«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Атомная энергетика

Передовые технологические решения в области ядерной энергетики и безопасности

Система мембранной очистка воды бассейнов выдержки отработавших ТВС от нерастворимых продуктов коррозии и механических примесей

Высокая удельная активность воды, низкая прозрачность и значительные объемы бассейнов выдержки создают потенциальную радиационную опасность обслуживающему персоналу, населению и окружающей среде. Цель проекта – cоздание системы мембранной очистки на основе фильтрующих элементов с наноструктурными мембранами, обеспечивающих очистку воды бассейна выдержки отработавших ТВС от нерастворимых продуктов коррозии и механических примесей с тонкостью 0,1-0,2 мкм.

Актуальность

  • По существующим нормам водно-химического режима, для большинства АЭС прозрачность воды в бассейне выдержки (БВ) должна составлять не менее 95 %. На сегодняшний день наиболее характерным отклонением от норм ВХР является снижение прозрачности воды в БВ ядерного топлива до 70-86 %, обусловленное накоплением илистых отложений на дне и стенках БВ, что затрудняет перегрузку ядерного топлива.
  • Также в последние годы наблюдается рост удельной активности воды в БВ (до 2,5·10–3 Ки/л при норме 10–5), обусловленный потерей целостности части труб чехлов отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) и коррозии топливной композиции с выносом растворимых радионуклидов.

Указанные нарушения, прежде всего, связаны с недостаточной эффективностью проектных средств очистки воды бассейна выдержки, использующих органические ионообменные смолы, а также не возможностью удалять илистые отложения на дне и стенках БВ.

Высокая удельная активность воды, низкая прозрачность и значительные объемы бассейнов создают потенциальную радиационную опасность обслуживающему персоналу, населению и окружающей среде.

Назначение

  • Снижение потенциально опасной радиационной нагрузки бассейнов выдержки отработавших ТВС на обслуживающий персонал и окружающую среду.
  • Улучшение условий дистанционного обслуживания бассейнов выдержки отработавших ТВС рабочим персоналом за счет повышения прозрачности воды.

Главные преимущества

  • Наноструктурные мембраны должны обладать средним размером сквозных пор не более 0,2 мкм, толщиной не более 15 мкм и объемной пористостью не менее 10 об.%.
  • Фильтрующие элементы с наноструктурными мембранами обеспечивают прозрачность очищенной воды не менее 99,0%.
  • Конструкция самоочищающегося фильтра обеспечивает возможность проведения регенерации фильтрующих элементов с наноструктурными мембранами без разборки конструкции.

Создан макетный образец принципиально нового мембраного фильтроэлемента со следующими характеристиками:

  • производительность по очищаемой жидкости – 0,1 м3/ч;
  • максимальная температура фильтрации – 500 °С;
  • эффективность очистки от взвесей – 99,99%;
  • тонкость фильтрования – 0,1-0,3 мкм;
  • максимальный размер субзерна структуры мембран – 10 нм;
  • максимальная толщина мембраны – 15 мкм.

Область применения

В настоящее время в РФ находится в эксплуатации 31 энергоблок и 7 строятся, 4 блока в стадии вывода из эксплуатации. Для каждого из блоков предусмотрены проектом бассейны выдержки ОТВС с поддержанием заданного ВХР.

Текущая стадия разработки

Разработана технология плазмохимического синтеза радиационно стойких наноструктурных мембран с низкой адгезией к нерастворимым примесям, выполнен комплекс научно-технических работ.

Формы сотрудничества

Техническая кооперация, финансовые ресурсы.