本發(fā)明涉及核電站冷卻劑乏燃料箱加硼優(yōu)化設(shè)計(jì)防腐防爆，它關(guān)系核電站正常安全運(yùn)行，常受到嚴(yán)重腐蝕而造成的核事故及可怕的氫爆。所以建廠設(shè)計(jì)中都增強(qiáng)防腐設(shè)計(jì)，更關(guān)心防熔堆防氫爆設(shè)計(jì)措施。
核電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的化學(xué)控制目的有兩點(diǎn)：(1)限腐蝕；(2)放射性維持在規(guī)定限度。其實(shí)，還應(yīng)該有(3)抑制回路產(chǎn)生的氫氣和阻止氫氣爆炸。
反應(yīng)堆換料、乏燃料儲(chǔ)存不但要考慮放射性物質(zhì)的防護(hù)，還應(yīng)考慮元件、設(shè)備的防腐及水箱的安全及氫氣擴(kuò)散、泄漏。所以2011年日本福島核電站爆炸，主回路冷卻劑和乏燃料水池氫氣的產(chǎn)生及泄漏，是引起爆炸的主要原因，而未爆的2號(hào)機(jī)組大量注入硼酸。
冷卻劑、乏燃料水池產(chǎn)生的氫怎樣才能降低、如何使其不爆炸的安全設(shè)計(jì)予以極大的重視，正是本專(zhuān)利的宗旨。
背景技術(shù)：
由于冷卻劑系統(tǒng)和乏燃料水池、換料水池系統(tǒng)都是用水將其熱量導(dǎo)出去，同時(shí)形成純氫氣冒出，或產(chǎn)生氫爆。要從源頭阻止氫爆，已有技術(shù)極少，甚至有也沒(méi)起到應(yīng)有作用。
正如
本技術(shù)：
人申請(qǐng)的專(zhuān)利2014108205245(壓水堆非能動(dòng)安全的快 速有效設(shè)計(jì)措施)所述，要加中子吸收劑，而且是一種含硼量高的五硼酸鹽不是硼酸，才能真正達(dá)到核電安全非能動(dòng)快速有效設(shè)計(jì)措施。
反應(yīng)堆燒過(guò)后核燃料稱乏燃料，既有余熱又有少部分核反應(yīng)和強(qiáng)放射性裂變產(chǎn)物輻射源。所以乏燃料水池既要有吸收中子的物質(zhì)，又要有助去除熱量和防元件腐蝕及氫產(chǎn)生。然而過(guò)去的設(shè)計(jì)僅考慮去除余熱，大量冷卻水供應(yīng)而已。自然，冷卻劑和乏燃料水箱的水輻照、分解，產(chǎn)生的氫泄漏或冒出達(dá)到一定程度會(huì)爆炸是自然的。甚至向冷卻劑中再充氫，也沒(méi)有抑制氫的產(chǎn)生。所以化學(xué)控制的目的也應(yīng)該考慮如何不產(chǎn)生氫爆，并從氫爆源頭解決問(wèn)題。
另外，海水冷卻系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。其它冷卻水系統(tǒng)設(shè)備、管道嚴(yán)重腐蝕經(jīng)常維、更換，安全運(yùn)行和持續(xù)更換的經(jīng)濟(jì)成本成了大問(wèn)題。故有的采取管道腐蝕改造，內(nèi)壁噴涂熔融聚合物；有的添加含毒性大、價(jià)格高的有機(jī)聚合物造成二次污染，效果一般。所以防腐既是核電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題和安全運(yùn)行問(wèn)題，應(yīng)該重視的科研新課題。
早先設(shè)計(jì)在冷卻劑系統(tǒng)中加氫氣和氫氧化鋰，80-90年代皆又加h3bo3，硼酸是弱酸，其實(shí)對(duì)金屬長(zhǎng)期腐蝕是很?chē)?yán)重的；雖然加氫氧化鋰調(diào)ph值，還是產(chǎn)生了較多的氫氣，而專(zhuān)設(shè)的加氫系統(tǒng)再加氫，這不能不說(shuō)是加大氫泄漏，氫爆的一個(gè)原因。
1967年我國(guó)核動(dòng)力堆“緊急停堆”系統(tǒng)設(shè)計(jì)我考慮到了這一問(wèn)題，想用含硼高的一種五硼酸鹽代替硼酸，但國(guó)內(nèi)不生產(chǎn)。所以在重水堆中子屏蔽水中用重鉻酸鉀作防腐劑(因沒(méi)有五硼酸鹽)而測(cè)出大量氫氣。70年代末請(qǐng)北京化工廠研制出五硼酸鹽，才大量用在核動(dòng) 堆換料大檢修。然而施國(guó)治等人在高溫高壓臺(tái)架的硼酸水中腐蝕研究中，結(jié)論：沒(méi)有付蝕，，使用情況令人滿意(《核動(dòng)力工程》1982年12月)。12、24、50小時(shí)試驗(yàn)看不到腐蝕這是肯定的。
我們1980年陸上模式堆(196)元件檢測(cè)和1982年核動(dòng)力堆大檢修的“在役檢查”都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕，可能是沒(méi)有加硼酸的原因，所以運(yùn)行10年沒(méi)有腐蝕；可是加硼酸運(yùn)行10年產(chǎn)生全面腐蝕，有的部位嚴(yán)重腐蝕，維修、換件頻繁。引起人們極大重視，不得不采取措施，于是想用富集硼酸，用量大為減少，或好一些，但價(jià)格高幾倍，不能防腐蝕。
所以必須改變酸性中子吸收劑為堿性中子吸收劑。例如硼砂飽和液ph是9.5(實(shí)驗(yàn)值)和11.1(理論值)；而硼酸飽和液ph是4.7(實(shí)驗(yàn)值)和3.3(理論值)。可想硼酸儲(chǔ)罐及閥門(mén)的腐蝕，只有制成60立方，而硼鹽罐體積小若干倍。況且廢硼鹽后處理容易。
沒(méi)想到50年過(guò)去了，國(guó)內(nèi)外還是加硼酸的老傳統(tǒng)，例如2011年3月11日日本福島核電站氫氣爆炸后又檢測(cè)出福島2號(hào)機(jī)組廠房有氫氣還有核裂變氣體氙，于是向堆內(nèi)注入濃硼酸。
這時(shí)突然反思：不該加硼酸而應(yīng)加一種含硼高的硼酸復(fù)鹽，而且各個(gè)水冷卻系統(tǒng)都該加。既使達(dá)不到防氫爆目的，防腐的作用總是有益的。所以加硼系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種提高冷卻劑、乏燃料水池甚至海水冷卻系統(tǒng)防腐安全設(shè)計(jì)的便利、有效方法，不產(chǎn)生二次核污染的 加硼鹽方案
重要的是這種含硼高的硼鹽用量少，不會(huì)像使用硼酸產(chǎn)生腐蝕作用。且這一種硼鹽易去污易回收易處理；降低運(yùn)營(yíng)成本，提高機(jī)動(dòng)性。
正像本人申請(qǐng)2014108205245專(zhuān)利所說(shuō)：1967年選用的含硼高的防腐防氫爆的硼鹽國(guó)內(nèi)不生產(chǎn)，后來(lái)北京化工廠研制出，大量供應(yīng)我們?cè)?982年第一艘核潛艇換料大檢修時(shí)應(yīng)用，達(dá)到良好效果。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：
提高冷卻劑、乏燃料水池和海水冷卻系統(tǒng)防腐安全設(shè)計(jì)，包括乏燃料水池、換料水池、冷卻設(shè)備或元件本身的防腐安全，還要考慮系統(tǒng)泵、閥、管道防腐及使用壽命，對(duì)各工況、環(huán)境及特殊(部件)設(shè)備提供一種有效防腐措施：一種硼酸復(fù)鹽達(dá)到綜合效果，無(wú)公害、用量少、易去污回收優(yōu)點(diǎn)；使用廣泛的防腐方法，并能阻止氫爆的產(chǎn)生。若采用富集硼酸鹽，起碼用量比硼酸少5倍以上，60升的硼酸注罐(《華龍一號(hào)》福清核電站)可為10升。但是富集硼酸價(jià)格要貴幾倍，還是用硼酸復(fù)鹽合算。
提高冷卻劑系統(tǒng)，乏燃料水池、反應(yīng)堆換料水池防腐，提供有效防腐的硼酸復(fù)鹽復(fù)配法，以五硼酸鹽為主，或加防腐緩沖劑以調(diào)酸堿度，既可固體加入，也可配成溶液注入硼箱，使冷卻劑含硼5000～6000ppm。為防結(jié)晶堵管道，在硼水箱出液口高出箱底10-15cm，不要在箱底開(kāi)口。
提供海水冷卻系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備，泵、閥管道的防腐，硼酸鹽復(fù)配劑既可固體加入也可配成溶液，使海水冷卻水含硼1400～1600ppm，海 水冷卻水排出口海域不影響生物生長(zhǎng)。
為提高冷卻水系統(tǒng)(非海水)的防腐，提供有效防腐的硼酸復(fù)鹽含量要低些，配成含硼鹽為1500～2500ppm的冷卻水。
本發(fā)明具體實(shí)施方式：
冷卻劑、乏燃料水池、換料水池有效防腐設(shè)計(jì)具體實(shí)施方式為加入硼酸鹽復(fù)配法的五硼酸鹽，或加入防腐劑調(diào)ph，配成飽和溶液或過(guò)飽和溶液，使冷卻劑含硼5000-6000ppm。ph＝6.5-8.0；為防止形成結(jié)晶堵塞管道，制造水箱時(shí)出液口距箱底10-15cm距離，不要在箱底開(kāi)口。
海水冷卻水系統(tǒng)有效防腐設(shè)計(jì)，以五硼酸鹽固體或配成含硼1400～1600ppm的冷卻海水；乏燃料箱也含硼1400-1600ppm。
冷卻水系統(tǒng)(非海水)提供有效防腐的硼酸鹽復(fù)配中，以五硼酸鹽加入，使冷卻水含1500～2500ppm，ph＝.6.5～8.0。