Обработка воды в ядерных энергетических установках (ЯЭУ)

Обессоливание морской воды

К-катионирование

Са-катионирование

Mg-катионирование

Основная задача Mg-катионирования - увеличение концентра­ции магния - обескремнивание в процессе обработки ее известью.

Катионит предварительно регенерируют 2-3 % раствором MgCl2.При пропуске воды через Mg-катионит содержащиеся в воде заменяют ионами Mg²⁺. Далее вода направляется в осветлители, где происходит

известкование и в необходимых случаях коагуляция Mg катионит-сульфоуголь.

При расходе MgCl₂ на регенерацию в количестве 200 г/г-экв емкость поглащения сорбента 300-400 г-эвк/м³, остаточное содержание =0,5мг-экв /л. Расход отмывочной воды 5 м³/м³, скорость - 10 м/ч.

Са- катонирование - процесс стабилизации воды, содержащей избыток углекислоты, направляемой для подпитки тепловых сетей. При этом происходит поглощение, образующегося при диссоциации свободной угольной кислоты, и увеличение содержания в воде бикарбоната кальция (карбонатная жесткость):

Регенерацию истощенного катионита можно осуществлять СаСl2 или гидроокисью кальция (Са(ОН)₂ - известковой водой).

В некоторых случаях рекомендуется поддержание так называемого калийного режима котловой воды, т.е. обеспечить содержание котловой воде только калиевых солей и щелочей (КС1, K₂SO₄, КОН, К₃Р0₄).

В этом случае наряду с применением калиевых реагентов (КОН, К₃РО₄, K₂SO₃, KNO₃) для обработки питательной и котловой воды нужно дополнительное К-катионирование, т.е. умягчение ее катионитом, насыщенным обменными катионами К:

Регенерация насыщенного катионита - обработка КС1.

Катиониты серебра и бария - применяются для частичного обессоливания (опреснения) морской воды, которая может быть использована в качестве питьевой воды.

Вытесняемые Ag⁺, Ba²⁺ ионами Са²⁺, Mg²⁺, Na²⁺ соединяют воде:

Из воды выпадают нерастворимые осадки хлорида алюминия и сульфата бария. Снижается солесодержание воды, и она становится пригодной для питья.

Специальные «патроны», снабженные этими и другими катионитами(а также анионитами) во время войны США с Германией применялись обеспечения экипажа питьевой водой на случай аварии самолёта, корабля, подводной лодки и высадки людей в, открытое море.

В ЯЭУ с реакторами, в которых теплоносителем и замедлителем нейтронов является

вода, иониты имеют широкое применение для следующих целей:

- очистка циркуляционной воды (конденсата) первичного контура реактора от продуктов коррозии металла оборудования

- обессоливание добавочной воды (конденсата) для подпитки контура первичного охлаждения, а также для восполнения потерь конденсата во вторичном контуре (обычный цикл парогенератор-турбина-конденсатор парогенератор) осуществляется аналогично химическому обессоливанию воды на обычных (угольных)

электростанциях;

- удаление анионов борной кислоты из воды (конденсата), питающий реакторы «кипящего» типа с непосредственным испарением воды в реакторах Борная кислота вводится при пуске реактора для

регулирования его активности (бор-энергетический поглотитель нейтронов);

- регулирование рН воды первичного контура для предотвращения коррозии алюминиевых оболочек тепловыделяющих элементов: (при повышении рН при образовании аммиака - продукта радиохимической реакции азота с водородом - продуктом радиолиза воды).

Ионитные фильтры (преимущественно смешанного типа) успешно улавливают радиоактивные продукты коррозии из циркуляционной воды. При этом долгоживущие протоны (с малым период полураспада) задерживаются на 99 %, а долгоживущие радиоактивные загрязнения на 95 %. Основная нагрузка ионитных фильтров -задерживание аммиака. Регенерации таких фильтров не проводят, а отработавшие иониты заменяют свежими. Это упрощает эксплуатацию фильтров смешанного действия, т.к. при этом не требуется раздел (и регенерация) ионитов. Данное обстоятельство объясняется тем иониты используют здесь как накопители радиоактивных отходов, которые легко обезвредить (зарывание в землю на большую глубину погружение в океан). Продолжительность работы ионитной загрузки «разового действия» в этих условиях очень велика. На одной установке - через З-3,5 тыс. часов работы.