需要了解的问题

需要了解的问题: 1填写不同[H+]离子浓度下对应的pH值，用箭头标明酸性和碱性变化趋势,各列举一种核电站常用的强酸、强碱、弱酸、弱碱;写出pH值。 [H+]浓度mol/L 10-0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH 酸性增强 碱性增强 强酸：盐酸 弱酸：硼酸 弱碱：氨水 强碱：氢氧化钾 计算公式：pH=－lg[H+] 补充 酸、碱和盐的含义。 1) 酸——在水溶液中电离后生成的阳离子都是氢离子(H+)的化合物称为酸。如盐酸(HCl)，硫酸(H2SO4)等； 2) 碱——在水溶液中电离后，生成的阴离子都是氢氧根离子(OH－)的化合物称为碱，如，氢氧化钠(NaOH)，氢氧化锂(LiOH)等； 3) 盐——由金属离子(包括铵离子)和酸根相结合的化合物称为盐，例如氯化钠(NaCl)，碳酸钠(Na2CO3)等。 举例: pH<0 37%浓盐酸, 12mol/L pH>14 30%氢氧化钠 10mol/L 2.什么是电导率？单位是什么 电导率K是衡量溶液导电能力的物理量，相当于溶液中两个电极的横截面积为1 cm2， 极间距为1 cm所测的电导。电导率的常用单位是s/cm（西门子/厘米）、µs/cm（微西门子/厘米）。 3.电导率K与pH反映的溶液中的离子浓度有何区别 电导率K与pH都与溶液中的离子浓度和温度有关，但区别在于pH值只与[H+]浓度、溶液的温度有关；而电导率则主要取决于溶液中各种离子的浓度，同时与离子的类型和溶液的温度有关。 4.在核电厂监测和控制电导率有何重要性 核电厂监测和控制电导率在化学控制的重要作用： (1) 监测和控制除盐水系统混床出口水的电导率，确保补水水质； (2) 监测和控制蒸汽发生器排污水的电导率，可监测排污效率； (3) 监测和控制凝结水电导率，用于判断是否有海水泄漏进入二回路； (4) 定子冷却水有绝缘性能要求，必须保持电导率非常低； (5) 监测和控制净化系统离子交换柱流出液的电导率，确保净化效率。 5.水质控制参数中总溶解固体代表什么意义 总溶解固体是指溶液中的可溶性物质的总量，为一定量的水样经分离悬浮固体后的滤液，通过蒸发，干燥所得的残渣重量。 补充: 田湾核电还采用了测透光率的来监督补水、停堆换料等水质。 6.什么是阳极腐蚀 电位较负的金属或合金与电位较正的金属或合金构成原电池，电位较负的金属或合金作为阳极而被腐蚀，称为阳极腐蚀。 7.什么是阴极保护 阴极保护就是以某种方式在被保护金属构筑物上施以足够的阴极电流，通过阴极极化使金属的电位负移，从而使金属腐蚀的阳极溶解速度大幅减小甚至完全停止。 阴极保护分为外加电流法和牺牲阳极法。 举例：海水取水口管道、冷却水旋转滤网焊锌块牺牲阳极法，家里用的自来水管道表面镀锌也是牺牲阳极法。 8.什么是应力腐蚀破裂,有何危害 处于应力状态下的金属材料，在特定的腐蚀介质中，由于发生局限于合金内某种显微路径的阳极溶解（腐蚀）而导致破裂的现象（通常以SCC表示，可分为晶间型和穿晶型。） 应力腐蚀破裂是在应力远低于材料屈服极限，弱腐蚀介质环境就可能引起的腐蚀现象，其危害在于突发性，没有变型预兆突然断裂，容易造成严重事故。 补充：金属腐蚀 1）按作用性质分类：化学腐蚀和电化学腐蚀。 2）按腐蚀形态分类：均匀腐蚀（或称全面腐蚀）和局部腐蚀。 局部腐蚀可分为：电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、氢脆、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀。 9.为什么会发生氯离子应力腐蚀 (1) 氯离子(Cl－)能进入金属氧化物保护膜，破坏保护模的完整性，裸露的金属新表面与未破裂的氧化物膜构成电位差，新表面成为阳极而优先溶解，加速腐蚀过程； (2) 氯化物在传热表面或结构缝隙处浓缩，氯化物的水解引起酸性环境，加速材料的电化学腐蚀过程； 在含氧较高的高温水中可大大增加氯离子应力腐蚀的几率。 补充：应力腐蚀要素 1）敏感的材料； 2）处于拉应力状态； 3）特定的介质环境； 4）经过一定的时间。 9.为什么会发生碱性应力腐蚀 碱性应力腐蚀发生的条件： (1) 有一定量的游离碱(如NaOH)； (2) 存在局部的蒸发和浓缩； (3) 金属内部有接近屈服点的应力。 在上述这些条件下，局部浓缩液中的NaOH能与管壁的Fe3O4氧化膜发生反应，对不锈钢能生成HFeO2－，而对于镍基合金则生成HNiO2－。并且当过量的应力集中在金属表面缺陷处时，会形成晶间或穿晶腐蚀裂纹，并使裂纹进一步扩展。 10.简单描述电化学的腐蚀过程。 电化学腐蚀的实际过程如下： (1) 金属的阳极溶解，金属离子进入电解质溶液； Me→Men++ne (2) 电子从阳极（金属表面）流向阴极发生共轭阴极反应，阴极可以是另一个表面或同一 金属的不同区域。 2H++2e→H2 或O2+4e+2H2O→4OH－ 11.简述防腐的措施及核电站运行期间防腐的基本手段。 为抑制和避免腐蚀，原则上采取以下措施： (1) —从工艺和结构上考虑防腐问题，如焊接方式选择、异种材料的连接、避免死角等； (2) 材料和加工—根据使用的环境选择不同的耐腐蚀材料和不同的加工工艺。（如热处理消除材料热应力、焊接时尽量避免热影响区对材料的敏化，消除加工残余应力，选择合理的工作应力，有效的表面处理（如电抛光、喷丸处理）等；） (3) 介质—改善介质条件，特别是控制O2、Cl－、F－的含量，采用缓蚀剂以及净化水质； (4) 电化学—如阴极保护等； (5) 维护保养—如防腐层的维护与维修、保护介质的质量保证和补充等。 一旦核电站建成，反应堆投入运行，介质的控制是防腐的最基本手段。 12.请列举出一回路冷却剂化学特性变化的原因 (1) 腐蚀；腐蚀是一个重要因素，腐蚀产物进入一回路。它取决于材料的特性、温度、水中溶解氧的含量、Cl－、F－、pH值等； (2) 冲蚀； (3) 燃料包壳破损裂变产物进入水冷却剂中； (4) 水的辐照分解； (5) 硼的10B(n、α)7Li反应形成锂改变了pH值。 举例：树脂捕集器失效，树脂进入回路，引起TOC（总有机碳）升高。 13.简述一回路冷却剂中影响材料腐蚀的几个主要指标的腐蚀作用机理 冷却剂中影响腐蚀的因素主要是O2、Cl－或F－的含量以及pH值，它们对腐蚀的影响如下： 1)O2——O2一方面能促进生成具有保护作用的钝化膜，另一方面又能加速原电池中的吸氧腐蚀速度，总的来说氧起到加速腐蚀的作用。 2)Cl－（或F－）——介质中存在Cl－（或F－）时，Cl－（或F－）很容易吸附在氧化物钝化膜上，并穿透钝化膜，破坏其完整性，裸露的金属成为腐蚀原点。腐蚀原点将形成铁腐蚀产物，造成Cl－局部浓缩，在腐蚀点形成局部酸性环境而加速腐蚀。 由于pH值反映H+含量，它影响金属的溶解动力学和电化学反应，因此pH值越低则腐蚀过程越容易进行。但过高的pH会发生苛性应力腐蚀的危险。 14.试述田湾核电厂正常运行时，一回路冷却剂诊断值和控制值。 诊断值：pH 5.8～10.3 NH3 ≥ 5.0mg/L Fe≤ 0.05 mg/L F－≤ 0.1 mg/L NO3－≤ 0.2 mg/L TOC（总有机碳）≤ 0.5 mg/L SO42-≤ 0.1 mg/L 控制值：Cl－≤ 0.1 mg/L 溶解氧≤ 0.005 mg/L 溶解氢2.25～4.5 mg/L 总碱金属离子浓度（取决于硼酸浓度） 15.田湾核电站一回路冷却剂和燃料水池在“冷态”、“停堆检修”、“换料”时的水质。 pH≥ 4 硼酸浓度16～20 g/L Cl―≤ 0.15 mg/L F―≤ 0.15 mg/L Fe≤ 0.05 mg/L TOC(总有机碳)≤ 0.5 mg/L 透光率>95% 16.为什么要控制一回路冷却剂pH值,有何优点 因为冷却剂中溶有硼酸，故呈弱酸性，如果反应堆在弱酸性介质条件下运行，会对敏感的燃料包壳、蒸汽发生器传热管等金属材料产生腐蚀。采用碱性添加剂中和，可控制其pH值，降低材料腐蚀速率。正常运行时pH的变化在5.8～10.3。 17. 田湾核电站是如何控制反应堆冷却剂pH值 田湾核电站pH的控制是通过控制KOH的浓度来实现。正常运行时KOH浓度为0.03～0.55 mmol/L范围。另外，氨对pH值也有部分贡献。一回路冷却剂要求氨浓度大于5 mg/L。 18.采用KOH和氨水这种碱化工艺的主要优点是什么 （1） 可以使一回路水化学工况在较高的pH条件下运行，不会增加锆合金的腐蚀，但可降低蒸汽发生器不锈钢传热管的腐蚀速率。而Li偏高则会引起锆包壳腐蚀（Li离子半径比K离子半径小，穿透能力强），这也是采用LiOH作为控制剂难以再提高pH值的重要原因。 （2） 氨辐照分解产生氢，不需要加氢工艺系统。 （3） 冷却剂净化采用NH4－K离子交换柱，具有缓冲性能，能稳定冷却剂中的钾浓度。 在反应堆冷却阶段，由于氨在低温下电离度大，使冷却剂处于较高pH值，降低了腐蚀速率。控制腐蚀产物向有利的方向迁移和减少腐蚀产物的活化，即控制腐蚀产物从堆芯向堆外转移，其原理是依据铁的氧化产物在高pH条件下的溶解特性，从较高温度表面转移到较低温度表面，减少氧化产物在燃料包壳表面沉积。 19.一回路冷却剂中添加KOH有何缺点 主要缺点： (1) KOH是强碱，易在流动死区造成局部浓缩，加快材料的苛性腐蚀； (2) 天然K中含6.7 %的41K，41K在中子场中辐照，易吸收中子生成42K的放射性同位素(T1/2=12.6 h)，对冷却剂放射性略有增加。 20.正常运行时为什么要控制冷却剂中氢浓度,在不同工况下，反应堆冷却剂中氢浓度为多少 反应堆冷却剂中氢浓度的选择在于： (1) 足以中和由于辐照分解产生的氧，抑制水的辐照分解, 以防止腐蚀； (2) 浓度不宜高，以避免对燃料锆包壳造成氢脆的危险。 正常运行时，田湾核电站溶解氢浓度控制在2.25～4.5 mg/L，保证反应堆运行处于良好的水化学工况。 反应堆开盖时（T<120℃），氢浓度控制在 <5 mg/L。 21.田湾核电站如何控制一回路冷却剂中氢的浓度 田湾核电站是通过控制氨浓度NH3 ≥ 5.0mg/L来达到控制氢浓度的目的，利用氨辐照分解产生氢来维持一回路冷却剂中溶解氢的浓度。 22.一回路冷却剂中氟离子对锆合金会造成哪些影响,冷却剂中氟的可能来源 氟的穿透能力很强，微量的氟都会显著增加锆合金的腐蚀速率和吸氢量，氟会削弱锆包壳表面氧化保护膜对氢穿透的防护作用，氟和水汽共同作用，将加速辐射状缺陷的形成。 氟可能来自某些密封材料（如聚四氟乙烯）、也可能因燃料元件制造厂对元件包壳表面用氢氟酸处理后漂洗不干净、添加到冷却剂中的化学试剂含有的杂质及补水中的杂质等。 23.田湾核电站正常工况下，怎样控制和调节冷却剂中的钾浓度,控制范围是多少 田湾核电站pH控制剂为KOH和氨，使反应堆冷却剂中总碱金属浓度（主要为K，其它为Li、Na）和硼酸浓度满足一回路水化学工况的正常运行区。 补充：正常运行Li+Na+K的浓度范围为0.03-0.55mmol/L，1.2-22.5mg/L。 24.为什么要控制反应堆冷却剂的氧含量 氧本身是一种很活泼的腐蚀元素，且它还是其它元素浸蚀钢材的催化剂。除了上述均匀腐蚀外，氧还可能导致晶间应力腐蚀。氧的危害在于它和氯或氟的共同作用造成不锈钢应力腐蚀破坏，高氧浓度（>0.1 mg/L ）导致： (1) 增加一回路的腐蚀活化产物； (2) 增加在燃料棒表面的沉积物； (3) 增加燃料棒包壳锆合金的腐蚀； (4) 增加了在蒸汽发生器传热管出现选择性腐蚀的可能性。 因此要控制反应堆冷却剂的氧含量。 25.如何控制反应堆冷却剂中的氧含量 (1) 在一回路升温期间（<120℃）添加联氨进行化学除氧； (2) 功率运行时，向冷却剂中添加规定量的氨水, 氨辐照分解后产生氢气, 氢还原冷却剂中的氧, 抑制水的辐照分解。通过控制一回路冷却剂中溶解氢的浓度，达到控制氧的目的。 26.联氨作为除氧剂有哪些优点,其机理是什么 具有下述优点： (1) 不向堆水中引入固体物质； (2) 由于金属表面的吸附催化作用，联氨与氧在金属表面的反应很迅速。 联胺属全挥发添加剂，理论上它不会引入其它杂质，是目前比较流行的添加剂，主要机理是： (1) 作为化学除氧剂，除去溶解氧，N2H4+O2=N2+2H2O； (2) 作为还原剂，改变氧化物特性，生成致密保护膜，降低材料腐蚀速率，特别是在金属表面氧化保护膜受到破坏时，由于催化作用，产生的活性氢可迅速起到还原作用Fe2O3+N2H4＝Fe3O4+N2+2H2O； (3) 过剩的联胺分解产生氢还原性气体。 27.一回路冷却剂中的控制参数超标时通常采取什么措施 (1) 核查补水水质； (2) 隔离或改换补水源； (3) 检查净化系统离子交换床的运行和净化效率； (4) 检查是否有异物进入回路（如树脂泄漏等）； (5) 保证合适的下泄流量。 28.反应堆冷却剂系统哪些化学指标是连续监测的,化学实验室主要检测哪些参数 连续监测的有： (1) 硼浓度； (2) 水中H、O、Cl、pH、Na、Si、电导率等。 实验室监测的有：B、K、Li、Na、C1－、F－、SO42－、Si、Ca、Mg、Fe、Cu、NH3、pH、TOC、透光率、及总α、β活度、γ谱测定等。 补充：田湾化学实验室功能设计 双围墙内9个功能实验室，分布在UKA UKC UYA UQA 水、气、油、放化，51间实验室 29.监测一回路硼浓度的变化采用什么方法 (1) 在线硼表的连续监测--显示硼浓度变化趋势，利用硼浓度与中子吸收在一定范围内成线性关系。硼表内有一个钚铍中子源发出稳定的中子束，当硼溶液通过流通池时，硼－10吸收 中子，由探头测得中子束的减弱而得到硼的浓度值。 (2) 实验室取样分析—采用手工滴定或自动电位滴定仪可得到硼浓度准确值。 补充：硼－10在天然同位素的丰度约19.6％，不同国家、地区有差异。 30.有机物进入反应堆系统有何危害 有机物进入反应堆系统，会造成TOC（总有机物含量）超标，且由于受到热和辐照作用而分解，生成低分子的有机酸及一些无机酸，引起冷却剂电导率增加和pH值降低，增加一回路结构材料和燃料棒包壳的腐蚀。 31一回路冷却剂可能受到污染，主要污染源是哪些 污染来自以下几个方面： (1) 补给水中的杂质； (2) 化学添加剂不纯； (3) 燃料元件包壳破损，裂变产物进入冷却剂，以及燃料元件包壳表面在制造过程中的污染； (4) 辐照效应； (5) 一回路的材料的腐蚀和冲蚀产物