotně regenerovaných ionexů* Mftrfmriinf rychlost změny koncentrace E^BO^ při použití teplot, regenerovaných ionexů při výkonu stanice 120 nr*/h a rozdílu kondentrací na vstupu a výstupu A e > 2 g/l je 0,72 g/l.h.

-

101 -

Hávrh dvou alternativních řešení stanice pro řízená koncentrát e* S.BGU. pro JE 2 z 1000 MW a) Metoda "odpouštění a doplňování" (viz obr*č*l) Pro JE 2x1000 MW je pro každý blok jedna destilační stanice, která se skládá z nádrže nečistého kondenzátu, odparky, kondenzátoru, čerpadel kondenzátu a koncentrátu, ionex# filtru kondenzátu a koncentrátu, nádrží kondenzátu a koncentrátu* Pro oba bloky je navíc jedna společná rezervní destilační stanice skládající se z odparky, kondenzátoru, čerpadel kondenzátu a koncentrátu lonexových filtru kondenzátu a koncentrátu* Výkon jedné destilační stanice je cca 10 mr/h* Roční výkon pro 2 blokyt při denních změnách výkonu cca 60.000 arfyrok při najíždění a odstavování cca 30*000 nr/rok. bj) Metoda a "teplotně regenerovanými ionexy" (viz obr.č.2) Pro JE 2x1000 MV je pro každý blok instalována jedna stanice e teplotně regenerovanými ionexy, která se skládá z regeneračního výměníku, chladící jednotky, ohříváku a baterie pěti anexových filtru, každý o objemu 6 m * Stanice s teplotně regenerovanými ionexy slouží pro xizvad malých změn koncentrace EjBO- při denní regulaci výkonu* ffavíc je pro oba bloky Instalována jedna společná destilační stanice skládající se z nádrže a čerpadel nečistého kondenzátu, odparky, kondenzátoru, čerpadel kondenzátu a koncentrátu, nádrží kondenzátu a koncentrátu* Destilační stanice slouží hlavně pro řízení velkých změn koncentrace* E,B0k - při najíždění a odstavování* Ekonomické porovnání alternativ Provnáváme náklady jsou vztaženy na jeden rok provozu* Je uvažována průměrná změna koncentrace E,B0, o 1,2 g/l na kompenzaci Xe-ef ektu při regulaci výkonu*

- lot X* tťovozní náklady Pro porovnání jsou uvažovány pouze provozní nákl&dy na zajištění režimu denní regulace výkonu obou reaktoru, neboí náklady na provoz v ostatních režimech JE jsou pro obě alternativy stejné* Do provozních nákladů jsou zahrnuty ceny spotřebovaných medií, el. energie a náklady na likvidaci RA.O* Bej sou uvažovány náklady na údržbu, mzdy a vybavení personálu, které pro porovnání alternativ nejsou podstatné* Spotřeby medii pro JE 2x1000 Mff za 1 rok gepl.regener.ionexy Medium zpracované množství chladivá 100.000 ap/rok chladící voda topná pára el*energie na 1,220*000 kWh/rok chlazení el*energie na 1,100.000 klh/rok čerpání ionezy 30 arVrok

Odpoust.a doplňování

60.000 nrVrok 1,312*000 a^/rok 56*000 tun/rok

2,700.000 kWh/rok

4 mVrok

Měrné ceny médií (odhady vycházejí z úrovně cen z r.1978) topná pára ••••••••••....•• 0,05 Kčs/kg el*energie ••••••••••• 0,2 Kčs/kWh ionexy •••«•••••••••••••••• 30.000 Kčs/nr chl.voda ••*••;•••••••••••• 0,2 Kcs/inr likvidace RAO * 7*000 Kčs/m3 Náklady na spotřebovaná media za 1 rok provozu Medium

Teplo t. regener. ionexy

Odpoúší a doplňování

chladící voda topná pára el.energle ionexy likvidace RAO

490*000 Kčs/rok 1,800*000 Kča/rok 420.000 Kčs/rok

260.000 2,800*000 540*000 240.000 60.000

Celkem

2*700*000 KcVrok

3,900.000 Kča/rok

Kčs/rok Kčs/rok KcVrok Kčs/rok K5s/rok

-

103

-

Při porovnání porovnání provozních nákladů za jeden rok provozu se pro JE 2x1000 1IW při použití teplotně regenerovaných ionexů pro řízení koncentrace BUBO, v I.okruhu v důsledku denní regulace výkonu ušetří 1,200,000 Kčs oproti použiti klasické metody odpouštění a doplňování* 2* Investiční náklady Odhad investičních nákladů pro stanice na řízení koncentrace B3BO3 pro JE 2x1000 UW je proveden podle podkladů pro vypracování rozpočtů analogických zařízení u TVER 440* Destilační stanice •••••••» 13,500.000 Kčs Stanice 8 teplot.reg.ionexy •••• 7,000.000 Kčs a) Metoda s "odpouStěníma doplňováním chladivá" 3 x destilační stanloe •>•••«.••• 40,500*000 Kčs b) Metoda s "teplotně regenerovanými ionexy* 2 x teplot regener*ionexy + 1 x deštil.stanice 27,500.000 Kčs Rozdíl v investičních nákladech představuje tedy ooa 13 mil .Kčs ve prospěch alternativy b/* Odpisy ze zařízení JE se uvažuji 10%, proto do souhrnného ekonomického porovnání vztaženého na jeden rok provozu je nutno zahrnout 0,1 celkových inv.nákladů. Souhrnné porovnání nákladů na řízeni koncentrace B*BOu při denní regulaol výkonu JE 2 x 1G00 111 za 1 rok provozui teplot.regener.ionexy 2,750.000 Kčs

investi.náklady provot.náklady Celkem

'

odpouěi. 4,050.000 Kčs

2.700*000 Kčs

3,900*000 Kčs

5,450.000 Kčs

7,950*000 Kčs

Závěr Z provedeného rozboru vyplývá. Že v uvažovaném případě, tsa* bude-11 JE praoovat a proměnným zatížením, lse od aplikace teplotně regenerovaných ionexŮ očekávat kladný ekonomický efekt 1 JtelSi výzkumné a vývojové práe,e v této oblasti navrhujeme zaměřit zejména na dovedení nové technologie do poloprovozního

-

104

-

a dala až do provozního stadia a vyřešením vaech potřebných vazeb na ostatní systémy a zařízení JE (vyřešení automatizace procesu, Jeho kontroly* spolehlivosti zařízení apod.)» SoučasnS doporučujeme nadále sledovat nov§ vyvíjené typy pryskyřio (ev»i anorganických sorbentů) z hlediska jejich možného použití* nebo t případně zvýšení kapacity ionexú využitelné při teplotní regeneraci by rozšířilo možnosti aplikace této metody v praxi a dosáhlo by se i výraznějšího ekonomického efektu*

Literaturat 1* "Reversible Borentfernung" H.Exaerf G« Grámer, S.Hiller, G.Wittrovski, KWH Výzk.zpráva Č*K 79-01, březen 1979 2* Chemický režim primárního okruhu s borovou regulací J.Petr, J.Taraaová, EGP Praha, prosinec 1976 3* TSohničeskoje zadanie na razrabotku sistěmy upravlanija koncentrácie j bornoj kisloty v teplonositeli s pomoaču bufěrnych ionootměnnych filtrov Koordinační vědecko-technická rada, sekce 1-1*3 Moskva 1975* 4* Sborník "VOREB 78", Praha 1978. 5» Vliv cykliokého teplotního r^^ÁhÁr^ na odolnost silně bázických anexů. v dynamických podmínkách* J.IQrsela, J*Brabeo, 7*Kostlánová, S.Kindlová, Řež, prosinec 1979 6* VýbSr ionexů. pro teplotní regeneraci kyseliny borité* J.Kysela, M.Pahr, V.UiSkal, D.Kindlová, J.Brabec, £•%» prosinec 1978»

K0SCUI7ÍUCI

-

1Ú5 HjUOj

OOřOUÍtíSlK

A

V

PrttdCiKfii

DOPlXOVXlIÍU

UilLAOIVU

-

106

-

xoicnnucB BJĎOJ V rkňOiuíu' xonsi

-

107

-

Ing. Miroslav K o ř í n e k Výzkumný ústav chemických zařízení, Brno

Nové směry ve výzkumu strojního zařízeni pro ionexové čištění RA vod. ' T programu VOREB 78 byla uvedena informace o nové konstukci ionexového filtru umožňujícího protisměrnou filtrací v Částečně fluidním loži a protiproudu regeneraci monolpže. V našem ústavu pokračoval vývoj dále v inovaci onexovýeh filtrů pro směsné lože* Protože aktivita RA vod v jaderných elektrárnách je způsobována převážně redionuklidy ve formě kationtů, a jen nepatrně ve formě aniontů, používá se pro jejich Čištění a dekontaminaci fil* trace silně kyselým katexem v H* formě a následné filtrace anexem v OH' formě. Obě filtrace probíhají odděleně v samostatných filtrech s pevně uspořádaným ložem, průtokem shora dolů. Podle odborných Informací v technické a fitemní literatuře, probíhají procesy výměny iontů rychleji a dokonaleji v ionexech vzájemně promíchaných v t.zv. směsném loži. Postup regenerace směsného lože je obtížnějSi než generace ionexů v oddělených filtrech. Proto se směsné filtry zařazují jako konečný stupeň pro úpravu vod s vysokými požadavky na kvalitu vody. T případech, kdy se ionexy využívají pouze jednorázově, což je v jaderných elektrárnách praktikováno, je zařazení směsných filtrů výhodnější po stránce prostorové, materiálové, manipulační i kvality vody* V praxi jsou používány filtrys 1/ s externí regenerací katexu a anexu mimo vlastní filtr, v samostatných nádržích 2/ s interní regenerací, která se provádí přímo ve vlastním filtru, každá vrstva Jinýia činidlem. Vlastní filtrace směsným ložem musí probíhat výhradně v pevně uspořádaném stavu, jinak dochází k jeho postupnému rozdělení. Dosavadní směsné filtry umožňují dodržení této podmínky jen při filtraci průtokem shora dolů. Haše řešení konstrukčního uspořádání směsných filtrů umožňuje filtraci směsným ložem, pevně fixovaným ve směru odspodu nahoru. Kromě toho ale také i klasický způsob

-

108

-

Bhora dolů. Přednost filtrace odspodu nahoru spočívá v lepším odvzdušnení směsného lože, >teré se vytváří míchánía vzduchem, který se ze ssésnáho loze při klasickém způsobu špatni vypuzuje. ZavzduŠněné lože má vyšší tlakovou ztrátu, hluchá místa a kanálkový průtok. Toto vše se projeví na účinnosti směsného lože. Filtrace odspodu nahoru umožňuje filtraci při vysokýcn rychlostech* Zavedení způsobu filtrace směs&ýrs ložem odspodu nanoru bylo podmíněno fixací sasšsiého lože. Řešení směsného lože zahrnovalo dva problémy: 1/ Čím fixovat 2/ konstrukční uspořádání filtru. Oba problémy se podařilo vyřešit a dovést do konečné táze, IronstrukSnímu návrhu provozních filtrů. Popis řešení jednotlivých problému je uveden v závěrečné zprávě st.úkolu P-O9-123-OO5 zakázce VIÍCHZ 2.32-2227 z roku 1980. Směsný filtr 4 1.000 mm s externí regenerací Tento filtr je uveden na obr.5.2, fotokopii sestavného výkresu O-PK-441000. Při zpracování konstrukčního návrau bylo dodrženo stanovisko, aby základní rozměrové parametry a pokud možno i .jednotlivé funkční prvky zůstaly stejné jako u filtru pro monoioieinformace VOREB-78 obr.Č.l. Při srovnání obou obrázků je patrný rozdíl pouze ve výšce filtru. Směsný filtr je vyšší o akumulační zásobník fixační náplně. Další rozdíl, neovlivňující vnější vzhled filtru, je rozvod vzduchu pod spodním filtračním dnem u směsného filtru. Dodržením tohoto stanoviska bylo sledováno usnadnění výroby filtrů použitím základních dílů pro oba druhy filtrů. Ha filtru dle obr.Č.2 lze provozovat mimo filtraci směsným ložem směrem odspodu nahoru i klasickou filtraci shora dolů, také filtraci monoložem oběma směry v pevně uspořádaném loži nebo fluidním loži, s protiproudou regenerací monolože.Fixační náplň mŕue sloužit jako filtrační předvrstva v případě úpravy vod obsahující neropuštěné látky. Z tohoto hlediska lze filtr této konstrukce považovat za univerzální* • Parametry směsného filtru 4 1.000 mm. Průměr filtru

1.000 mm

-

109

-

Celková výška Hmotnost prázdného filtru filtrační plocha Objem prostoru mezi dny s toho: ionexy /směsná lože/ fixační náplň Celkový objem filtru z toho: prostor mezi dny akumulační zásobník ostatní volné prostory Výkon filtru dle filtrační rychlosti

2.990 mm

780 kg 2 0,78 m 1.407 1

1.000 1 = 71% 407 1 = 29% 2.189 i 1.407 1 - 64,3% 537 1 = 24,5% 247 1 3 11,2% 1 40 - 75 m^h"

Provozní pracovní předpis pro směsný filtr. Popisován je postup práce na směsném filtru při průtoku odspodu nahoru. Celý postup je rozpracován na jednotlivé dílčí manipulace: a/ Plnění filtru ionexy Před zahájením práce se doporučuje zavřít všechny armatury na hrdlech 1*8* Tyto se postupně otevírají dle potřeby prováděné manipulace. Tímto se předejde případným chybám v nastavení armatur. První manipulací je naplnění filtru vodou do výše nejnižšího průzoru. Voda přitéká hrdlem H, při otevřeném odvzdušovacím hrdle Hg. Plnění ionezu se provádí hrdlem H^. První se plní katez v předem určeném množství, objemově měřeném. Poměr katexu k anexu je určován dle jejich užitečné kapacity a účelu směsné filtrace* Po naplnění katem se stejným způsobem plní anex. Maximální hladina usazených ionexů je ve výši horního průzoru. b/ Směsné lože Toto se vytváří z naplněných ionexů mícháním vzduchem ve vodní suspenzi. Vzhledem k rozdílu specifické hmotnosti katexu proti anexu, musí míchání probíhat při malém množství vody. Optimální množefcví vody na usazenými inexy je 100 mm. Přívod tlakového vzduchu Je hrdlem H„ do trubkového rozvodu pod perforovaným filtračním dnem. Množství vzduchu pro filtr i 1000 mm Siní 400 l.min" • Rozvod vzduchu po celém dně zajišíují prstence navařené na perforované dno. Míchání vzduchem trvá 10-15 min. Vzduch Je odváděn hrdlem Hg. Po ukončení míchání, se současně

•

110

-

ee zastavením vzduchu otevře armatura na hrdle Hg, kterou ae rychle sníží hladina vody ve filtru. Tím se zahrání samovolné sedimentaci směsného lože, při níž by došlo k částečnému rozdělení lože. Snížení hladiny vody ve směsném loži není nutno hlídat z hlediska zavzdušnění. Při pracovním průtoku odspodu nahoru, se směsné lože, pevně fixované, dokonale odvzdušní. c/ Fixace směsného lože Směsné lože vytvořené mícháním vzduchem je nutno před zahájením filti .ce fixovat pomocnou náplní. Materiál fixační náplně jsou granule nebo Kuličky polyetylénu, polypropylénu, nebo napěněného polystyrénu. Všechny materiály jsou hmotně lehčí než voda. Do filtru se plní fixační náplň hrdlem H-^ v suchém stavu. Plní se předem určené a objemově odměřené množství/ rovnající se objemu volného prostoru nad usazenými ionexy./.Fixační náplň padá středovou trubkou na směsné lože, kde vyplňuje prostor pod určitým sypnýza úhlem až do zaplnění středové trubky. Sbírající množství padá přímo do akumulačního zásobníku. Po naplnění celého množství fixační náplně, se uzavře armatura na hrdle H^. Po otevření armatury na hrdle He se přiřadí voda pod perforované dno zásobníku, která přeplaví zbytek náplně středovou trubkou do filtru za současného odpouštění přebytku vody hrdlem Hg. Přeplavování se kontroluje sledováním tlaku na manometru osazeném na přívodním potrubí vody k hrdlu He. Při zahájení je tlak cca ?0 kPa, postupně stoupá až na 250 kPa. Ustálení tlaku signalizuje zaplnění prostoru fixační náplní. áji Vlastní filtrace Probíhá fixovaným ložem průtokem odspodu nahoru. Přívod vody je hrdlem H* pod spodní filtrační dno a odvod upravené vody hrdlem H*, kterým současně s vodou uniká souproudně vzduch zadržený ve vrstvě směsného lože z předcházející manipulace. e/ Regenerace směsného lože Po využití kapacity směsného lože se provede regenerace jednotlivých složek, po jejich oddělení, externě. Pro hydraulické rozdělení směsného lože je nutno nejdříve toto uvolnit z fixace. Uvolnění se provede přeplavením fixační náplně z filtru zpeti do akumulačního zásobníku. Přeplavení se děje přívodem vod/ hrdlas

-

Ill

-

H* a odpouštěním iirdlem He* Fimační náplň, hmotnostně lehčí než roda, ea přeplaví z filtru snadněji než při plnění do filtru. Báplň ee z filtru neodstraňuje všechna, ponechává se ve filtru cca 15 % pro výkon další manipulace, oddálení a vyplavení katexu. Po uvolnění směsného lože ee provede hydraulické rozdělení průtokem vody odspodu nahoru. Rychlost průtoku vody je 8 m.h . Anex, jehož specifická hmotnost je nižší než ketexu, se oddělí v horní vrstvě s poměrně ostrým rozhraním. Po rozvrstvení se zvýší průtok vody na rychlost 18 m.h , tím se anex'oddělí od katexu a opře se o zbylou fixační náplň pod horním filtračním dnám. Vrstva kataxu přitom expanduje až po vrstvu anexu. 7 následující manipulace ae požne vypouštět fluidní vrstva katexu regulovaným otevřením armatury na hrdle Hg. Převážná část vody, přiváděné do filtru musí protékat vratvou anexu, aby se tato udržela va vznosu. Voda odtékající hrdlem Hg vyplavuje katex. jehož vrstva ae úplně oddělí od anexu pod horním dnem* Po vyplavení taktexu ae uzavře armatura na hrdle H^ a postupně sníží přítok vody do filtru až do úplného zastavení* Tím se uvolní vrstva anexu opřená o horní dno a klesne na spodní dno* Vyplavení anexu do samostatné regenerační nádrže ae provede obdobným zp&aobem jako katexu. Vyplaví se vodou přiváděnou hrdlem H, a uspenze ae odvádí hrdlem Hg, ostataí hrdla zůstávají uzavřena. Po vyprázdnění filtru se tento plní znovu čerstvými nebo nově sregenerovanými áonexy a celý filtrační proces se opakuje* Směsný filtr 4 1000 mm s interní regenerací Použití těchto filtru se doporučuje při čištění RA vod s nízkou aolností a při rychlostech nlžšíoh než 60 m . h * Při zpracování konstrukčního návrhu tohoto filtru bylo zachováno koncepční nepořádáni směsného filtru s externí regenerací* Také u tohoto filtru ja zachován průtok odapodu nahoru a a tím související všechny dílčí manipulace. Rozdíl je pouze ve způsobu regenerace ionexu. U tohoto filtru zůstávají lonexy etála ve filtru i při regeneraci. Vyprazdňují se až po jejich konečném znehodnocení, kdy regenerace není jii efektivní* Regenerace se provádí po hydraulickém rozdělení směsného leže a oatrým rozhraním* Ostré rozhraní j a podmíněno přeanym tříděním ionexu* Každá vrstva se .regeneruj a jiným chemickým Činidlem,

- 112

-

které by mělo pronikat do vrstvy pro kterou nepřísluší Jen r minimálním množství. Pro dodržení této podmínky je právo ostré rozhraní vrstev, tvar a osazeni scezovacího prvku pro odvod činidel, 7 klasických filtrech s interní regenerací jsou osazovány eeezovací prvky různé konstrukce a tvaru do vnitřního prostoru filtru, na rozhraní obou vrstev. Zasahují částečná do vrstvy ka. taxu i anexu. Tyto scezovací prvky i v nej jednodušším provedení ruší hydraulické podmínky při rozdělováni směsného lože, při tvorbě směsného lože mícháním vzduchem, podmínky pro dodrženi ostrého rozhraní. Proto cílem našeho řešení byla konstrukce acezovacího prvku a jeho osazení mimo vnitřní prostor. Zkušenosti a mástkove perforovaným plechem nás vedly k využití tohoto i pro výrobu acezovacího prvku pro filtr s interní regenerací. Tímto se zúží požadavek ne jeden druh perforovaného plechu. Než bylo přikročeno k vypracování konečného návrhu bylo provedeno mnoho zkoušek a měření, jejichž oílem bylo ověření hydraulických podmínek a průniku roztoku do jednotlivých vrstev.Tyto byly prováděny na modelovém a poloprovozním filtru. Na základě ověřených skutečností bylo přikročeno ke zpracování konstrukčního návrhu provozního filtru 4 1000 mm. Konstrukční návrh byl zpracován jako druhá alternativa směsného filtru s externí regenerací. Tímto zůstává.základní sestava filtru úplně stejná. Navíc Je u této alternativy obvodový scezovací prvek, umožňující interní regeneraci. Osazení obvodového scezovacího prvku a Jeho konstrukční řešení je uvedeno na obr. S.3«výkrese O-PK-4413OO. Parametry tohoto filtru jsou úplně stejné Jako směsného filtru s externí regenerací obr.5.2. Obvodový scezovací prvek je řešen tak, že po- obvodě pláště filtru 4 1000 mm jsou vyvrtány otvory 4 10 mm v jedné řadě o středové vzdálenosti 50 urn, celkový počet otvoru 59. Tyto jsou překryty můstkově perforovaným plechem s jednou řadou můstků. Z vnější ''strany jsou otvory překryty trubkou 4 76x5 mm, podélně rozříznutou, která je navařena ve tvaru obvodového.věnce. Na protilehlých stranách" jsou navařena dvě hrdla tak, aby umožnila odvzdušnení letsovcfOÍho prvku. Rozměry štěrbin jsou 16xOv5 mm. Výäkou osazení seezovacího prvku se určuje výška vrstvy katexu t.j. i množství. U navrženého filtru je volena výška pro směsné lož.e s poměrem katexu a anexu 1:1, který je doporučován pro RA vody. Pro jiný poměr se musí výška osazení měnit.

-

113

-

Interní regenerace směsnaho lože provádí přímo ve filtru po jeho rozdělení na spodní vrstvu katexu a horní anexu* Jako první se regeneruje katex roztokem kyseliny, který protéká odspodu, nahoru* Současně v protisměru t.j. shora dolů, protéká anexem demivoda re stejném množství jako kyseliny. Kyselina i voda jsou společně odváděny obvodovým scezovaeím prvkem* Voda protéká anexem i při vymývání kyseliny. Potom se zahájí regenerace anexu roztokem HaQH, průtokem shora dolu. 7 protisměru protéká katexem demivoda, která dokončuje vymývání kyseliny. Pvoplach katexu i anexu se provádí větším množstvím vody, ale pro obě vrstvy stejným. Zregenerované ionexy se znovu promíchají vzduchem na směBné lože a filtrace se opakuj e. Každý princip regenerace má svoje přednosti, které je nutno* zvažovat při projektování. Externí regenerace se doporučuje pro filtraci rychlostí nad 60 m.h, , dále při zařazení většího počtu filtrů, kdy se nádrže pro externí regeneraci využívá pro všechny filtry. U externí regenerace se lépe využívá provozního času filtrů. Interní regenerace se doporučuje při filtračních rychlostech pod 60 m.h . U filtrů s inertní regenerací je menší počet manipulací, ale filtr je delší Sas mimo provoz, také stupeň regenerace je nižší.

|

Ing.ZdenSk ř r i í ,

114

-

Antonia K ř í 3

Vývoj elektromagnetického filtru pro zachyceni suspendovaných látek s vodního okruhu Jedním s hlavních technickýek zájmů v oblasti výzkumu vodních režimů primárního okruhu tlakových energetiokých reaktorů typu TVER je inovace systémů účinného zachycování suspendovaných radioaktivních látek z primárního okruhu. Ústav'jaderného výzkumu se soustřeďuje na řešení této problematiky vývojem elektromagnetického filtru na základe nového plánu spolupráce zemí RVfiP v bodu 3*15 "Vývoj systémů úpravy vody na JE včetně systému čištění chladivá a použitím elektromagnetického filtru"* Výzkumné práea byly zahájeny v polovině aedmdesátýoh lat na experimentálním elektromagnetickém filtru, zhotoveném v ÔKD Dukla n.p., který byl navržen a vyroben pro základní parametry provozu 6,5 MPa a 200°C. Sestává z nerezového nemagnetického pláitS a náplně feromagnetických kuliček. Vně filtru je oívka souosá s flitres:, napájená stejnosměrným proudem. Feromagnetické kysličníky železa se usazují při provozu • kuličkové náplni filtru. Teleso vlastního filtru tvoří trubka é 32/25 mra, mat* ČSS 17246.1, délky 1 800 mm, kuličky 4 6,3 mm, mat. ČSS 17041, výška náplni 1 000 mm. Cívka filtru je vyrobena s vodiče Ca 7 krát 1 mm výšky 1 000 mm, chlazená přirozenou cirkulací vzduchu. Je navinuta na ohladíoí nerezový pláět protékaný vodou, nasazený na vlastní těleso filtru. Týkon filtru byl asi kolsra 500 kp/h, /491 kp/h/ při filtrační rychlosti 1 000 m/h. Fřl experimentaoi byl (litr CXD zapojen do reaktorové vodní smyčky HVS 2 a byla s ním provedena řada experimentů při xúanýoh úrovníoh tlaku, teploty m průtočného aaožatví flltraa 1 aayčkou s dosažením maximálních paraaétrů tlaku 6,5 MPa a teploty vody 200°0. V provozním měřítku byl uváděný experimentální magnetický filtr zkoušen na elektrárně Prunéřova Výsledky jeho zkoušek jsou uvedeny v řadě zpráv, vydaných *tfj7 ŘeŽ a kooperujícími organizacemi EGO a ČKD

-

115 -

S přechodem na vyšší parametry tlaku a teploty tlakovodníoh reaktorů typu VVER 1000 buduje ae v IÍJY vysokotlaká rodní reaktorová smyčka HYB 3* projektovaná na tyto provozní parametry a v souvislosti a tím bylo nutno přistoupit ke konstrukci a výrob§ nového elektromagnetického experimentálního filtru, který by splňoval veškeré požadavky vyplývající se zvýšení parametrů* Je proto v současném stadiu vyráběn v ÚJT prototyp elektromagnetického filtru pro následující parametry: - provozní tlak 19,6 MPa - provozní teplota 35O°C - průtočné množství 2,7 t/h - průtočná rychlost cca 1 000 m/h Konečnému stanovení projektu a definitivnímu konstrukčnímu řešení předcházela řada studií, konfrontací a jednání s koope-, rojícími pracovišti, především EÚ ČSAV a EGÚ Běchovice, byly provedeny eerie experimentů na k tomu vyvinutých a vyrobených modelech a na základě jejich výsledků bylo přistoupeno k vlastní konstrukci filtru* Bylo upuštěno od dosud používané konstrukce filtru v podobě jednoduchého přímého vertikálního solenoidu a zásadní změnou je řešení filtru jako dvojitého vertikálního tělesa z následujících důvodůt 1/ je možno využít uzavřeného magnetického pole, 2/ zvýší se efektivnost provozu zkrácením délky vodiče vinutí, 3/ sníží se tepelné ztráty na vinutí solenoidu a tím se zmenší spotřeba chladící vody, 4/ sníží se poruchovost vinutí elektrickým průrazem, 5/ sníží se potřebné elektrické napětí při témže počtu ampérzávitů, 6/ dosáhne se snazší výrobní technologie a tím se zvýší bezpečnost* K porovnáiií Intenzity magnetického pole v různých variantách konstrukčního řešení byla provedena řada měření na stavebnicovém modelu* Model byl sestaven ze součástí v následujících rozměrech! délka cívek 250 mm, průměr dutiny 30 mm, průměr Cu - vinutí « 1,6 mm, počet závitů oívky 1750, maximální proudová hustota 2,5 A/mm2 při nuceném chlazení vzduchem. Použitá alternativní jádra cívek byla vyrobena z o c e l í třídy ČSH 11032, porovnávací jádra z ooeli třídy ČSff 17042 nebo realizována duralovou

-

116

-

trubicí vyplněnou kuličkami o rf 6,3 mm z materiálu ČSN 17042* Ifěření napájecího proudu a napětí bylo prováděno běžnými laboratorními přístroji, měření magnetické indukce Hallovou sondou. Z výsledku je patrno, že se liší výrazně hodnoty .magnetická indukce u materiálu plného a kuliček, zatímco mezi materiály třídy 11 a 17 výrazného rozdílu není. E sledování účinnosti separace byl zhotoven model elektromagnetického filtru z laboratorního skla, dutiny trubic byly vyplněny kuličkami 4 6,3 CSU 17042. Tento model byl zapojen do uzavřeného filtračního okruhu. Prostředí pro filtraci bylo připraveno ve smyčce RVS 2, kam jako zdroj feromagnetických korozních produktů byla vložena ocel ÔSH 11500 a korozní proces proběhl za teploty 200°C a tlaku mezi 1,5 až 2,5 MPa pod dusíkovou atmosférou a během asi 30 hod. v modelovaném prostředí I. okruhu W E R . Fo absolvování přípravného bahu byla náplň ochlazena na asi 50°C a vypuštěna do zásobníku naplněného inertní atmosférou. Před zapojením zásobníku do filtračního okruhu byl celý okruh rovněž propláchnut dusíkem. V druhé fázi bylo provedeno 5 experimentů na stejném modelu, při Čemž byla sledována závislost filtrace na intenzitě magnetického pole a průtokové rychlosti filtrem. Pro tyto experimenty byl připraven roztok laboratorně bez použití inertní atmosféry* Suspenzí hydratováných kysličníků Fe byla připravena alkalickým srážením s rostoku FeCl* a výsledný obsah činil 2 mg Pe/1. U obou fází experlmentace bylo použito stejného analytického postupu pro stanovení celkového obsahu Fe po rozpuštění v kyselině thlglykolové, spektrofotometrlcky S o-fenantřolinem* Ba základě výsledků zkoušek celoskleněného laboratorního modelu, buzeného dvěma samostatnými cívkami se vzájemně uzavřeným magnetickým polem tvořeným pouze feromagnetickou maticí /kuličkami/, byl navržeu a zhotoven nový laboratorní dvoukomorový model se ste.inou filtrační kapacitou s tím rozdílem, že uzavřené magnetické pole bylo provedeno hmogením magnetickým materiálem ČSU 17042. tfčinnoat filtrace byla naměřena o 5 % vyšší, t.j. z původních 92 % vzrostla na 96,5 %• Měřilo se zachyoení FegO-j po 2 hodinách provozu* Při tomto uspořádání nebylo nutné vyplňovat prostor horního spojovacího mostu filtrační náplní a mohl být tedy využit pro

- 117 expanzi při propírání filtru. Při provedených praktických zkouškách, bylo zjištěno, že během 5 min. propírání bylo uvolněno /při náležité demagnetizaci/ 86 % suspendovaných feromagnetických nečistot* Ha základě výsledků uvedených zkoušek byl vypracován konstrukční návrh vlastního tělesa filtru s vinutím a na tuto konstrukci navazující ovládací a měřící technika* Současně byl vyřešen plynule regulovatelný napájecí zdroj stejnosměrného proudu* Vlastní těleso filtru je tvořeno dvěma rovnoběžnými, vertikálně orientovanými komorami, které jsou zhotoveny z trubek průměru 45 x 5, délky 1000 mm, mat. ČSN 17040, s náplní z kuliček z feromagnetické oceli o i 6,3 mm. Přírubami uzavřené komory Jsou navzájem propojeny průchozími ocelovými mosty z mat* OSN 17040, prostor v horním mostu působí zároveň jako expanzní prostor při propírání filtru zpětným vodním proudem. Mosty jsou opatřeny uzavíratelnými otvory pro manipulaci s kuličkovou, maticí filtru. Filtr je osazen sadou čtyř vysokotlakých vlnovcových nerezventilů Js 25, Jt 360, které ovládají vstup a výstup media a zpětný proplach, dále pak čtyřmi vlnovcovými ventily Js 10, Jt 360 pro vývody měřící techniky a pro odběry vzorků. Vývody pro odběry vzorků filtrátu jsou zabudovány v potrubních částech, které jsou součástí vlastního filtru* Solenoid elektromagnetického filtru je tvořen vinutím přímo na vertikálních trubkách. Je to proto., aby bylo dosaženo minimálního průměru závitů. Při běžnéa materiálu vinutí Cu je možno počítat s optimální proudovou hustotou asi 1,5 A/mm2. Tato hodnota je však velmi nevýhodná, protože vinutí solenoidu by vyžadovalo neúměrně silného vodiče na poměrně malý průměr závitu, nebo příliš veliký počet závitů prakticky vhodné dimenze. Tím ovšem narůstá ohmický odpor celého vinutí a při požadované intenzitě magnetického pole 100 - 150 lck/m by bylo nutno používat vyššího napětí* Vzhledem k provozním podmínkám a bezpečnosti obsluhy je žádoucí používat bezpečného napětí, t.j. do 60 V ss« Tato podmínka byla splněna tím, že bylo použito pro vinutí cívky dutého Cu vodiče 4 10 x 1, chlazeného průtokem vody, čímž je možno dosáhnout prou2 dové hustoty cca 10 A/mm *' Vstup chladící vody je uvnitř části vinutí. Za těchto okolností je možno spolehlivě dosáhnout pro-

-

118

-

•osního stejnosměrného proudu 250 A* Přt požadováni Inteasiti mag. pole 100-150 kA/m vychází potřeba asi 600 sávitu/a, což při užitých rozměrech tělesa filtru a vodiče T.nnnwnrf 6 vrstev vinutí na solenoidu. Izolace vodiče byla provedena 2x opředením skelným vláknem z tuženým tereftalovým lakem, jednotlivé vrstvy byly od sebe vzájemně izolovány vrstvou teflonové folie o síle 0,08 mm. Spodní vrstva na tělese filtru byla tepelně izolována 2 mm silnou asbestovou tkaninou. Zkoušky tohoto vinutí při průtoku chladící vody ukázaly, Se rozdíl teplot na vstupu a výstupu nepřesáhl při dodávaném příkonu 10 kW hodnotu 60°C. Celková délka vodiče byla asi 200 m a ohmický odpor při 20°C byl 0,11 ohmů* Při navrhované konstrukci dvoukomorového tělesa navzájem spojeného feromagnetickými mosty byly podrobně sledovány otázky uzavřeného magnetického pole. Kromě snížení ztrátového rozptylového pole o cca 10 % oproti jednoduché konstrukci s jedním solenoidem lze zmenšit průměr filtračních komor asi o 30 %„ což je z hlediska projekce filtrů pro uzavřené vysokokapacitní filtry /ICr *2 10^ t/h/ za vysokého tlaku 15-20 MPa velmi významný moment. Takto řešený provozní model SMP pro filtrační kapacitu cca 3 t/h při teplotě filtrátu 350°C a tlaku asi 20 MPa Je elektricky napájen stejnosměrným proudem o max. intenzitě 250 I. Obě cívky jsou zapojeny v sérii na napájecí zdroj o max. napětí 60 V. Celkový příkon je max* 15 kW« Jako napájecí zdroj elektromagnetického filtru byl zhotoven třífázový sílový transformátor pro maz* výkon 20 kVA pro připojení na síí 3x380 V, Sekundární napěťová část byla provedena s odbočkami pro napětí 3x24 V, 3x36 7, a 3x42 V pro proudové zatížení 170 A pro jednu cívku. Vinutí bylo provedeno Cu pasem Izolovaným 2x skelným vláknem napuštěným tereftalovým lakem. Primární vinutí od sekundárního bylo izolováno vrstvou skelné tkanice a teflonovou folií* Průřez primárního vinutí byl zvolen 12 mm 2 a sekundárního 2x32 mm - paralelně* /Proudová hustota 2,5 A/mm /• Jištění transformátoru v primárním vinutí bylo zvoleno 3x20 A* Usměrnění střídavého sekundárního napětí bylo provedeno křemíkovými diodami se vzduch, chladiči s nuceným proudem vzduchu /mezaslal/ pro max. proud 250 A ss, zapojení usměrňovačů pro

- 119

-

šestipulsní usměrnění. Napájeni usmšrňqvače j« ze sekundárního vinutí transformátoru zapojeného do hvězdy. Zmíněné odbočky na sekundárním vinutí alouŽí pro experimentální účely filtru s různou Intensitou magnetického pole ve 3 základních stupních /85 kA/m, 120 kA/m a 150 kA/m/. Pro plynulou regulaoi výkonu elektromagnetického filtru intensitou mag. pole bylo použito bezkontaktního tyrlstorového regulátoru ÔKD typu N0C0NTA pro aííové napětí 3x380 v a maz. proud 3x35 A* Tento regulátor byl zapojen v primárním okruhu transformátoru a byl dálkově řízen potenciometrom 2 ¥ 10 k XI. Aby napájení transformátoru nemělo značně nesinusový průběh ovlivněný tyrlstorovým regulátorem pracujícím při výkonu menším než 70 %, je v tom případě přitpojen nižší stupeň napětí na odbočkách sekundárního vinutí transformátoru. Optimální rozsah regulace Intensity mag. pole filtru je pak od 2x50 kA/m do 2x150 kA/au Pro možnost automatické regulaoe intensity mag.pole filtru vlivem přírůstku ohmického odporu při oteplení vinutí filtru je možno připojit na vstup tyristorového regulátoru elektrické tepelné čidlo jehož hodnota ve zpětné vazbě kompenzuje změny napájeoího proudu* Popsané zařízení bylo zkonstruováno a vyrobeno pro experl<••» mentální účely na reaktorové vodní smyčce na reaktoru TO-S T Řeži pro provozní parametry 3 t/h, teplota filtrátu max* 35O°C, tlak max* 200 ifPa. Podobné zařízení elektromagnetického filtru provedené s jednoduohou filtrační komorou o stejné filtrační náplni a rozměrech a se stejnou elektronapájeoí a řídíoí teohnibou bylo vyrobeno T « spolupráol fi tfJT v ČKD - Dukla* Omezeno rozptylu vnějSího magnetického pole byla provedena vnějším pláštěm z feromagnetické oceli, spojujícím oba magnetické póly solenoidu* Funkční prototyp byl prověřen na úpravě vody • sekundárním okruhu v elektrárně Sušlmloe s -velmi dobrým výsledkem* 7 současné době je elektrická Část elektromagnetického filtru dohotovena a připravena k provozu na prvním prototypu, který je v závěrečném stadiu výroby v ústředních dílnách tfjT* Ověřovací zkoušky filtru jako celku se předpokládají během letošního roku, provoz z druhým prototypem na plné parametry pak jako první experiment po uvedení smyčky RTS 3 do provozu*

lázev: Vypracovali Vydal: Vytiskl: Lektoroval: Počet stran: PoSet vytiskli Vydáni:

VOREM 80 Kolektiv autorů Dům techniky ČSVTS Brno M m techniky ČSVTS Brno* ofsetem, f A 5 Ing. Pavel Buchniček, VIÍCHZ Brno 120 95 první