硼稀釋

硼稀釋

硼稀釋指的是冷卻劑里的硼酸在反應堆運行時出現反應性改變,通過稀釋硼酸濃度來補償這種改變的過程。

定義

現行的壓水堆核電廠冷卻劑中都帶有一定濃度的硼酸,它參與反應堆的控制,在正常運行時它用來補償燃耗後的反應性改變。通過逐漸稀釋硼來實現這種補償。

在硼稀釋前,一般要求反應堆控制棒位先要提到預估的臨界棒位,然後採用硼稀釋的方法逐漸提高反應性,直至反應堆達臨界。

硼酸

硼酸化學式H3BO3,式量61.83。無色略帶珍珠光澤的三斜晶體或白色粉末。密度1.435g/cm3。溶於水、乙醇和甘油。更易溶於高級醇,微溶於乙醚和丙酮。水溶液呈弱酸性。它是一元弱酸Ka=6×10-10,它之所以有酸性,並不是由於它電離出氫離子,而是因為硼在p亞層上有空軌道,它加合了水電離出來的OH-(其中氧原子有弧電子對)而釋放出H+離子。

硼稀釋事故

所謂硼稀釋事故是指在正常運行時,冷卻劑本來不用稀釋硼而意外地被稀釋,由於硼濃度降低,即引入了正反應性,使反應堆功率上升。

硼稀釋事故有幾種情況:有功率運行時的硼稀釋事故,有在啟動時發生硼稀釋事故,也有在 換料時發生硼稀釋事故。這種事故由於進行得比較慢,糾正的辦法是當監測儀表發現異常時,可啟動緊急加硼系統,對冷卻劑緊急加硼。

原因

在核電站中,硼稀釋事故作為 RCC-P(法國壓水堆核島設計及建造規範)的二類事故,是中等頻率事故。

事故發生的原因有:

(1)操縱員人為錯誤地向一迴路注水;

(2)化學和容積控制系統或硼水補給系統故障導致向一迴路注水;

(3)蒸汽發生器二次側水或設備冷卻水系統的水通過破損管道進入一迴路;

(4)輕水或低硼水進入一迴路會導致硼稀釋,從而引入正反應性。事故的主要風險是偏離泡核沸騰(DNBR)和重返臨界。

分類

硼濃度低的液體而引起的,硼稀釋根據稀釋速率可分為快稀釋和慢稀釋兩種情況。在快稀釋事故中,會有大量的低硼濃度的水進人堆芯,屬於超設計基準事故(BDBA)。在慢稀釋事故中,硼濃度變化很慢,屬於工況二類事件(中等頻率事故),必須滿足二類工況的驗收準則,即:當達到規定的保護系統整定值時,保護系統能夠關閉反應堆,但在進行了必要的校正動作後,反應堆可重新投人運行。

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