[發明專利]一種核反應堆鋼表面的原位鈍化方法

有效

• 申請號: 201480050892.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN105556612B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 馬特諾夫·皮特·尼基佛羅維奇;阿斯卡杜林·萊多米爾·薩米列維奇;伊娃諾夫·孔斯坦汀·德米耶維奇;勒克奇·阿萊克桑德·尤列維奇;斯多羅曾克·阿萊克塞·尼科拉維奇;菲林·阿萊克桑迪·伊萬羅維奇;布蘭克·塞格·維克多羅維奇;薩里克普羅·塞伊迪·米菲索維奇;波羅維斯凱·斯德邦·雅特莫維奇
• 申請（專利權）人: 阿科姆工程合資(控股)公司
• 主分類號: G21C1/03
• 分類號: G21C1/03
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙)32260
• 代理人: 葉勇

發明所涉及的技術領域

本發明涉及核技術領域，尤其，涉及一種液態重金屬冷卻核反應堆鋼表面的原位鈍化方法。

背景技術

已知有各種各樣的鋼管表面鈍化方法。

例如，已知一種鍋爐管及發電機組內表面的鈍化方法，其包括，用氣態氧化劑(氧氣)進行鈍化處理，所述氣態氧化劑在控制鐵的氧化物從通道排出的渦輪機關閉的狀態下在鍋爐點燃過程中被加入到工作介質中。因此，從鍋爐點火一開始就通過降低介質的溫度和壓力將工作介質不間斷地轉換成蒸汽與水混合的狀態。在該清洗階段停止排出鐵的氧化物后將鍋爐爐膛內的釋熱量逐漸增加過渡到一個新的釋熱程度。送入氧化劑，鍋爐過熱部分中的壓力一開始的水平為1.0-1.2MPa，在鍋爐過熱部分中的壓力達到2.0-3.0MPa并且在這個階段停止排出鐵的氧化物之后將鍋爐工作介質的壓力和溫度提高到使鍋爐過熱部分中的工作介質不再為蒸汽與水混合的狀態的參數，保持這個狀態直至鈍化完成(俄羅斯專利RU 2232937,F22B37/48,2004年7月20日)。

已知一種通過用含氧劑處理鋼管來鈍化鋼管的方法，根據本發明使用添加有濃度不超過1.2g/l的氧氣或氮氣的空氣作為所述含氧劑，并在含氧劑流速為50-200m/s和300-500℃的條件下進行0.5-50.0分鐘的處理(俄羅斯專利RU 2190699,C23G5/00,2002年10月10日)。該方法用于對提出有效防腐蝕要求的不同直徑和長度的鋼管進行防腐蝕，尤其是難以到達的內表面的防腐蝕。該方法適用于生產工業鋼管的企業。

還已知一種用凈化劑進行氧氣清洗和鈍化鍋爐管內表面的方法，所述凈化劑為一種氧氣與給水，或者蒸汽，或者水-蒸汽混合物的混合物，氧氣在凈化劑中的濃度維持在10-15g/kg的范圍內，在凈化劑的溫度為90-450℃的條件下清洗4.5-5.5小時(俄羅斯專利RU 2303745,F22B37/48,2007年7月27日)。如發明說明書中所述，該方法能有效地清洗和鈍化管道的內表面，同時能降低能耗和縮短動力設備的停機時間。

同時，該方法的目的為通過氧氣與給水，或者蒸汽，或者水-蒸汽混合物的混合物流經管道來鈍化管道的內表面。這種方法不適合核裝置的鋼制元件的鈍化，因為包括溫度條件在內的工作條件，以及在這些設備的結構中使用的材料是根本不同的。除此之外，對核反應堆可靠性的要求要比對鍋爐設備的要求高得多。

尤其是對于液態重金屬冷卻核反應堆來說，通常使用下面的可保證第一回路中結構鋼的耐腐蝕性的技術：

-對燃料元件(以下簡稱ТВЭЛ)的表面進行化學或電化學處理；

-將處于氧化環境中，例如堆芯元件的合金中，蒸汽發生器的二氧化碳氣體中，控制和保護系統(СУЗ)護罩的水蒸氣中的各元件和部件進行回路外(工廠)鈍化(預氧化)處理；

-根據預先在燃料元件表面形成的氧化層的厚度和質量的監測結果淘汰不合格的帶有鋼制包殼的燃料元件。

這些操作通常在生產核反應堆第一回路元件的工廠中進行。

如上述類似專利RU2190699中所描述，對第一回路大部分表面進行事先處理和鈍化能顯著降低鋼對溶解氧的累積需要量并相應地簡化傳質設備或其他維持冷卻劑氧勢的設備的工作，特別是在核反應堆運行的初始階段。

但在實施回路外(工廠)鈍化的過程中顯示出了顯著的技術缺陷，所述缺陷主要是在露天的裝有鉛鉍低熔合金的槽內對具有ЭИ型鋼制成的包殼的燃料元件事先進行回路外氧化處理的模式方面。在氣體介質(CO₂，水蒸汽)中對產品進行回路外的鈍化(氧化)使工廠的工藝復雜化。然后，需要注意的是，從裝置運行的結果來看，在工廠鈍化階段對制品進行的處理操作是有效的。在兩個階段的處理(經過對鋼材的初步處理及經過工廠鈍化后)過程中，廢品率為10％以上。在結合焊縫退火狀態的高溫條件下，在二氧化碳氣體中使用專門的處理模式來進行珠光體鋼制成蒸汽發生器的回路外鈍化。

應該指出的是，工廠鈍化的溫度和氧氣條件不是最佳選擇，因為在處理時在鋼的表面會形成包含鐵酸鋁相成分，不具有防護特性的氧化膜。

實踐表明，由于上述原因對液態重金屬冷卻快速核反應堆第一回路的鋼表面的事先處理不能保證其具有足夠的鈍化水平，在足夠的鈍化水平下第一回路表面與液態金屬冷卻劑(例如，鉛、鉛-鉍共熔合金)發生反應時在這些表面上將幾乎不會有氧化過程。

因為上述原因，對于快速核反應堆來說，除了一般在進行工廠(回路外)鈍化處理之外，還應在核反應堆運行初期進行鋼表面的原位鈍化。