Study of the retention of radionuclides by ion-exchange resins contained in the circuits of a Pressurized Water Reactor
Étude de la rétention des radionucléides dans les résines échangeuses d'ions des circuits d'une centrale nucléaire à eau sous pression
Résumé
The fluids flowing through the circuits of nuclear power plants are continuously purified by purification circuits that contain ion-exchange resins. An optimum between limiting liquid waste and production of solid waste has to be achieved, in the same time that limiting the associated costs. Cation-exchange resins selectivity for Co2+, Ni2+, Cs+ et Li+ ions varies with the global resin saturation state. Moreover, the more the flow rate, the more the ionic leakage and the more the spreading of elution fronts. The correct implementation in a reactive transport code HYTEC of the new equilibrium (regular solutions model) and kinetic models (mass transfer coefficient) has been validated with the experimental data. This enables to predict the impact of these phenomena on the retention of elements by an ion-exchange resin column.
Les fluides contenus dans les circuits des centrales nucléaires sont épurés en continu grâce à des circuits de purification contenant des résines échangeuses d'ions. Un optimum doit être trouvé entre limitation des rejets liquides et diminution des volumes de déchets solides générés, tout en maîtrisant les coûts d'exploitation. La sélectivité des résines échangeuses de cations vis-à-vis des ions Co2+, Ni2+, Cs+ et Li+ varie en fonction de l'état de saturation globale de la résine. D'autre part, plus le débit de passage du fluide est élevé et plus la fuite ionique est précoce et s'accompagne d'un étalement du front de sortie des éléments. L'implémentation au sein du code de transport réactif HYTEC des nouveaux modèles d'équilibre (modèle des solutions régulières) et de cinétique d'échange d'ions (coefficients de transfert de masse) a été validée sur les expériences et permet de prédire l'impact de ces phénomènes sur la rétention des éléments par une colonne de résine échangeuse d'ions.
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