[发明专利]一种核反应堆钢表面的回路内钝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种通过回路内钝化而保护液态金属冷却快反应堆钢结构表面的方法。

背景技术

当液态金属冷却快反应堆运行时，一回路内表面会发生动态腐蚀，所述动态腐蚀是由于回路的不同温度区域之间冷却剂的循环而产生和发展的。在回路的高温区，液态金属冷却剂会溶解制作回路壁的合金的成分，并且溶解的金属会沿着回路移动。在回路冷的部分，溶液的成分会沉淀，这种沉积物会破坏热交换条件并会堵塞冷却剂的通道。为了防止与液态重金属冷却剂接触的反应堆一回路内表面的腐蚀，要对其进行钝化，在其表面生成具有可接受厚度、密实度、成分及强度的氧化膜。

目前，存在各种核反应堆钢结构表面的钝化方法。

已知一种用于减缓放射性材料制品表面上的沉积的核反应堆不锈钢管道表面的钝化方法(参见专利US4636266，国际分类号C23C08/10,，C23C08/14，公布日期13.01.1987)。按照这种方法用气态氧源，例如，温度为150-450℃(优选为250-350℃)的含有少量水蒸气的空气将预先抛光管道表面处理至少5小时。在安装到核反应堆之前用该方法对管道制品的表面进行预处理。

已知一种通过在含铬的镍合金制品的表面形成氧化铬膜而高温钝化奥氏体合金的方法(参见专利US6488783，国际分类号C23C8/02，C23C8/10，C23C8/16,公布日期03.12.2002)。该方法包括将待处理的管道制品加热到能氧化铬的温度(约为1100℃)，并将制品的表面在这个温度下以及在水蒸汽和惰性气体混合物介质中保持3-5分钟。混合物中水蒸汽的含量为0.08％-40m％。使用氢气、氩气、氦气或其混合物作为所述惰性气体。用这种方式处理过表面的管道制品用在水冷反应堆一回路中。该方法需要使用高的温度来加热制品，并且还需要相当昂贵的气体。

已知一种通过使用含肼的化学试剂溶液在表面生成氧化膜来钝化由珠光体钢制成的动力设备的方法(参见专利RU2195514，国际分类号C23C22/00，C23F11/00，公布日期27.12.2002)。在80-100℃的温度下使用含0.01-0.03g/l肼并添加pH为3.0-4.5的硝酸的溶液处理1-5小时。

已知一种钢管的钝化和清洗方法(参见专利，RU2000130144，国际分类号C23G5/00，C23F11/02，F28G13/00，公布日期，27.12.2002)，其包括使用含氧试剂对管道的内表面进行处理，使用添加有浓度不超过1.2g/l的氧气或氮气的空气作为所述含氧试剂，在试剂流的速度为50-200m/s及300-500℃的温度下处理0.5-50分钟。该方法用于钢管内表面事先的回路外钝化。

已知一种珠光体钢动力设备的无废料钝化及防腐方法(参见专利RU2182193，国际分类号C23F11/02，公布日期10.05.2002)。该方法包括通过在95-140℃的温度下在水或蒸汽介质中用氮酸铵处理1.5-3小时使表面形成氧化膜，氮酸铵在水或蒸汽中的浓度为60-150mg/kg。该方法能够提高设备防腐蚀的效果，并能完全消除废料的生成，这是因为当动力装置以额定状态输出时氮酸铵被分解成了氮和水。由于该方法适用于水冷核反应堆管道的处理，所以其应用范围有限。

已知一种核反应堆管道碳素钢的钝化方法(参见专利TWM347407，国际分类号C23C16/44，公布日期21.12.2008)，其包括使用含高浓度溶解氧并具有规定pH值的水来处理核电站一回路管道内表面。所述钝化方法在核反应运行前的测试阶段、启动阶段或维护/维修和关闭阶段使用。需要注意的是，已知这种方法用于水冷核反应堆碳素钢管道的钝化。而且实施该方法还需要使用额外设备，例如反应堆水的过滤器/除盐器、用于保存和供应维持所规定pH值的试剂的贮存器、净化反应堆水泵及电化学显示器。

已知一种核反应堆管道表面的钝化方法(参见专利JPS61199073，国际分类号C23C22/68；C23F14/00；C23F14/02，公布日期03.09.1986)，该方法包括在一回路中添加水，用加热器将水加热到超过管道钝化温度的温度，并使水的压力高于蒸发压力，用一回路泵将用加热器加热过的水在一回路中循环起来，从而在管道表面形成钝化膜。该方法应用范围有限，其不适用液态金属冷却核装置钢制元件的钝化，因为无论是温度工况，还是在这种反应堆结构中使用的材料都是完全不同的。