بادرة الماء الثقيل مراقبة الكيمياء في مفاعلات كاندو

مياه ثقيلة في مفاعلات كندا: مؤسسة تصميم كاندو

وتمثل مفاعلات المياه الثقيلة المضبوطة في تصميم وحدة مكافحة المخدرات نهجا متميزا لتوليد الطاقة النووية، وهو نهج يعتمد على الخصائص الفريدة لأكسيد الديوتريوم (D2O) للحفاظ على الانشطار مع وقود اليورانيوم الطبيعي، خلافا لمفاعلات المياه الخفيفة التي تتطلب اليورانيوم المثرى، تحقق محطات CANDU الأهمية من خلال الاقتصاد النيوتروني الاستثنائي في المياه الثقيلة، الذي يعمل في نفس الوقت كمحرك ومفاعلات رئيسية.

وفي سفينة الكالاندريا، يبطئ الموصل سرعة النيوترونات التي يتم إطلاقها خلال فترات الانشطار إلى الطاقات الحرارية، مما يتيح تفاعلا متسلسلا مكتفيا ذاتيا مع الوقود الذي يحتوي على نسبة 0.71 في المائة فقط من اليورانيوم الإنشطاري - 235، ويحمل الماء الثقيل، من خلال نظام النقل الحرفي الأولي، حرارة من قنوات الوقود إلى مولدات البخار عند درجات حرارة تصل إلى 310 درجة مئوية.

إن كيمياء المياه الثقيلة ليست ممتلكات ثابتة بل متغيرا ديناميا يؤثر فيه المشغلون باستمرار، فكل من حقول الإشعاع، ومعدلات التآكل، وسلامة الوقود، وجرعة العامل يستجيب للظروف الكيميائية التي تحافظ عليها مديرة الاجتماع والمبردة، وفهم هذه العلاقات أمر أساسي لأي شخص مسؤول عن عمليات وحدة التنسيق، أو الصيانة، أو إدارة الأسطول.

لماذا تحكم الكيمياء تحدد نجاح عمليات المكافحة

وتواجه المياه الثقيلة داخل مفاعل تشغيلي بيئة تختلف عن أي سوائل صناعية أخرى، إذ يُنتج عن هذا الإشعاع من مادة غاما ونيوترونات بمعدلات الجرعات تتجاوز 106 كيلوغرامات في الساعة، أن يقسم جزيئات الـ دي2 أوكسيدات ذاتية إلى أجزاء رديئة: ذخائر ديتريكسل، وذرات ديوتيروم (NOC)، وكهرباء ملتية، ومنتجات من الجزيئية من بينها مادة الأوكسيد الديوكسجين (D2).

وكانت نتائج سوء مراقبة الكيمياء قابلة للقياس ومكلفة، حيث أن رواسب منتجات الكوروزون، أو تكتل على حوافظ الوقود، مما أدى إلى خفض كفاءة النقل الحراري وزيادة درجات حرارة الوقود، وعندما تمر هذه المنتجات التآكلية عبر مناطق الصبغة الأساسية، تحول النشوء النيوترونات إلى أنواع مشعة مثل الكوبلت - 60 (الأشعة النصفية - 5-27 سنة)

وتُحقق الإدارة الكيميائيـة المتشددة فوائد متعددة تعزز بعضها البعض:

• حماية وقود الزركونيوم وقود العجلات وأشرطة الضغط ضد التآكل العقائدي، وبتزيج الهيدرد، وتأخير كسر الهيدردة، ويدفع الأنبوب الوحيد للضغط إلى انقطاع واسع النطاق ويمكن أن يكلف 50 إلى 100 مليون دولار في مجال الإصلاح والاستبدال.
• Suppression of flow-accelerated corrosion in carbon steel feeder pipes], where local velocities exceed 10 m/s. Chemistry-induced wall laectning has forced early feeder replacement at some stations at a cost of $100-200 million per reactor.
• Minimisation of crud deposition on fuel bundles], which otherwise causes axial flux tilts, reactivity penalties, and increased fission gas release. Crud layers as efficient as 10 micrometres can degrade fuel performance measurably.
• مراقبة الحقول الإشعاعية حول النظام الهيدروجيني المتعدد الأطراف ]، خفض الجرعة العاملة أثناء الصيانة وإعادة الوقود بعوامل من وحدتين أو أكثر مقارنة بالوحدات الخاضعة للرقابة السيئة، وفي بعض المحطات، تم قطع الجرعة الجماعية بنسبة 40 في المائة بعد إدخال تحسينات على الكيمياء.
• للحفاظ على النقاء الأيزومري في الماء الثقيل ]، تجنباً لفقدان القدرة على التفاعل الذي يعقب حدوث تراجع في المياه الخفيفة.

وتشترط لجنة الأمان النووي الكندية على كل محطة أن تحافظ على برنامج لمراقبة الكيمياء يحدد الحدود، ويرصد الترددات، ويتخذ إجراءات تصحيحية لكل من الجهازين، وتخضع هذه البرامج للمراجعة الدورية، ويجب تقييم حالات الانحراف عن الحدود المعتمدة وحلها بصورة رسمية.

تحدي التحليل الإشعاعي وإدارة المواد الكيميائية

وتأتي في تحليلات مياه ثقيلة مبادئ مماثلة للماء الخفيف ولكن مع اختلافات كمية هامة، وتختلف الغلة الشعاعية الأولية لـ D2O عن تلك التي تخص H2O بسبب الطاقة ذات النوافذ الأيسر التي تقل عن نقطة الصفر، والمعاملات التكاثرية، وفي المادة الهيدروجينية، حيث تتراوح درجات الحرارة بين 250 درجة مئوية في المفاعل في الخريف إلى 310 درجة مئوية في مخرجه، فإن الأثر الصافي هو إنتاج مستمر

ويضاف إلى ذلك المقياس المضاد الموحد زيادة في المقياس الدكتيكي لغاز الديوتريوم (D2) إلى مبردات المياه الثقيلة، حيث يعمل الديوتروم كجهاز عظمي متطرف، ويعاد ربطه بمتطرفات أكسيدية لإصلاح النيتروز، ويوقف التحلل الصافي للمياه الثقيلة، ويحافظ على تركيز الديوتروم المحلل بين 5 و15 سم3 (STP).

وفي الدائرة التي تعمل في درجات حرارة أقل )نحو ٥٠-٧٠ درجة مئوية( وفي معدلات التدفق المنخفضة، تعتمد إدارة التحليل الإشعاعي على كل من الإضافة إلى الخريف والتحكم الدقيق في تركيب الغازات الغطائية، وكثيرا ما يكون الغاز المغطى من الموصل مزيجا من الهيليوم والديوتريوم، حيث يوفر سداسيا صغيرا يخفض خطر تراكم الغازات السائلة المضغوطة.

الرصد المستمر ضروري للحفاظ على التوازن الصحيح، إذ يتم نشر أجهزة استشعار الأكسجين المبتذلة على الإنترنت في نقاط متعددة في النظام المنسق للمنشآت، حيث تحدد مستويات العمل في 5 أجزاء من طراز O2 للعمليات العادية و20 جزء من المليون كحد إداري قصير الأجل، ويعتبر مستوى الأكسجين المذوب أكثر المؤشرات حساسية لفعالية وقف التحليل الإشعاعي؛ وأي اتجاه تصاعدي يشير إلى انخفاض في الحقن أو الهواء في الكواك.

البارامترات الكيميائية الحرجة وأهدافها التشغيلية

ويتتبع العاملون مجموعة شاملة من البارامترات الكيميائية، ترتبط كل منها بآليات محددة للتحلل أو بمتطلبات للأداء، وفي حين تختلف النطاقات المستهدفة بدقة بين المحطات وبين دوائر الخدمات الصحية الأولية وأجهزة إدارة المناظير، فإن البارامترات التالية لها أهمية عالمية عبر أسطول وحدة التنسيق.

PD: The Deuterium Analogue of pH

وفي شبكات المياه الثقيلة، تمثل الشعبة قياس نشاط الأيون من الديوتروم، وهو ما يماثل الهيدروجيني في الماء الخفيف، وتستجيب الكهروديسات الجليدية استجابة مختلفة قليلا في الـ دي2 أو، وتتحول قراءات الـ دي إلى حوالي 0.41 وحدة مقارنة بمتر للبيوتر الهكساني المقارن بحواجز H2O، وتُستخدم الممارسة المعتادة لقياس الهيدروجين باستخدام العوازل التقليدية ثم تطبق عامل تصحيح للحصول على الجرعة.

وفي النظام الكيميائي المتعدد الأطراف، ينخفض الرقم المستهدف عند درجة حرارة التشغيل عادة بين 6.9 و10، يتحقق بإضافة أكسيد الليثيوم-7 (LiOD)، ويحتفظ هذا النوع من الألكلين البسيط بفيلم أكسيد الكربون على سبائك الزركونيوم المنخفض، بينما يخفض من قدرة منتجات التآكل الرئيسية إلى أدنى حد.

الشرارة: سائق اقتصادي

وينطوي نقاء المياه الثقيل على أهم البارامتر الكيميائي من الناحية الاقتصادية لأنه يؤثر تأثيرا مباشرا على الاقتصاد النيوترونات، وتصمم مفاعلات النيتروز لتركيز محدد من الـ D2O، ويزيد عادة على 99.75 في المائة من الوزن، وتعاقب على تسربات الختم أو أنشطة الصيانة أو استبدال المكونات بتحلل الموصل والمبرد، مما يتسبب في فقدان قابل للقياس في التفاعل الذي يجب تعويضه عن نسبة تتراوح بين 0.5 ونسب مئوية من الارتداد أو إزالة السم.

ويُتيح الرصدان على شبكة الإنترنت باستخدام قياس السرعة المفرطة أو الاستيعاب بالأشعة تحت الحمراء تتبع مستمر لتركيز الـ دي2 أو عندما ينخفض النقاء الأيزوتوي إلى مستوى أدنى من الهدف التشغيلي، يُوجَّه الماء الثقيل المتأثر إلى نظم التحديث الموقعي التي تستخدم الصبغة التغذوية أو الحفز على الحرق من أجل إعادة تركيز الديتريوم إلى ما هو عليه في حالة ارتفاع سعر الرش في محطة بروس براد.

الغازات المعزولة: أوكسجين، ديوتيريوم، وما بعده

ويجب أن يكون الأكسجين المنزوع في البيوت العاملة في القطاع الخاص أقل من بضعة أجزاء لكل بليون لمنع التآكل الأكسجيني، وتركّز الديوتريوم هو المتغير الخاضع للرقابة الذي يبقي الأكسجين منخفضاً؛ وعندما يُحتفظ بالأكسجين المذوب يظل أقل من الحد الأقصى للكشف حتى من أكثر الأدوات حساسية، وأي أكسجين ملاحظ يزيد على 5 أجزاء من المليون يُجري التحقيق في الهواء في العطل أو في نظام الحقن.

وفي دائرة الموصلات، تكون أهداف الأكسجين المذوبة أقل صرامة، وهي أقل عادة من 50 جزء من المليون، بسبب انخفاض درجة الحرارة واستخدام مختلف المواد الهيكلية، ولكن يمكن للأكسجين، حتى على هذه المستويات، أن يعجل بترسيخ مكونات الألومنيوم - برونزيه والفولاذ اللاصق، ولذلك لا تزال هناك حاجة إلى التحكم في الأكسجين المحلل الذي يتم إدارته عن طريق مراقبة تركيب الغازات الخفية والتنق المستمر.

كما يتم رصد النيتروجين المعطل والغازات النبيلة للكشف عن الهواء في الجرعة والتحقق من نقاء الغازات، فالأرجون مثلاً جهاز تتبع مفيد لأنه غير مصاب وخلفية منخفضة في شبكات المياه الثقيلة، ويجب على المحطات التي تستخدم النيتروجين كعنصر من عناصر الغازات الخفية أن تتعقب قدرتها على الصمود لتجنب بطان الغاز في مبادلات الحرارة.

السلوك والنقوض الأيوني

أما السمة المحددة للماء الثقيل العالي النقاء عند درجة حرارة 25 درجة مئوية فهي عادة أقل من 1 ميكروغرام/كتوماتيكي، وتشير الزيادات في السلوك إلى وجود أملاح مذوبة أو حمضات أو ألكليس التي تدخل النظام من مصادر منها تدهور الراتن أو الهجمات الجوية (التي تُحدث ثاني أكسيد الكربون وتشكل حمض الكربون)، أو إطلاق منتجات التآكل، وتقييد الأورام الرئيسية التي تعجل بالتآكل المحلي بشدة:

• Chloride] — Typically held below 10 ppb in the PHTS. Chloride ions break down the protective oxide film on stainless steel and can initiate stress corrosion cracking in sensitised regions.
• Fluoride] - المعقودة تحت 10 أجزاء من المليون لأن الفلوريد يهاجم طبقة أكسيد الزركونيوم على أسطوانات الوقود وأشرطة الضغط.
• Sulphate] — Typically below 15 ppb. Sulphate can contribute to frting corrosion in carbon steel and stainless steel.
• Organic acids] – Formate, acetate, and oxalate from resin degradation or oil ingress depress pD and may complex metal ions, increasing their solubility and transport.

ويوفر التصوير الكيميائي المنتظم لعينات السحب الكشف المبكر عن حوادث التلوث، وفي محطة دارلينغتون، يقوم كلروماتوغرافيا مكرس على شبكة الإنترنت برصد ثابت لجهاز PHTS من أجل الكلوريد والكبريت، ويوفر تنبيهات شبه حقيقية لموظفي الكيمياء.

مجموع الكربون العضوي وآثاره

وتدخل المركبات العضوية مياهاً ثقيلة من مصادر متعددة: مواقد راتنجات صرف الأيوني، ودخلات النفط الختمية، وتدهور مكونات الفلزات، وفي إطار الإشعاع، فإن هذه المركبات منقطعة عن تكوين أحماض عضوية (مثلاً، وعلماً، وأكسدة) وثاني أكسيد الكربون، كما أن الأحماض تُزيل الاكتئاب وقد تُعقد الأوتار المعدنية، مما يزيد من قدرة الارتداد على الارتداد والنقل من خلال الشكل السائل الحرارية)

ولذلك، فإن مكافحة التكتل هي التي تخضع لرقابة متجانسات، حيث تكون الأهداف النموذجية أقل من 100 جزء من المليون في النظام المنسق للمنشآت، وهي مهمة بصفة خاصة لأن الأحماض العضوية يمكن أن تستجيب للسم العصبي للغادولينيوم، مما يشكل مركبات أقل قابلية للذوبان قد تهيمن، وتستخدم بعض المحطات أسرة الكربون المنشط في الدائرة النقية خصيصا لإزالة المركبات العضوية.

المواد الكيميائية المضافة ونظم الحقن

ويتطلب الحفاظ على البيئة الكيميائية المطلوبة مجموعة مختارة بعناية من المواد المضافة، يختار كل منها لدور محدد دون إدخال آثار جانبية غير مرغوب فيها، ويجب أن تكون نظم الحقن التي تقدم هذه المواد المضافة موثوقة ودقيقة القياس، وأن تصمم بحيث تختلط بشكل دقيق مع مسار المياه الثقيل.

Lithium-7 Deuteroxide (LiOD)

(ب) إن الهدف من المادة 7 من قانون التجارة الدولية هو العامل المهيمن العادي لدائرة نقل الملوثات العضوية الثابتة (CANDU PHTS) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية) (الثانية))

غاز الدويتريوم (دال-2)

ويُعاد استخدام غاز الديوتريوم العالي النقاء في النظام من إمدادات معبأة أو في بعض المحطات من وحدة تحلل الكهرومغناطيسي في الموقع، ويتحقق من التركيز المفصل من خلال تحليل الغازات على شبكة الإنترنت، ويُعدل تلقائياً للحفاظ على القمع الشعاعي.() وتتراوح معدلات الاستهلاك النموذجي بين 100 و200 كيلوغرام من الـ D2 في كل سنة، تبعاً لمعدل تركيز الوصلات الإشعاعية وكفاءة نظام إعادة التحلل.

نترات غادولينيوم (Gd(NO3))(3)

وفي دائرة الموصلات، يعمل نترات الغادولينيوم كسم ملوث بالنيوترونات لمكافحة التفاعل، حيث يقوم غادولينيوم بتركيز عال جداً على امتصاص النيوترونات، بحيث تكون تركيزات نصف قطرها 0.5 إلى 2 جزء من المليون غات كافية لتوفير تفاعل سلبي كبير، ويرصد موظفو الكيمياء تركيزات الغدد الصماء عن كثب بسبب انخفاض حجمها في المياه الثقيلة.

Ion Exchange Resins and Purification Media

(ب) إزالة الملوثات الأيونية المتحللة من الماء الثقيل، ويجب أن تكون الراتنجات متوافقة مع المياه الثقيلة، بمعنى أنها لا ينبغي أن تُخلّف مركبات عضوية تزيد من درجة حرارة التكتل، وينبغي ألا تخضع للتنقّل المفرط أو الانكماش في الـ دي2 أو أن تستخدم بعض المحطات الرشّة التي تم تبادلها مع كمية من النفايات.

وبالإضافة إلى الراتنجات المختلطة، تشمل بعض دوائر التنقية وسائل تبادل الأيوني خاصة بالسيزويوم (مثل زيوليات أو مركبات سداسيونفيرات) التي يتم نشرها بعد فشل الوقود في الإزالة السريعة ¹³⁷Cs from the coolant. These specialant media have much higher selectivity for cesium than standard resins.

هيكل نظام التأهيل

التطهير المستمر هو العمود الفقري للعمليات الذي يحافظ على كيمياء المياه الثقيلة في حدود المواصفات، وتدفق جانبي من الماء الثقيل، عادة ما يكون 1-5 من مجموع المخزون في اليوم، يمر عبر دائرة تنقية مخصصة تجمع بين الميكانيكية، وتبادل الأيوني، وإلغاء الغاز، ومعدل تدفق التنقية مجهز لتحقيق دوران كامل في الجرد كل 20 إلى 100 يوم، حسب أهداف المحطة

وتشمل دائرة تنقية النظام المذكور عادة ما يلي:

• Mechanical filters] to remove crud particles down to 5 micrometres, protecting downstream ion exchange beds from fouling.
• Activated carbon beds] for adsorption of organic compounds and removal of radiolytically produced peroxide that might otherwise decompose and release oxygen.
• Mixed-bed ion exchangers] for removal of dissolved ionic species including corrosion products and fission products released from failed fuel.
• Degasifiers or vacuum strippers to remove dissolved gases such as nitrogen, oxygen, and radiolytically generated deuterium, oxygen, and deuterium peroxide. The removed gases are often routed to a catalytic recombiner that converts them back to D2O for recovery.
• Coolers and heaters] as needed to bring the side-stream to the opt temperature for ion exchange, typically 40 -60°C.

ويستخدم نظام تنقية المرشدين مبادئ مماثلة ولكن في درجات حرارة أقل، كما يجب أن يزيل الغادولينيوم عندما يخفض تركيز السم، ويجب عليه أن يتعامل مع التركيز العالي للتريتيوم الذي يميز الدائرة التي تستخدمها مديرة المناقشة، وفي العديد من المحطات، تشمل الدائرة التطهيرية للموصلات عمودا مخصصا للراتنج يُستَخَلَلَفَض به دون تجريد تركيبة السوديوم، مما يسمح باسترجاع الجادولينيوم.

إن فصل المنشطات البشرية الثابتة وأجهزة النقاس أمر أساسي لأن الطلب الكيميائي للدائرةين يختلف، ويجب أن يظل التبريد نظيفا بما يكفي لحماية الوقود والمغذيات من التآكل والتشويه، في حين أن مدير المناقشة يجب أن يكون متوافقا مع مواد سفن الكالاندريا ونظام التسمم النيوترونات، وأن محاولة استخدام نظام تنقية مشترك من شأنه أن يضر بتحكم كلا الكوكتين.

Tritium: The Unique CANDU Challenge

وينتج توليد التريتيوم سمة مميزة من سمات كيمياء مفاعلات المياه الثقيلة، وكل احتجاز للنيترون بواسطة نواة ديوتريوم ذرة ثلاثية عن طريق ²H(n, Gambia)³H reaction. Over decades of operation, tentgram concentrations in moderator

وتتكون هذه المادة من مركب من بيتا نقي يبلغ طاقته القصوى 18.6 كيلوفولط ونصف عمر 12.3 سنة، وتنشأ مخاطرها البيولوجية من التعرض الداخلي؛ وعندما يتم استنشاق أو امتصاص المياه الثلاثية السنوات من خلال الجلد، توزع على كامل الجسم وتسلم الجرعة إلى الأنسجة اللينة، ويحدد المجلس الوطني للسلامة الكيميائية حدودا صارمة على انبعاثات ثلاثية المدى في البيئة، ويقل عادة عن 000 10 كيلو متر مربع/لتر في السائل

إن وجود ثلاثين في المائة يفرض قيوداً على التحكم في الكيمياء بعدة طرق، أولاً، إنّه قد يُقلّص من تسمم ثلاثي القاع من خلال ختم الزلازل والمواد العضوية أسرع بكثير من الهيدروجين العادي، مما يؤدي إلى تلوث النظم الثانوية، ومبنى توربين، والبيئة، ويجب على موظفي الكيمياء أن يختاروا مواداً محفزة للخلايا المصغرة، وأيّ صيانة تنطوي على كسر حدود الماء الثقيلة

وقد تبين أن تحسين الرقابة على الكيمياء قد أدى إلى خفض نسبة التفوق الثلاثي في العمال، إذ أدى إلى تقليل الحاجة إلى الصيانة العملية في المناطق الثلاثية، إلى أن تحقق المحطات التي لديها برامج كيمائية أفضل جرعة جماعية أقل، وفي بعض المحطات، أسهم إدخال عمليات التنقية المتقدمة والرصد على الإنترنت في تخفيض جرعة العمال المتصلة بالتريتيوم بنسبة 50 في المائة على مدى عقد من الزمن.

الهياكل الأساسية للرصد والتحليل

وتستخدم محطات الكومنولث الحديثة استراتيجية رصد مطبقة تدمج أدوات الاتصال المباشر في الوقت الحقيقي، وأخذ العينات الدورية، والتحليل المختبري الشامل، ويكفل هذا النهج المتعمق في مجال الدفاع الكشف بسرعة عن أي انحراف عن أهداف الكيمياء، ويمكن تحديد السبب الجذري قبل أن يتسبب الانحراف في أضرار.

مقاييس مستمرة للديوكسينات والسلوكية والأكسجين المذوب والديوتريوم المذوب والنقاء المائي الثقيل في نقاط متعددة في كل من البيوت العاملة في القطاع الخاص وأجهزة التحكم في المولدات، وهذه البيانات تغذي نظام التحكم الرقمي للنباتات الذي يمكن أن يكيف تلقائياً معدلات التلقيح من الخريفات وأجهزة الإنذار عند الانجراف خارج مستويات العمل().

عينات من الخيوط مأخوذة من جدول يتراوح بين يوم وأسبوعي، حسب البارامترات و حالة تشغيل المحطة، مختبر الكيمياء في الموقع يقوم بعمل مجموعة من التحليلات، بما في ذلك:

• Ion chromatography] for anions (chloride, fluoride, sulphate, nitrate, phosphate) and cations (sodium, potassium, lithium, calcium, magnesium).
• Inductively coupled plasma mass spectrometry] for trace metals at sub-ppb levels, including iron, nickel, chromium, cobalt, copper, zinc, and zirconium.
• Gas chromatography] for dissolved gases, including deuterium, oxygen, nitrogen, argon, and the noble gas fission products xenon and krypton.
• Scintillation counting] for tritium and gross beta activity, with detection limits below 1 Bq/L for tritium.
• /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
• Gamma spectrometry] for identification and quantification of gamma-emitting nuclides, including corrosion products and fission products.

ويوفر الجمع بين البيانات الإلكترونية والمختبرية برنامجاً متيناً للمراقبة يتيح للمشغلين رصد الاتجاهات والتدخل قبل الانحرافات إلى مشاكل تشغيلية، وفي جميع المحطات الكندية للوحدة، يقوم المجلس الوطني للكيمياء بمراجعة برنامج الكيمياء سنوياً لضمان الامتثال للشروط التنظيمية وتحديد الفرص المتاحة للتحسين.

الدروس التنفيذية من الأسطول

وقد أسفرت عقود من الخبرة التشغيلية عبر أسطول اتحاد جزر القمر عن مجموعة غنية من المعارف بشأن الآثار العملية لمراقبة الكيمياء أو غيابها، وهناك عدة حوادث تظهر كلحظات تدريس شكلت ممارسات الكيمياء الحالية.

محطة بروس للتوليد النووي: أوكسجين إنغرس ونتائجها

في محطة بروس A، فترة من الأكسجين المذوب العالي في وحدة واحدة من أجهزة التصنت الصناعي تم تتبعه إلى صمامات التسرب في أرض التعبئة، وبالرغم من أن مستوى الأكسجين لا يزال أقل من الحد التنظيمي، كان كافيا لزيادة قدرة التآكل الكهروكيميائي لأجهزة تغذية الفولاذ الكربوني وأنبوب ضغط السكك الحديدية، وكانت النتيجة زيادة ملحوظة في معدلات التصلب في الأوعية الأولية

دارلينجتون: مدير شرطة درايفت من تدهور التربة

وفي دارلينغتون، كشف الرصد الروتيني للكيمياء عن انحسار تدريجي في مادة الوصل التي كانت تعزى في البداية إلى التغير الطبيعي، وعندما استمر الاتجاه على مدى عدة أشهر، أجرى فريق الكيمياء تحقيقاً في الأسباب الجذرية لتحديد تراكم الأحماض العضوية من تدهور أسعار الصرف كمصدر، وكان الراتنج الذي كان يعمل لمدة أربع سنوات يزيل تركيزات منخفضة من الكيمياء المحتوية على حامض السام.

المخلفات: التصدي لمخلفات الوقود وإدارة السيزيوم

وقد ظل وجود عيب صغير في الوقود في بيكرينغ المفرج عنه في منتجات الإنشطار في النظام المزود بأجهزة الاستنشاق، مما أدى إلى ارتفاع سريع في السلوك المبرد و¹³⁷Cs activity، وقد استجاب فريق الكيمياء بعزل نظام التنقية العادي، ودفع المبرد من خلال عمود مخصص لتبادل الأيونات في فترة ما قبل حدوث الإصابة، وهو ما تم الإبقاء عليه من أجل هذا الحدث الإضافي.

نقطة ليبرو: الهيمنة الثانوية على الجانب المؤثر في الكيمياء الأولية

وخلال فترة بدء التشغيل في بوينت ليبورو، لاحظ المشغلون زيادة غير متوقعة في الترسيب الخام على حوافظ الوقود، وتتبعت التحقيقات النحاس إلى أنبوب المكثفات المتآكلة في الجانب الثانوي، وفي حين أن الجانب الثانوي خارج نطاق نظام PHTS، دخل النحاس المياه الثقيلة من خلال تسرب أنبوب مولدات البخار ثم أودعت على سطح الوقود.

وقد قامت هذه التجارب، التي تم تبادلها من خلال مجموعة مالكي هذه المجموعة، بإبلاغ مجموعة متطورة من أفضل الممارسات، وتجتمع اللجنة الفرعية للكيمياء التابعة للجنة التنسيق سنويا لاستعراض مؤشرات أداء الأسطول، وتبادل التقارير عن الحوادث، واستكمال المبادئ التوجيهية للكيمياء التي تتبعها جميع المحطات الأعضاء، وقد جعل التعلم الجماعي من هذه الحوادث الأسطول أكثر مرونة في مواجهة الأوبئة المضطربة، وقد أدى إلى الحد من الأحداث.

الاتجاهات المستقبلية في مجال مراقبة الكيمياء

ومع دخول مصانع الكيمياء في السوق، ومع دخولها إلى مراكز الكومنولث، ومع وجود تصميمات أحدث مثل وحدة المكافحة المحسنة للكيمياء، لا تزال مراقبة الكيمياء تتطور من خلال تطبيق التكنولوجيات الرقمية، والمواد المتقدمة، وتحسين فهم آليات التحليل والتآكل بالأشعة.

الكيمياء المكيّفة حسب الشروط

وقد تظهر خوارزميات التعلم الماكنة التي تم تدريبها على سنوات من بيانات التشغيل النباتي وعدا بالتنبؤ باتجاهات التآكل والتوصية بمثل هذه النقاط الكيميائية في الوقت الحقيقي، وقد أثبت النشر المبكر في بروس باور القدرة على خفض استهلاك الجوز بنسبة 15 إلى 20 في المائة مع الحفاظ على الأكسجين المذوب عند مستويات مستهدفة أو دونها، وتدمج النماذج الروابط التاريخية بين الدي دي، والنماذج الجامدة.

تكنولوجيا الاستشعار المتقدمة

ويمكن أن توفر أجهزة الاستشعار الضوئية القائمة على مطياف رامان وجهاز تحليل التحلل بواسطة الليزر إمكانية إجراء تحليل مستمر متعدد المستويات دون الحاجة إلى الكيمياء الرطبة أو العيار المتواتر، وقد يُختبر بنجاح نظام نموذجي لقياس النقاء الأيزومري في موقع شاكل ريفر التابع للمختبرات النووية الكندية، مما يدل على الدقة في الوقت نفسه على قياسات الكثافة.

المواد التي ترتفع وتأثيراتها الكيمائية

The replacement of carbon steel feeder pipes with chromium-molybdenum alloy in some units has reduced flow-accelerated corrosion rates and altered the optemistry targets. Chromium-containing alloys form a more protective oxide film that requires a slightly different pD balance to maintain stability. Future reactors may use advanced nickel-based radiation alloys for more PHTS

تحسين التصفية واستعادة النظائر

وترمي عمليات التبادل التحفيزي وتكنولوجيات الغشاء المتكاملة إلى خفض التكلفة والبعد البيئي لإزالة التريتيوم، ويمكن أن تعمل عوامل الحفز الهيدروفيبي لصرف البخار على درجة حرارة أقل من الحفازات التقليدية، والحد من استهلاك الطاقة وتوسيع نطاق الحياة الحفازة، بينما تقوم بعض المحطات باستكشاف إعادة التدوير المباشر للثلاثياتيوم في التطبيقات الصناعية، بما في ذلك الإضاءة الذاتية وإنتاج النظائر الطبية.

التواؤم الرقمية للنظم الكيميائية

ويسمح التوأم الرقمي العالي التكوين لنظم التنقية والحقن الكيميائي للمشغلين بإجراء محاكاة " ما إذا " قبل إجراء تغييرات تشغيلية، ويضم هذان التوأم الرقمي نماذج أولية من تبادل المؤون، والتحليل الشعاعي، ونقل المنتجات التآكلية، وتثبت صحة البيانات النباتية، وفي دارلينجتون، يجري تطوير توأم رقمي من نظام الكيمياء في القطاع الخاص باختراق التوائم في التدريب

تحقيق التفوق في الكيمياء المائية الثقيلة

إن مراقبة كيمياء المياه الثقيلة في مفاعلات الكوندو هي انضباط تقني تمتد أهميته إلى ما بعد مختبر الكيمياء، ويحمي جوهر المفاعل ويحفظ مخزون المياه الثقيل ويراقب حقول الإشعاع ويدعم الأداء الاقتصادي الذي جعل محطة CANDU بعض أكثر المولدات الكهربائية الموثوقة في العالم، ويستلزم التفاعل بين التحليلات المشعة وعلم المواد والكيمياء التحليلية نهجاً متطوراً على الإنترنت.

ويشمل أسطول كندا من وحدات تعمل منذ أكثر من 40 عاما، أي بعد فترة التصميم الأصلية، وقد أدت برامج مراقبة الكيمياء في هذه المحطات دورا مباشرا في تمكين هذه العملية الممتدة من خلال منع الضرر التآكلي، ومراقبة الحقول الإشعاعية، والحفاظ على نوعية المياه الثقيلة، حيث تعد المحطات لتجديد المخزون وتوسيع نطاق التشغيل، وتشكل الحالة الكيميائية لمخزون المياه الثقيلة، وسلامة نظم التحكم في منتجات التآكل مدخلات رئيسية في الحياة.

ويعود إدماج التكنولوجيات الرقمية، والمستشعرات المتقدمة، والدروس المستفادة من التجربة التشغيلية، إلى جعل مراقبة الكيمياء أكثر دقة وفعالية من حيث التكلفة، ودعم العمليات الطويلة الأجل، وما زالت الوكالة الدولية للطاقة الذرية تنشر مشاريع بحثية منسقة بشأن كيمياء المياه الثقيلة، مما يعزز التعاون العالمي الذي كان محورياً لجماعة CANDU منذ إنشائها.