AP1000机组中注锌技术应用的探讨

AP1000机组作为引进的三代核电机组,将在国内首次应用一回路注锌技术,同时这也将不同于国外核电机组已运行多年后应用注锌技术的情况。本文结合AP1000机组的特点对注锌技术在减缓主系统材料腐蚀、降低辐射剂量率、减少燃料表面积垢方面的影响进行了分析和探讨。

压水堆一回路注锌的热力学与动力学特性

堆芯腐蚀产物沉积会引起垢致功率偏移和垢致局部腐蚀,威胁反应堆的安全性和经济性。根据反应堆运行经验,注锌能有效缓解堆芯腐蚀产物沉积,但锌在一回路中热力学平衡、动力学置换和质量平衡理论尚不清晰。基于此,本文从理论机理和数值计算分析的角度分析一回路中锌的平衡与热力学动力学行为。理论分析表明,锌在冷却剂水化学条件下主要以氢氧化锌形式存在,锌对反尖晶石中二价离子的置换能力可以结合锌浓度与水解化学平衡进行求解。数值分析表明,模型预测值与核电站观测值有良好的吻合度,逐步降低注锌量是维持锌浓度在特定最优化范围内的有效手段,注锌有效缓解腐蚀释放的程度可达约50%,注锌后的污垢厚度约为注锌前的42%。本文研究结果能为核反应堆采取最优化注锌技术提供理论支撑。

一回路注锌对腐蚀产物的影响分析

目前的压水堆中多采用注锌技术来降低一回路腐蚀产物的源项,然而关于注锌对腐蚀产物影响的理论机理以及计算分析研究较为欠缺。基于此,本文从理论机理、程序开发、数值计算分析和实验验证的角度论证分析注锌对一回路腐蚀产物以及源项的影响。理论计算表明:注锌能明显降低基体金属中镍和钴的溶解;随着运行时间的增加,注锌对一回路冷却剂中的58 Co和60 Co呈现出抑制作用;注锌实验结果与理论计算分析的比值在0.5~2.0范围内,符合情况良好。本研究能为核电厂合理地采取注锌技术提供理论支撑。