材料与水化学 第7讲 核电厂一回路水化学

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1、一回路水化学水的辐照分解水化学与材料相容性水化学控制反应堆运行期间的一回路水化学控制对燃料包壳的完整性有很直接的影响。如果水化学控制不当，会产生以下危害：燃料元件包壳发生腐蚀，影响燃料元件使用寿命。燃料棒表面结垢，影响传热效率。严重时会引起燃料元件包壳破损，有可能导致裂变产物泄漏事故。二回路水化学控制的目的是：保护蒸汽发生器传热管不受二次侧水的腐蚀(应力腐蚀开裂)，防止积垢(添加分散剂)。防止给水管道腐蚀速率过快(流动加速腐蚀，FAC)。水化学控制的目的和意义水化学控制Controllingofwaterchemistr

2、y使用高纯补给水降低水中Cl－、F－、O等的浓度一回路和二回路水有效的净化防止杂质的进入加氢以抑止水的辐射分解生成含氧浓度一回路水pH值控制通过添加弱碱性氢氧化物：氢氧化锂、氢氧化铵等在冷却剂系统中使用的化学纯度的质量保证在控制区使用化学物的核安全条例反应堆中的辐射Radiationinreactor一般物质所放出的射线Alpha–a射线–氦核，带+2eBeta–b射线–电子，带-1eGamma–g射线–高能电磁波反应堆中还有其它的粒子Neutron–中子Proton–质子(氢核)Tritiumnucleus–氚核Fis

3、sionfragment–裂变碎片射线是波长极短的电磁波，又称为光子，其波长范围在2埃以下。电磁波的波长l、频率f(l=c/f)和能量E有如下关系:El=12400；E=hf。各种粒子的核特性Thenuclearpropertiesofparticles射线种类电荷数静止质量，原子单位射线射线射线质子(P)中子(n)氘(d)氚(T)裂变碎片(轻)裂变碎片(重)+2-10+10+1+1~+20~+224.0026750.000549--1.0072711.0086652.0141023.016050~95~139射

4、线的穿透能力Penetrationofradiation射线与物质的相互作用Radiationinteractionswithmatter电离作用打出电子，使物质电离a,b,g射线电离能力约为：104:102:1核转变中子俘获质子俘获激发激发衰变在压水堆中各种射线或粒子，程度不同地同冷却剂发生作用，重要的是和、射线与冷却剂的作用。当冷却剂中引入硼作为中子吸收剂时，10B与中子反应所放出的、射线和7Li反冲核的影响也不可忽视。而中子将引起冷却剂及其它物质的嬗变和活化，间接地对冷却剂辐射化学作用发生影响。反应堆中主

5、要的中子核反应Themajorneutronreactionsinanuclearreactorg射线与物质的相互作用Gammarayinteractionwithmatter射线射入物体后其强度的变化为：m为吸收系数物体对射线的吸收作用由光电效应、康普顿散射和产生电偶三种组成：射线衰减量与吸收体单位体积原子数N成正比，1.2.2光电效应入射光子与原子中的束缚电子发生作用后，电子吸收了射线的能量而电离。入射光子的能量hf0。一部分用来克服束缚电子对原子核的库伦引力0，一部分变成了电子的动能E，E=hf0-

6、0。光电效应主要造成内层电子(主要是K电子)的电离，而对外层轨道上的自由电子极少发生作用。当K电子被击出轨道后，外层电子将跃迁到K电子层。同时放出X射线。所以射线的光电效应总有射线发生。1.2.3康普顿散射只有当入射光子能量比电子的束缚能大得多时才能发生这种效应。对于高能光子，核内层电子也可以看作是自由电子，光子击射到这样的电子上，发生类似于弹性体碰撞的效应。这时，光子将一部分能量传递给电子，使其获得速度V，失去了部分能量的入射光子则改变了自己的波长和方向。整个体系遵循能量和动量守恒定律1.2.4产生电子偶高能

7、光子在核力作用下转换成一对正、负电子的过程叫作产生电子偶，这种转化仅在入射光子能量大于电子对的静止质量时才有可能发生，多余的能量转化为电子的动能。光电效应Photoelectriceffect康普顿散射Comptonscattering产生电子对偶Pairproduction电子与物质的相互作用Electroninteractionwithmatter电子的质量极小，当具有不大的能量时已达到很大的速度。比如，能量为0.5MeV的电子，速度为光速的0.8628倍。因此，在考虑电子与物质的相互作用时，必须应用相对论的方法。速

8、度为V的电子动能E(MeV)为:其中电子对物质的作用主要表现在电离和激发两个方面：(1)将原子内轨道电子击出，造成原子的电离;(2)通过非弹性碰撞使低能态轨道电子跃迁到高能态，造成原子的激发。电子的电离和激发作用主要发生在外层轨道电子(价电子)，但也有少数发生在内层电子。内层电子的跃迁引起X射线和俄歇电子的发射，后者