[發明專利]一種緩解壓水堆一回路結構材料應力腐蝕的方法

有效

• 申請號: 201410730122.6
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104593778B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 海正銀;王輝;辛長勝;胡勇;田玨;曹林園
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C23F11/10
• 分類號: C23F11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于反應堆工程應力腐蝕技術領域，具體涉及一種緩解壓水堆一回路結構材料應力腐蝕的方法。

背景技術

核電站反應堆關鍵部件采用的材料主要包括鎳基合金、低合金鋼、不銹鋼和鋯合金等。但選用的材料隨堆型不同也有一定差異，比如壓水堆中鎳基合金傳熱管占到一回路表面積的75％左右，而沸水堆關鍵部件結構材料主要為不銹鋼和低合金鋼。這些材料在高溫、高壓、高輻照等苛刻運行環境下，會產生多種形式的腐蝕損傷，包括應力腐蝕破裂(SCC)、腐蝕疲勞(CF)、晶間腐蝕、點蝕、磨蝕、流動加速腐蝕(FAC)等，其中以SCC為代表的環境促進開裂(EAC)和輻照促進應力腐蝕破裂(IASCC)最為突出。

為了緩解和抑制壓水堆結構材料的應力腐蝕，國際上通常采用向一回路冷卻劑中加氫和加鋅的方法。但是向一回路冷卻劑中加氫操作比較危險、不易控制氫氣在堆內的分布，成本也比較高，還容易引起包殼材料尤其是鋯合金的吸氫腐蝕；向一回路冷卻劑中加鋅，需要對鋅進行貧化處理，成本高并且鋅有可能會引起腐蝕產物在鋯合金的表面沉積。近年來，國外有些研究機構開展在熱停堆工況下向沸水堆一回路中添加貴金屬以抑制結構材料的應力腐蝕的研究，由于貴金屬能夠在結構材料表面覆蓋一層貴金屬納米顆粒保護層，這就能使結構材料表現出貴金屬的電化學特性，降低結構材料電化學腐蝕電位，從而抑制結構材料的應力腐蝕裂紋萌生和開裂，但是并沒有公開貴金屬的加入種類、加入速率和位置等參數。目前還沒有向壓水堆一回路中添加尤其是在線添加貴金屬的公開報道。由于壓水堆運行的溫度、壓力和pH調節較沸水堆更加復雜，并且壓水堆和沸水堆的主體結構差異較大，所以急需研制一種向壓水堆一回路添加貴金屬以緩解結構材料應力腐蝕的方法。

發明內容

(一)發明目的

根據現有技術所存在的問題，本發明提供了一種可緩解壓水堆一回路結構材料表面的電化學腐蝕電位、提高結構材料抗應力腐蝕能力并延長結構材料使用壽命的方法。

(二)技術方案

為解決現有技術所存在的問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種緩解壓水堆一回路結構材料應力腐蝕的方法，該方法為：

向壓水堆一回路的冷卻劑內加入貴金屬鹽溶液，其中貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的濃度范圍為10-1000μg/kg，注入量為1～100μg/天；所述貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的單獨鹽溶液或二者的混合鹽溶液。

優選地，貴金屬鹽溶液是按照以下方式和步驟加入的：

1)在熱停堆工況下，向壓水堆一回路冷卻劑中加入貴金屬鹽溶液；然后在堆正常運行工況下，使用一個或多個電化學測試系統監測壓水堆一回路的電化學腐蝕電位，當監測的任一電化學腐蝕電位大于-300mV(標準氫電極電位)，再次持續加入貴金屬鹽溶液；所述貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的單獨鹽溶液或者二者的混合鹽溶液。

2)待監測的壓水堆一回路電化學腐蝕電位均下降至-400mV(標準氫電極電位)后，停止注入貴金屬鹽溶液；

3)當監測的任一電化學腐蝕電位升高10mV時(標準氫電極電位)，加入貴金屬鹽溶液至電化學腐蝕電位下降至-400mV以下；

4)重復步驟2、3，使電化學腐蝕電位下降至-400mV以下(標準氫電極電位)。

優選地，電化學測試系統位于上充系統、堆芯、主管道處以及主蒸汽發生器排污口處。

優選地，當貴金屬鹽溶液為Pt、Rh的混合溶液時，Pt和Rh的比例為1:1～1:10。

優選地，貴金屬鹽溶液在冷卻劑中的濃度范圍為200μg/kg，注入量為20μg/天。

優選地，所述Pt、Rh的鹽溶液分別為六羥基鉑酸鈉溶液和六羥基銠酸鈉溶液。

優選地，所述貴金屬鹽溶液是通過上充系統或獨立注入系統加入的。

優選地，所述獨立注入系統包括貴金屬鹽溶液儲罐、高精度微計量泵、循環泵。

優選地，電化學測試系統主要包括電化學工作站、工作電極、Cu/CuO參比電極和Pt片輔助電極。

(三)有益效果

本發明提供的方法是向壓水堆一回路冷卻劑中添加Pt、Rh的單獨鹽溶液或者二者的混合鹽溶液以緩解結構材料的應力腐蝕，避免了傳統的加氫和加鋅操作帶來的弊端，也解決了在線加入貴金屬鹽溶液的問題，可以有效降低結構材料表面的電化學腐蝕電位，提高結構材料抗應力腐蝕能力，延長結構材料在高溫高壓水環境下的使用壽命，從而提高了高溫高壓水系統運行的經濟性和安全性。具體解釋為：