Конденсат является основной составляющей питательной воды ядерных энергетических установок, поэтому значительная масса загрязнений в пароводяной тракт , так же как и ТЭС, поступает с ним. Одной из причин загрязнения конденсата являются присосы в вакуумную систему охлаждающей воды вследствие неплотностей в трубках конденсаторов. Второй причиной загрязнения является присос воздуха в конденсатосборники и всасывающие трубопроводы конденсатных насосов, реже в первой ступени подогревателей низкого давления, паровое пространство которых находится под вакуумом. Присос воздуха является основным источником загрязнения конденсата кислородом, что в свою очередь составляет главную причину коррозии трубок из медных сплавов.
Присос охлаждающей воды является главным источником загрязнения конденсата солями кальция, магния и натрия, хлоридами, сульфатами, силикатами, карбонатами и гуминовыми веществами. Количество загрязнений определяется составом охлаждающей воды и присосом, но даже при «разрешенной» жесткости конденсата 0,5 мкг-экв/л поступление кальция и магния в питательную воду на блоке мощностью 1000 МВт составляет более 50 г/ч.
Другой причиной загрязнения конденсата турбин является смыв продуктов коррозии (в основном окислов железа) с парового тракта ВВЭР. Загрязнение особенно велико при пуске блока. Содержание железа в первые часы после начала работы турбины доходит до 10 — 20 мг/л.
Лекции по теплотехнике и другим предметам, связанных с ТЭС и АЭС доступны по ссылке выше.
Третьей причиной загрязнения конденсата является коррозия материалов конденсатного тракта, в основном трубных пучков конденсаторов турбин и теплообменников системы регенерации. Для уменьшения поступления загрязняющих веществ в питательную воду с конденсатом турбин он должен подвергаться очистке на ионитных фильтрах.
Подпиточная вода подается на блок для компенсации пароводяных потерь. Подпитка второго контура двухконтурной АЭС производится обессоленной водой, загрязняющие вещества в которую могут попасть только в результате нарушения работы водоочистки: истощения ионитных фильтров последней ступени, попадания в обрабатываемую воду регенерационных растворов вследствие пропуска арматуры или ошибочных действий персонала. Основными загрязнениями являются ионы натрия и силикаты.
Подпитка первого контура крайне мала и не может быть существенным источником загрязнения.
Качество подпиточной воды в соответствии с ПТЭ должно быть таким, чтобы не ухудшать качество питательной воды. Подпитка, как правило, производится в конденсаторы турбин с целью дополнительной очистки подпиточной воды совместно с конденсатом.
Причины загрязнения питательной воды ядерных установок продуктами коррозии рассмотрены в главе Х. Основными загрязнениями являются окислы железа и меди, в меньшем количестве присутствуют соединений цинка, кобальта, хрома.
Вынос продуктов коррозии в воду находится в зависимости от скорости коррозии конструкционных материалов. Доля продуктов коррозии, перешедших в воду (вынос), зависит от материала корродирующей поверхности, содержания кислорода, температуры и рН среды, скорости движения теплоносителя и других факторов. После пуска блока слой ржавчины интенсивно размывается и окислы железа переходят в воду. Скорость выноса в этот период составляет 0,4 — 0,7 г/(м2*сут). В дальнейшем скорость выноса снижается в основном за счет уменьшения скорости коррозии.
Низколегированные стали в отношении выноса продуктов коррозии существенного преимущества перед углеродистой сталью не имеют.
Резко снижается вынос продуктов коррозии при подщелачивании воды. При рН=9 (питательная вода при аммиачно-гидразинном режиме) скорость выноса составляет примерно 0,003 г/(м2*сут), т. е. снижается на два порядка.
Объясняется это отчасти снижением скорости коррозии, но в основном образованием более прочной защитной пленки при работе оборудования в воде с повышенным рН. Напротив, при снижении рН ниже 7 вынос продуктов коррозии резко возрастает: примерно вдвое при рН = 5 и в 5…10 раз при снижении рН до 4.
Переход в питательную воду цинка, кобальта, хрома и никеля намного ниже, чем железа и меди. Им можно было бы пренебречь, если бы не значительная активация указанных элементов в активной зоне реакторов и образование активных отложений вне активной зоны.
Скорость выноса продуктов коррозии нержавеющей стали на порядок ниже, чем углеродистой. Объясняется это ее высокой коррозионной стойкостью. Наличие облучения не изменяет скорости выноса продуктов коррозии.
В воде первого контура реактора типа ВВЭР при вводе 12 — 18 г/л борной кислоты увеличивается вынос продуктов коррозии, причем с низколегированных сталей он ниже, чем с углеродистой, что связано с более высокой скоростью коррозии последней.
Для устранения этого влияния борной кислоты ее нейтрализуют добавлением щелочи и аммиака, при этом вынос продуктов коррозии снижается на два порядка и составляет около 7 мг/(м2*сут). Мал при этом и вынос продуктов коррозии нержавеющей стали 2 — 3 мг/(м2*сут). Скорость выноса продуктов коррозии циркония в воду первого контура реактора ВВЭР также мала и составляет 3 — 4 мг/(м2*сут).
Все продукты коррозии конструкционных материалов, перешедшие в питательную и циркуляционную воду, поступают в парогенераторы. Несмотря на то, что максимальное содержание продуктов коррозии в питательной воде наблюдается при пуске и в начальный период эксплуатации блока, основная масса загрязнений поступает в парогенераторы в период стационарной работы, когда содержание продуктов коррозии в питательной воде относительно мало. Объясняется это большой продолжительностью стационарной работы блока по сравнению с временем пуска.
При работе блока мощностью 1000 МВт и содержании продуктов коррозии в пределах нормы в парогенераторы в сутки поступает до 2,5 кг железа и до 0,5 кг меди.