Corrosion product transport in water-cooled. nuclear reactors Part I: Pressurized water operation

Authors


Abstract

Corrosion of out-core piping in the primary circuit of nuclear power reactors adds both dissolved and particulate metals and their oxides to the water coolant. The particles deposit on the fuel sheaths and pressure tubes in the reactor core and are irradiated there while they dissolve in the heated water. Transport of now-radioactive solute around the circuit makes the out-core surfaces radioactive, which increases radiation exposure to operators and maintainers.

A mathematical model has been developed to describe these processes of deposition, irradiation and release of corrosion products on the fuel bundles and pressure tubes of CANDU pressurized water reactors. The model's predictions compare well with data from in-reactor loop fuel, and data from fuel and pressure tubes from Pickering Generating Station. The model suggests ways to control the growth of out-core radiation fields and keep them at the current low levels of Pickering. Hot filtration of the reactor water and an increase in water pH are two solutions analyzed with the model.

Abstract

La corrosion de la tuyauterie extérieure au coeur dans le circuit primaire des réacteurs nucléaires introduit dans l'eau de refroidissement des métaux et leurs oxydes en solution ou sous forme de macroparticules. Les particules se déposent sur les gaines du combustible et les tubes de force dans le coeur du réacteur et y sont irradiées pendant qu'elles se dissolvent dans l'eau chauffée. Le transport du solute devenu radioactif autour du circuit rend les surfaces extérieures au coeur radioactives, ce qui augmente l'exposition aux radiations du personnel préposé au fonctionnement et à l'entretien.

On a mis au point un modèle mathématique pour décrire les procédés relatifs au dépǒt, à l'irradiation et à la libération des produits de corrosion sur les faisceaux combustibles et les tubes de force des réacteurs CANDU à eau sous pression. Les prévisions du modèle se comparent bien avec les résultats obtenus à partir du combustible de la boucle à l'intérieur du réacteur ainsi que du combustible et des tubes de force de la Centrale de Pickering. Le modèle indique des moyens pour contrǒler la croissance des champs de radiation à l'extérieur du coeur du réacteur et les maintenir aux bas niveaux d'intensité de Pickering. La filtration à chaud de l'eau du réacteur et l'acroissement du pH de l'eau sont deux solutions étudiées avec le modèle.

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