Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки аэс

, Л.Б.Кузьр. Управлерудованиемиздат, 1985 АЦИИ ИОНООБОЙ ОБЕССОЛИИ СИСТЕМЫ ЭСочистки водных нерации отрабо 4 00ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(21) 4948337/26 (22) 21.05,91 (46) 15.01,93. Бюл, М 2 (71) Всесоюзный государственн исследовател ьский, проектно-к. ский и изыскательский "Атомэнергопроект" (72) А.Ю.Михайлов, В,П.Ремез менко, В.С.Новиков и Б.А,Жуков (56) Герзон В.ММамет А,П. и д ние водоподготовительным обо и установками, М,: Энергоатом с 40(54). СПОСОБ РЕГЕНЕР МЕННОЙ СМОЛЫ БЛОЧ ВАЮЩЕЙ УСТАНОВ КОНДЕНСАТООЧИСТКИ (57) Использование: для теплоносителей, при рег Техническое решение относится к очистке водных теплоносителей, а именно к устройствам и способам регенерации отработанных ионитов систем конденсатоочисти атомных станций (АЭС).Известен способ регенерации ионообеменной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки АЭС, включающий перегрузку смеси отработав.шего ионита из фильтров смешенного действия в фильтр-регенератор катионита, гидравлическое разделение смеси накатионит и анионит, перегрузку анионита в фильтр-регенератор анионита, восстановление и промывку в фильтрах-регенераторах катионита и анио нита путем последовательного пропуска первоначально элюирующих растворов, соответственно кислоты и щелочи,а затем обессоленной воды, раздельный отвод из фильтров-регетанных ионитов систем конденсатоочистки АЭС. Цель: повышение экономичности и обеспечение радиационной безопасности. Сущность изобретения; элюат катионита перед его смещением с элюатом анионита предварительно фильтруют путем его пропуска через слой сорбента, селективного к ионам цезия, и прекращают фильтрацию при достижении концентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрации, Положительный эффект; способ позволяет снизить затраты на спецводоочистку, что повышает его экономичность, а также позволяет обеспечить радиационную безопасность обслуживающего персонала путем снижения до требуемых значений концентрации вредных компонентов в стоках установки, 2 табл. 2 ил,нераторов первоначально элюатоз анионита и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате последнего; а затем промывочных вод, последующей смещение первоначально элюатов, а затем промывочных вод, подачу и выдержку смеси последних в баке контроля радиоактивности, перегрузку промытого катионита и смещение его с анионитом в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси анионита в фильтре - регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси ионита в фильтр смешенного действия,Известный характеризуется недостаточной экономичностью и не удовлетворяет современным требованиям радиационной безопасности, ввиду того что при попадании радионуклидов(цезий - 134, цезий 137 кобальт - 60 и марганец - 54) из первого контура АЭС к паротурбинный контур, а за 178752610 воды. Ктрубопроводу 14 посредством линии 19 с размещенными на ней задвижкой 20 и 15 насосом дозатором 21 подключен бак 22 20 30 35 45 тем в конденсатнь 1 й тракт требуется подавать отмывочные стоки на спецводоочистку(СКВО - 3), что требует дополнительных за трат, удорожает установку и не обеспечивает требуемой безопасности, 5Целью изобретения является повышение экономичности и безопасности.Поставленная цель достигается тем, чтов способе регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системь( "- ко%денсатоочистки АЭС,включающем перегрузку смеси отработавшего ионита из Фильтров смешенного действия в фильтр - регенератор катионита,гидравлическое разделение смеси на катионит и анионит, перегрузку анионита вфильтр-регенератор анионита, восстановление и отмывку в фильтрах-регенераторахкатионита и анионита путем последовательного пропуска первоначально элюирующихрастворов, соответственно кислоты и щелочи, а затем обессоленной воды, раздельныйотвод из фильтров-регенераторов первоначально элюатов анионита и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате 2последнего, а затем промывочных вод, последующее смешение первоначально элюатов, а затем промывочных вод, подачу ивыдержку смеси последних в баке контролярадиоактивности, перегрузку промытого катионита и смещение его с анионитом вфильтре-регенераторе анионита и подачурегенерированной смеси ионита в фильтрсмешенного действия, согласно предполагаемого изобретения, элюат катионита перед его смешением с элюатом анионитапредварительно фильтруют через слой сорбента, селективного к ионам цезия и прекращают фильтрацию при достиженииконцентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрацииэлюирующего раствора,По сравнению с известным способомрегенерации ионообменных смол заявляемый способ позволит снизить затраты наспецводоочистку, что повь 1 шает его экономичность, а также обеспечить радиационную безопасность обслуживающегоперсонала путем снижения до требуемыхзначений концентрации вредных компонентов в стоках установки,На фиг. 1 представлена схема установки, реализующей способ; на фиг. 2 - графикизмененияконцентрации кислоты в элюате 5фильтра-регенератора катионита.Установка содержит установленные втракте 1 конденсатоочистки электромагнитный фильтр 2 (ЭМФ), группу 3 фильтровс мешен ного действия (Ф СД), подкп юченные трубопроводами 4 и 5 через задвижки 6 и 7 соответственно с трактом 1 конденсатоочистки и трубопроводами 8 через задвижки 9 с системой регенерации ионообменной смолы, содержащей в свою очередь фильтррегенератор 10 катионита и соединенный с ним трубопроводом 11 с задвижкой 12 фильтр-регенератор 13 анионита. К фильтру - регенератору 10 катионита и фильтрурегенератору 13 анионита через соответствующие трубопроводы 14 и 15 с размещенными на них задвижками 16 и 17 подключена линия 18 подачи обессоленной запаса кислоты. К трубопроводу 15 посредством трубопровода 23 с установленными на них задвижкой 24 и насосом 25 подключен бак 26 запаса щелочи. На выходе фильтр-регенератор катионита 10 и фильтр-регенератор 13 анионита соединенц посредством трубопроводов 27 и 28 со смесительным баком 29 и с баком 30 контроля радиоактивности,На трубопроводе 27 и 28 установленц запорные органы 31 и 32, причем на выход ном трубопроводе 27 фильтр - регенератора 10 катионита предусмотрен байпас 33 с размещенными на них запорными органами 34 и фильтр 35 со слоем сорбента, селективного к ионам цезия, На упомянутом трубопроводе 27 до места врезки в него байпаса 33 установлен концентратомер 36, соединенный через блок 37 управления и импульсные линии 38 с эапорными органами 31 и 34 В обьеме фильтра-регенератора 10 предусмотрены среднее распределительное устройство 39, разделяющее обьем фильтра-регенератора 10 на зону 40 анионита и зону 41 катионита; Трубопровод 27 соединен линией 42 с задвижкой 43 с линией 18.Способ осуществляется следующим образом. Продукты коррозии и радионуклиды,в основном ионы цезия, кобальта и марганца, по конденсатному тракту попадают в блочно-обессоливающую установку БОУ), где конденсат последовательно очищается от механических примесей на ЭМФ 2 и в одном из Ф СД 3, предварительно загруженный смесью катионита и анионита. На чертеже условно показаны три фильтра смешенного действия, один из которых (например, левый) находится в работе, второйопорожнен, а третий в резерве. При истощении фильтрующего материала ФСД восстанавливают способность в узле выносной регенерации, Перегрузка ионитов в фильтры - регенераторц 10 и 13 и обратно в один из ФСД 3 осуществляютпневмогидротранспортом, При этом отработанный материал (отработавшая смесь анионита и катионита) перегружается из левого (рабочего) ФСД 6 в фильтр-регенерэтор 10 катионита (ФРК), а в это время во второй, опорожненный до этого ФСД 6, загружается отрегенерированная смесь катионита и анионита из фильтра-регенератора 13 анионита (ФРА), а третий фильтр, находящийся до этого в резерве в загруженной и отрегенерированной смесью катионита и анионита, включается в работу БОУ, Включение ФСД 3 в операции перегрузки, загрузки смеси анионита и катионита, а также в работу БОУ осуществляется посредством открытия и закрытия.задвижек 7, 5 и 9,Перегруженная в ФРК 10 отработавшая смесь анионита и катионита подвергается гидравлическому разделению ионитов подаваемой по линии 18 при открытых задвижках 43 и 16 в нижнюю ФРК 10 водой, при этом последняя проходит снизу вверх по ФРК 10 со скоростью 10-15 м/час и отводится из цикла, а смесь ионитов разделяется, причем анионит, как более легкий, поднимается вверх, а катионит опускается вниз. Для получения четкой границы раздела ионитов скорость промывающего потока воды в процессе разделения снижается плавно, примерно на 20 оь за 2 минуты, Граница раздела ионитов находится на уроЬне размещения среднего распределительного устройства 39,Далее в процессе регенерации ионитов производят перегрузку анионита из зоны 40 ФРК 10 в ФРА 13. При этом задвижка 43 закрывается, а задвижки 12 и 16 открываются, и анионит водяным потоком, подаваемым по линии 18, трубопровод 14 при открытой задвижке 16 через среднее распределительное устройство 39 в зону 40 ФСД 10, отводится по грубопроводу 11 с открытой задвижкой 12 в ФРА 13, В этом режиме задвижки 17, 20 и 24 закрыты.После перегрузкианионита в ФРА 13 начинают раздельную регенерацию(восстановление) ионитов пропуском через их слои элюирующих растворов: катионита путем пропуска через ФРК 10 раствора кислоты (например 5-6 оф-ного раствора азотной кислоты) и анионита путем пропуска через ФРА 13 щелочи(4-5 о-ный раствор). В этом режиме задвижки 12,16,17 и 43 и эапорный орган 31 закрыты, а задвижки 20, 24, 32 и запорные органы 34 открыты. Необходимая концентрация кислоты и щелочи в элюирующих растворах поддерживается изменением их подачи соответственно из баков 22 и 26 насосами-дозаторами 21 и 25. При пропуске элюирующего раствора кислоты через ФРК 10 происходит замещение ранее сорбированных слоем катионов на ионы водорода, В свою очередь, десорбированные вэлюат из верхней части слоя катионы могут5 вытеснять катионы другого сорта в нижнейчасти слоя в соответствии с селективностьюионита к рассматриваемым катионам и ихконцентрацией в ионите. Поэтому радионуклиды, содержание которых на несколько10 порядков меньше, чем остальных примесей,будут вытесняться из слоя как под действием кислоты, так и под действием образующихся солевых компонентов раствора . Впроцессе регенерации из - за вытеснения в15 начальный период оставшейся в слое водыи образования соли из кислоты в последующий период, в элюате концентрация нарастает постепенно от нуля до максимума, азатем постепенно снижается за счет разбав 20 ления оставшейся в контуре кислоты отмывочной водой. Максимум концентрациикислоты в элюате равен концентрации этойкислоты в регенерационном растворе. Этоозначает, что в этот момент основная часть25 катионов, в том числе и рассматриваемыхрадионуклидов, перешла в элюат, Поэтомупосле достижения в элюате максимальногозначения кислоты нет необходимости егообработки с помощью сорбейта,30 После прохождения элюирующих растворов кислоты и щелочи соответственКоФРК 10 и ФРА 13, а элюата раствора кислоты и через фильтр 35, элюаты растворовсмешиваются в смесительном баке 29 и под 35 аются в бак 30 контроля радиоактивности, ав случае удовлетворения требованиям без. опасности сбрасываются в сточную канализацию.Далее после процесса раздельной реге-40 нерации ионитов производят их отмывкуобессоленной водой, при этом задвижки 20и 24 закрываются, а 16 и 17 продолжаютоставаться открытыми. В процессе отмывкиконцентрация кислоты в элюате, отводимом45 иэ ФРК 10, изменяется и измеряется концентратомером 36, При достижении концентрации кислоты, например серной, вэтом элюате (отмывочной воде) ФРК 10 начальной концентрации (для указанного при 50 мера - 1,5весовых), фильтрацияуказанного элюата (отмывочной воды) прекращается, при этом блок управления полиниям 38 дает сигнал на закрытие зэпорных органов 34 на байпасе 33 и открытии55 запорного органа 31. В этом случае отмывочная вода ФРК 10 поступает на смешениес элюатом (отмывочной водой) ФРА 13 минуя фильтр 35 по трубопроводу 27 черезоткрытый запорный орган 31. Регенерированный и отмытый катионит из ФРК 10 пе 1787526регоужается в ФРА 13, где смешивается санионитом, после чего смесь подается в свободный (опорожненный) ФСД 3, а в ФРК 10подается подлежащая регенерации смесьанионита и катионита из отработавшего 5ФСД 3, после чего цикл повторяется.Пример осуществления способа.Кислый регенерационный раствор, образовавшийся при регенерации серной кислотой отработанного катионита одного из 10ФСД БОУ 3-го блока, отбирали через двепробоотборные линии с суммарным расходом 0,786 м /час в 200-литровые емкости.Всего за время регенерации было отобрано655 л раствора. Параллельно отбору определены содержание серной кислоты и активность в регенерационном растворе, Крометого, так как активность проб была низкой,была составлена интегральная проба исходного раствора. 20Собранный регенерационный растворпереносился в 200-литровую расходную емкость и из нее пропускался через колонку ссорбентом.При проведении испытаний использовалась стеклянная колонка сечением 2 смзи высотой 70,0 см, Высота загрузки сорбента составляла 50 см, Скорость фильтрования- 12,5 м/ч. Всего было пропущено 520 лраствора, что соответствует 5200 колоночным объемам.В конце фильтрации была отобранапроба фильтрата и анализировалась на содержание радионуклидов.Пробы для проведения у - спектрометрирования концентрировались упариванием,Результаты испытаний приведены втабл.1 и 2,Характеристика регенератора. 40Содержание кислоты в растворе, образовавшемся при регенерации серной кислотой отработанного катионита одного изФСД БОУ 3-го блока меняется в зависимости от объема пропущенного регенерационного раствора, йроходя через максимум,соответствующий значению 1,5.Основная масса радионуклидов цезия икобальта, определенная с точностью проведеннь 1 х у - спектрометрических измерений, десорбировалась из смолы в период,соответствующий нарастанию концентрации кислоты в регенерате в интервале (0,2- 1,5);4Сорбент "ФЕЖЕЛ" эффективно извлекает радионуклиды цезия и кобальта из кислых регенераторов БОУ.Реализация предлагаемого способа регенерации ионообменной смолы БОУ позволит сократить объем активных стоков, подвергающихся переработке, отверждению и захоронению, снизить дозовые нагрузки обслуживающего персонала, уменьшить активность сбросов в окружающую среду не подвергающихся специальной обработке. Формула изобретения Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы кондесатоочистки АЭС, включающий перегрузку смеси отработавшего ионита из фильтров смещенного действия в фильтр-регенератор катионита, гидравлическое разделение смеси на катионит и анионит, перегрузку ан ион ита в фильтр-регенератор анионита, восстановление и промывку в фильтрах-регенераторах катионита и анионита путем последовательного пропуска первоначально элюирующих растворов соответственно кислоты и щелочи,а затем обессоленной воды, раздельный отвод из фильтров-регенераторов первоначально анионита и катионита с контролем концентрации кислоты в элюате последнего, а затем промывочных вод, последующее смешение первоначально элюатов, а затем промывочных вод, подачу и выдержку смеси последних в баке контроля радиоактивности, перегрузку промытого катионита и смешение его с анионитом в фильтре-регенераторе анионита и подачу регенерированной смеси ионита в фильтр смешенного действия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности способа и обеспечения его радиационной безопасности, элюат катионита перед его смешением с элюатом анионита предварительно фильтруют путем его пропуска через слой сорбента, селективного к ионам цезия, и прекращают фильтрацию при достижении концентрации кислоты в элюате, соответствующей уровню начальной концентрации, 1787526 Таблицамиектор М,Т Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 25 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5