[发明专利]用于核电厂的热态功能试验期间的主系统材料钝化的化学工艺

说明书

本发明涉及一种用于核电厂的热态功能试验期间的主系统材料钝化的化学工艺。该工艺包括在不同温度下向循环通过新的核电厂的主系统的冷却剂水引入化学添加剂。该化学添加剂与主系统的表面接触，这导致在新鲜表面上形成保护性的含锌的氧化物膜，以控制在核电厂的随后正常运行期间的腐蚀释放和沉积。该方法包括一系列的三个化学阶段以优化钝化过程：1)碱还原阶段、2)酸还原阶段和3)酸氧化阶段。

本申请是申请日为2015年7月29日，发明名称为“用于核电厂的热态功能试验期间的主系统材料钝化的化学工艺”的中国专利申请201580040744.9的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2014年7月30日提交的题为CHEMICAL PROCESS FOR PRIMARY SYSTEMMATERIAL PASSIVATION DURING HOT FUNCTIONAL TESTING OF NUCLEAR POWER PLANTS美国临时专利申请序列号62/030，850的优先权，将其中的内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

1.领域

本发明一般涉及核电厂的热态功能试验，并且更具体地涉及在热态功能试验期间在主系统的材料上的保护性氧化物膜的发展。

2.相关技术

核电厂一般包括主系统，它包括反应堆容器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂泵、增压器和连接管道。反应堆冷却剂回路包括反应堆冷却剂泵、蒸汽发生器和将这些组件连接到反应容器的管道。核电厂可以有两个、三个或四个反应堆冷却剂的回路。核燃料包含在反应堆芯中，其被容纳在反应堆容器中。主系统的一个功能是将热量从核燃料转移到蒸汽发生器。

为了使主系统执行其功能，冷却水通过主系统中循环。由该冷却水所接触的系统材料和表面将会经受一般腐蚀。在一次侧表面例如金属表面上的钝化(例如保护性)的氧化物膜的发展对于控制材料和部件的腐蚀，以及对于电厂运行期间控制腐蚀产物的释放是重要的。随着金属腐蚀，生成金属氧化物。部分金属氧化物在一次侧表面上形成粘附性层，和金属氧化物的其余部分被释放到冷却水中。作为粘附性氧化物层的发展，它变得越来越钝化(例如保护性的)，并且减慢与金属表面的腐蚀反应，最终腐蚀反应降低到低的稳态值。

在压水反应堆中的主系统(PWR)是反应堆冷却剂系统(RCS)。在PWR中，在电厂运行期间在RCS中的结构材料暴露于高温的反应堆冷却剂时，发生腐蚀和形成沉积。这些腐蚀产物随后被释放到反应堆冷却剂中，并可以沉积在反应堆芯中的燃料上。从历史上看，显著努力已经花费在耐腐蚀材料的选择，以及化学控制添加剂和电厂运行实践的发展，以最大限度地减少腐蚀的形成和沉积。在正常电厂运行期间，化学控制用于发展关于主系统材料和表面上的钝化膜以控制电厂运行期间的腐蚀速率和腐蚀释放速率，以尽量减少腐蚀产物在芯上的沉积(作为“污垢”)和随后的激活。对于尽量减少与污垢相关的燃料性能问题和电厂剂量率的风险，这是必要的。

在向核堆芯(预堆芯)装载燃料之前，新的核电厂经受热态功能试验(HFT)以证实电厂的可运行性。在预堆芯HFT期间，在最初暴露于高温的冷却剂水时，在主系统例如RCS中的表面上发展初始(最早)的氧化层。在预堆芯HFT之后，在核电厂的后续商业化运行期间，这种最早的氧化层的影响可沉积在芯上的腐蚀产物的总量，从而影响燃料污垢的风险和电厂剂量率。因此，相信对于核电厂的寿命而言，最早的氧化物层影响耐腐蚀性。

在1970年和1980年启动的PWR已经仅使用氢氧化锂用于主系统的化学控制以维持碱性pH来进行HFT。自那时以来，电厂使用溶解的氢以在RCS表面上发展更具保护性的氧化物来进行HFT。此外，至少一种电厂已经在HFT期间用硼酸和过氧化氢模拟换料停堆中的化学条件，这导致腐蚀产物的溶解，使得它们可以容易地通过离子交换从系统除去。