文摘
核工业的主要目标之一是提高核电站的核安全与可靠性(npp)。蒸汽发生器(SG)是最npp腐蚀敏感的组成部分,重要的是要分析腐蚀过程和优化其建筑材料,以避免损害腐蚀开裂。为此两种不同的SGs及其给水分配系统NPP Jaslovske Bohunice被无损穆斯堡尔谱研究。样本从表面刮传输几何和分析。磁铁矿和赤铁矿被发现的主要组件的腐蚀层SGs。依赖于材料的SG包括,系统中的位置采集标本,磁铁矿和赤铁矿顺组件之间的比率是不同的。结果可以用来改善腐蚀vver - 440次级电路的安全以及优化其水化学机制。
1。蒸汽发生器
在俄罗斯vver - 440的设计,npp水平SGs。一条管道,将SG墙通过一个喷嘴,SG的二次侧水供应。二次侧也连接到一个位于SG给水分配系统。给水分配系统由一个丁字路口,左和右的水平管收集器的短圆柱形水出口喷嘴。水平管收集器插入一个SG管束,它由22 k俄罗斯碳钢(GOST 22 k, STN 12022;见表1)[1- - - - - -10]。
严重损害被观察到在该地区的丁字路口管收集器和出口喷嘴经过10年的操作(强烈的侵蚀造成的洞,是可见的图1这位前给水分配系统),取而代之的是一种先进的系统,开发的NPP Jaslovske Bohunice [12,13]。
原(旧)蒸汽发生器技术马克RGV-4E一体SG (14,15]。里面的换热面积合并作为主要的表面与u形管道包。这些管道的两端固定在墙的主要收集器。SG的体内一些分隔符和系统的蒸汽水分布。干蒸汽生产PGV-4E蒸汽发生器是预见与4.61 MPa的压力温度约为258°C。提高了基本设计从1977年1994年之后,新的给水管道系统。也有变化,这些管道的钢种。而不是传统的碳钢、奥氏体钢在配电箱以及给水管道。Bohunice创新给水管道系统中的所有组件都是奥氏体钢根据捷克斯洛伐克规范ČSN, 17班。新建筑的优势不仅更高的抵抗腐蚀,也更舒适的视觉检查。 The innovations can be seen in Figures1和2。
给水管道通过喷嘴分布系统,里面左和右输入线。从这个地方,水通过管道流通过喷射器mm钱伯斯和下车。这个流与锅炉水混合在一起,最后流小主管道上不是非常热,不会导致一个令人不安的热负荷。同时,SG槽的循环改进,与盐浓度增加减少的地方。
这种先进的给水分配系统由v型结连接到左和右的部分水分配房间,管束上方的。几个给水盒与水喷射器插入管束,他们被分配管道连接到分发室。先进制造系统的所有部分18 cr8ni不锈钢(STN 17427;见表1)[1- - - - - -8]
在这项研究的某些部分前从SG46给水分配系统,铁氧体的结构,分析了系统的创新以及部分从SG35奥氏体结构。的强烈侵蚀的区域造成的旧类型的SG丁字路口洞是可见的,如图3。
(一)
(b)
2。实验
穆斯堡尔谱(MS)是应用于腐蚀两种不同的样本SGs材料(见图3)。五个样本刮每个SG和来自不同地区,分析了粉使用常规透射穆斯堡尔谱仪在室温下在Rh源。
穆斯堡尔谱学方法是一种非破坏性分析技术具有高灵敏度的变化调查附近的原子组态同位素。的选择使用源技术的特异性,定义了一个元素,在这种情况下。女士测量超精细相互作用,这样用户可以获得的信息磁场和电子态的铁物种,它们的化学结合,协调配体,当地的晶体对称铁网站,结构性缺陷,lattice-dynamical属性,弹性应力等等(14- - - - - -17]。MS谱显示不同的组件如果样品原子位于晶格位置不相同化学成分(如在磁铁矿)。它可以从不同的subspectra,如果相应的探针原子位于晶格双方不受结构缺陷或是否位于defect-correlated位置。所有发现的叠加subspectra构建总光谱测量。依赖样品材料的复杂性,甚至测量光谱可以显示的结合的六重奏,紧身衣,或汗衫3,18]。
SGs的46岁和35岁的NPP Bohunice大约11年前。刮来自这些地方的样品是正确分析和讨论在各种文献[1- - - - - -3,9,19,20.]。与最近获得的数据比较(SG32 2009和TG31 SG42在2008年,32岁的41和42 2009)在这工作,旧的新样本刮SG部分根据前探头位置(图3)。另外一些样品取自给水分配制度的两种不同的SGs检测。
3所示。结果与讨论
在磁场和测量样品能找到铁顺形式。近stochiometric磁铁矿的磁性阶段包括(γ菲3O4),nonstochiometric磁铁矿(Fe法米xO4,米x:杂质和空缺替代铁八面体B网站),赤铁矿(α菲2O3),和铁碳化物;这些阶段在光谱的六重奏表示。穆斯堡尔谱的顺分数显示四极紧身上衣或单线态的形式。氢氧化参数接近(FeOOH)参数或参数小、所谓的超顺磁氧化铁粒子的平均直径(氢氧化物)大约10纳米。样品和值的列表从装配过程如表所示2。
3.1。蒸汽发生器
三SG46基材的样本被发现,相对数量的10 - 82%。腐蚀SG35样品中不含基础材料。
磁铁矿被确认为几乎所有的主要组成部分研究样本。磁铁矿的穆斯堡尔谱在室温下是由两个超精细的六重奏磁场的叠加T (毫米/秒)T (毫米/秒)。磁铁矿(铁3O4)反尖晶石结构的结晶,氧离子形成一个封闭的立方结构充满了铁离子在两个不同的网站本地化,对应的索引离子在四面体(A)网站索引B混合价的对应和离子的八面体(B)的网站。B上的阳离子网站无法区分是由于快速电子转移(跳跃)1- - - - - -3,11,19,20.]。磁铁单元细胞包含八个离子(一个网站)和8和离子(B站点)。对于理想stochiometric尖晶石铁3O4A和B之间的比率等于子组件区域。在磁铁矿样品中占主导地位的阶段,理想值的偏差应该是小的。更高的派生存在由于磁铁矿氧化,导致存在职位空缺或替换的八面体子格(见表2)[1- - - - - -3,11,19,20.]。不可能任何结论定量氧化程度;定性这个学位必须很低。
其他磁阶段,发现,只有在一个样本的SG46,赤铁矿。与磁铁相比,它只显示了一个曲棍球队在光谱的超精细磁场51.7 T。一个相对窄线宽(Γ)α菲2O3表明存在结晶良好的阶段与最大几替换其他元素铁的网站。较低的超精细场和一个更大的宽度可以解释为贫穷的结晶度和/或更高程度的替代(1- - - - - -3,11,19,20.]。蒸汽发生器的赤铁矿的线宽是样本约0.28毫米/秒,所以它应该是一个结晶良好的阶段。
数据,导致了这样的工作,如表所示2和图4获得的文献值符合得很好,在1998/199911,19,20.]。比较大量的氧化物在所有样本如表所示3。
(一)
(b)
3.2。给水管道和过滤器存款
除了样本蒸汽发电机,也6个标本不同位置的给水分配系统(例如,发电机组(TG)和穆斯堡尔谱测量。其中一个样品(之前已经分析了11,19,20.),它由腐蚀产物从SG42管道(低级别)。其余样品取自SG32 TG31, TG32 TG41, TG42。他们刮或发电机组给水综合样本。
样品的光谱显示,大多数由磁铁矿和赤铁矿,其数量减少向蒸汽发生器。不同铁氧化物的存在是由于沸水(260°C)与高盐浓度在系统之外,虽然里面的水温度在158和225°C。
在图5样品的光谱S1-09可以看到。它由三个磁分离组件,其中两个被分配到磁铁矿,其余组件被确认为赤铁矿。紧身上衣与顺磁频谱的一部分,代表氢氧化。其他样品的光谱看起来非常类似于一个如图5。
最前给水管道的腐蚀部分在丁字路口附近。由于水流的动态效应与高压力和高力量的地区内管壁丁字路口,腐蚀产物的含量降低,进入二级单位。给水管道基础材料的粒子在沉积物SG46(也可以发现11,19,20.]。
给水管道标本的赤铁矿线宽大约是0.30 - -0.33毫米/秒,所以这些样本显示蒸汽发生器相比,结晶度较差的结果。发电机组的给水系统的样本显示很高浓度的赤铁矿与其余的样本集。这可能是由于高氧浓度在管道在反应堆功率操作和反应堆关闭,当样本收集。
这项工作的结果显示定性相同的氧化物含量的样本SG42, SG46, SG35测量之前,Slugen et al。11,19,20.),类似的表示。这表明空气腐蚀不发生在SG块存储在实验室条件(见表3)。
4所示。结论
穆斯堡尔谱分析进行标本NPP Bohunice蒸汽发生器和其他辅助电路组件确认腐蚀结合侵蚀会造成实质性损害给水分配系统。由此产生的穆斯堡尔谱表明,二次电路的主要组件的腐蚀产物是磁铁矿和赤铁矿更高数量的磁铁。
由于这些结果和巨大的核安全的重要性,以前版本的更换蒸汽发生器给水系统是很重要的。新钢铁STN 17247显示了更好的腐蚀行为不含有赤铁矿。
给水管道系统的样本显示赤铁矿的一小部分(24% - -42%),也顺磁四极紧身衣(3% - -19%)。所以的材料/设计给水分配系统需要进一步改进。
确认
作者承认Euroatom协会的支持。铜和赠款从斯洛伐克教育部:织女星1/0119/12和织女星1/0366/12。