Simulation of liquid waste treatment during nuclear power plant decommissioning
Matilainen, Henri (2021)
Diplomityö
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021090745454
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021090745454
Tiivistelmä
This thesis focuses on the treatment of process water at Loviisa nuclear power plant during the plant decommissioning. The objective is to study process water treatment and find out how a process simulation software Apros would help in the process water treatment planning.
The thesis goes through the origins of process waters, process water characteristics and current liquid waste treatment methods in Loviisa nuclear power plant. Apros modelling possibilities on the process water treatment chain are assessed. Apros simulation model is developed focusing on process water logistics in Loviisa nuclear power plant. The drain water evaporation process in Loviisa is modelled accurately and analyzed on the simulation model.
Simulations on the drain water evaporation process show that current plant operation results evaporator concentrates containing undesired amount of boric acid. Measurements from the evaporation process support the simulation results. Results indicate that the monitoring algorithm on the drain water evaporation plant needs adjustments prior to the decommissioning of Loviisa, but for the current operation as well.
Discussion addresses process water treatment planning and utilization areas for created simulation model in decommissioning planning and future projects. Recommendations are given on possible improvement areas in the physics of the simulation software to improve liquid waste treatment modelling capabilities in the future. Diplomityössä keskitytään prosessivesien käsittelyyn Loviisan voimalaitoksen käytöstäpoiston aikana. Tavoitteena on tutkia prosessivesien käsittelyn suunnittelussa huomioitavia asioita, sekä arvioida kuinka prosessisimulaatio-ohjelmisto Apros soveltuu prosessivesien käsittelyn suunnitteluun.
Diplomityössä käydään läpi prosessivesien lähteitä ja niiden ominaispiirteitä sekä nykyisiä nestemäisten jätteiden käsittelymenetelmiä Loviisan voimalaitoksella. Prosessivesien käsittelyketjun mallintamista Apros-ohjelmistolla arvioidaan. Diplomityössä kehitetään Apros-simulointimalli, keskittyen prosessivesien käsittelyketjun logistiikan simulointiin Loviisan voimalaitoksella. Simulointimallin osana oleva viemärivesien haihdutuslaitos mallinnetaan tarkemmin ja sen toimintaa analysoidaan simulointiajoilla.
Simuloinnit osoittavat, että viemärivesihaihduttimien nykyisellä käytöllä haihdutusjätteisiin konsentroituvan boorihapon pitoisuus ei muodostu toivotun suuruiseksi. Laitoksella aiemmin tehdyt mittaukset tukevat simulointiajojen tuloksia. Simulointitulosten perusteella viemärivesihaihduttimien toimintaa valvovaa laskenta-algoritmia tulisi säätää ennen Loviisan käytöstäpoiston aikaista vesienkäsittelyn aloittamista, mutta jo nykyistä käyttöäkin ajatellen.
Diplomityön lopuksi pohditaan prosessivesien käsittelyn suunnittelussa huomioitavia asioita sekä luodun simulointimallin hyödyntämistä käytöstäpoiston suunnittelussa ja tulevissa projekteissa. Myös kehitysehdotuksia simulointiohjelmiston mallinnusfysiikassa tunnistetaan työn perusteella. Niiden toteuttaminen parantaisi nestemäisten jätteiden käsittelyketjun mallintamismahdollisuuksia tulevaisuudessa.
The thesis goes through the origins of process waters, process water characteristics and current liquid waste treatment methods in Loviisa nuclear power plant. Apros modelling possibilities on the process water treatment chain are assessed. Apros simulation model is developed focusing on process water logistics in Loviisa nuclear power plant. The drain water evaporation process in Loviisa is modelled accurately and analyzed on the simulation model.
Simulations on the drain water evaporation process show that current plant operation results evaporator concentrates containing undesired amount of boric acid. Measurements from the evaporation process support the simulation results. Results indicate that the monitoring algorithm on the drain water evaporation plant needs adjustments prior to the decommissioning of Loviisa, but for the current operation as well.
Discussion addresses process water treatment planning and utilization areas for created simulation model in decommissioning planning and future projects. Recommendations are given on possible improvement areas in the physics of the simulation software to improve liquid waste treatment modelling capabilities in the future.
Diplomityössä käydään läpi prosessivesien lähteitä ja niiden ominaispiirteitä sekä nykyisiä nestemäisten jätteiden käsittelymenetelmiä Loviisan voimalaitoksella. Prosessivesien käsittelyketjun mallintamista Apros-ohjelmistolla arvioidaan. Diplomityössä kehitetään Apros-simulointimalli, keskittyen prosessivesien käsittelyketjun logistiikan simulointiin Loviisan voimalaitoksella. Simulointimallin osana oleva viemärivesien haihdutuslaitos mallinnetaan tarkemmin ja sen toimintaa analysoidaan simulointiajoilla.
Simuloinnit osoittavat, että viemärivesihaihduttimien nykyisellä käytöllä haihdutusjätteisiin konsentroituvan boorihapon pitoisuus ei muodostu toivotun suuruiseksi. Laitoksella aiemmin tehdyt mittaukset tukevat simulointiajojen tuloksia. Simulointitulosten perusteella viemärivesihaihduttimien toimintaa valvovaa laskenta-algoritmia tulisi säätää ennen Loviisan käytöstäpoiston aikaista vesienkäsittelyn aloittamista, mutta jo nykyistä käyttöäkin ajatellen.
Diplomityön lopuksi pohditaan prosessivesien käsittelyn suunnittelussa huomioitavia asioita sekä luodun simulointimallin hyödyntämistä käytöstäpoiston suunnittelussa ja tulevissa projekteissa. Myös kehitysehdotuksia simulointiohjelmiston mallinnusfysiikassa tunnistetaan työn perusteella. Niiden toteuttaminen parantaisi nestemäisten jätteiden käsittelyketjun mallintamismahdollisuuksia tulevaisuudessa.