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《核电站化学 第五章 压水反应堆水处理系统课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第五章放射性污染处理原则与控制哈尔滨工程大学核科学与技术学院教学目标说出核电站化学去污原理和方法描述核电站放射性废水、废气的产生、处理和控制教学内容系统和设备的化学去污原理及方法反应堆排水的处理放射性废水的处理氚的处理放射性气溶胶的去除挥发性碘的除去放射性惰性气体的去除压水堆中的空气净化系统5.1引言水在压水堆核电站中具有十分重要的作用.在一回路用作冷却剂和慢化剂,在换料和废燃料贮存过程中用作屏蔽材料,在安全注射和安全喷林系统中用来保证反应堆事故条件下的安全,并可配成各种水溶液用来对人员和设备进行去污.在二回路,水作为载热剂.水
2、的利用也伴随有害过程.如冷却剂在完成传热的功能时,把活化腐蚀产物载带到了回路各个部位,形成堆芯外辐射场;在慢化中子的同时,水经受辐射分解生成H2和O2.水中杂质对结构材料和燃料包壳产生腐蚀.为了充分发挥水的功能而限制其危害的程度达到可接受水平,必须对各系统的水进行连续或间歇的处理以达到核电厂所拟定的技术指标限制内,并使各系统的水最大限度的重复使用以减小废水量,使排放的废水低于所规定的放射性水平和有害于生态环境的杂质含量.5.2离子交换树脂基础知识离子交换树脂的结构及基团的引入最常用的有机合成离子交换树脂的本体(又称骨架)由苯乙烯
3、与二乙烯苯聚合而成的高分子化合物.离子交换树脂的结构通过加入适量表面活性剂并连续搅拌,可得到一定颗粒度的聚合体小球,通常称为白球.这是一种三度空间的网状结构聚合体,其中苯乙烯的长链被二乙烯苯“交联”成一个整体.聚合物中二乙烯苯的百分含量称为交联度.一般商品树脂的交联度为8-10%.向聚合体骨架上引进各种交换基团,可以得到不同性能的离子交换树脂,根据交换基团的酸碱性强弱,这些树脂分别称为强酸(碱)性树脂或弱酸(碱)性树脂.其中强酸和强碱性树脂已在核工业中广泛应用.离子交换基团的引入强酸性阳离子交换树脂白球的磺化反应是在加热条件下,
4、在二氯乙烷和浓硫酸作用下完成的强碱性阴离子交换树脂向白球上引进季铵基团则要先经氯甲基化,然后再用叔胺(R3N)处理离子交换树脂的主要物理性能外形和颗度离子交换树脂是一种半透明的网状球形物质,颜色有白、黄、黑和赤褐色数种.树脂的颜色与性能关系不大.在使用过程中,随着树脂渐趋饱和,颜色往往逐渐加深.树脂颗粒大小对树脂的交换能力、净化效率、水流通过树脂层的压力降以及水流分布的均匀程度都有一定影响.树脂颗粒越小,离子在其内的扩散路程越短,交换过程就越迅速,越充分.但颗粒过小将引起树脂床压降剧增,逆洗时容易流失.常用树脂的粒度在16-50
5、目之间,相应的颗粒直径为0.3-1.2毫米.溶胀性和含水率树脂一经浸入水中,水即扩散到树脂网状结构的空隙中,这时交换基团发生离解,形成水合离子,使树脂交联网孔增大,树脂体积也因此增大,这种现象称为树脂的溶胀.溶胀率:溶胀前、后树脂的体积比,即树脂层体积变化的百分比.若将干燥树脂直接浸入水中,溶胀过程的应力往往会使树脂崩裂.通常树脂总要保持一定水分,一般是50%左右.包装破坏或贮藏条件改变都能使树脂含水率发生变化,因此含水率也是鉴定树脂性能的指标之一.树脂溶胀性和含水率均与交联度有关,交联度越大,溶胀性越小,含水率也越低.树脂的溶
6、胀性还与交换基团和交换离子的特性有关,交换基团的电离度越大,或交换离子的水合度以及水合离子的半径越大,树脂的溶胀率也越高.强酸性阳离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺序为:强碱性阴离子交换树脂离子交换时溶胀率的大小顺序为:强酸或强碱性树脂在转型或离子交换过程中体积的变化可达5-20%.树脂的溶胀和收缩在树脂预处理时有利于其内部杂质的洗脱.热稳定性和机械强度温度对树脂机械强度和交换容量有很大影响,温度过高易使交换基团分解,温度过低树脂的强度降低.当水温达到零度时,其内部水分的冻结能将树脂胀裂,因此不可将树脂存放在冰点温度以下.阳离
7、子交换树脂耐热性较阴离子交换树脂好,而盐型树脂又较游离酸(或碱)型树脂为好.国产732强酸性阳离子交换树脂的使用温度可达110℃,而717强碱阴离子交换树脂不宜超过60℃.树脂的机械强度与交联度有关,交联度越大,机械强度越好.在实际操作条件下树脂会磨损破碎,年损耗率一般为3-7%.为防止破碎树脂颗粒流出,在净化树脂床后,设有高效率过滤器.离子交换机理离子交换机理若将含有M±离子的溶液在一定的温度下,以一定的速度通过结构为R-A±型树脂床,并测量进、出口溶液浓度的变化,M±离子能被相当彻底地去除,以后树脂逐渐饱和,交换能力下降,直
8、至完全失效.这一离子交换过程表示为:当含有杂质的水,流经树脂床时,水中的阴、阳离子分别与树脂中可交换的OH-和H进行交换,杂质离子被吸收附在树脂上,而H+和OH-从树脂上被解吸下来,进入水中的同时又形成了水,这一交换过程使水质达到净化.离子交换树脂的选择性离子交
