注锌对压水堆锆合金表面污垢的影响研究
2022-09-21胡艺嵩毛玉龙胡友森阮天鸣蒙舒祺
胡艺嵩毛玉龙胡友森阮天鸣蒙舒祺
(中广核研究院有限公司 深圳 518000)
压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)一回路各种金属材料长期在高温高压水环境中服役,将生成腐蚀产物并在堆芯燃料表面集中沉积形成污垢(Chalk Rivers Unidentified Deposit,CRUD),降低燃料包壳换热能力[1],改变包壳抗开裂能力[2],并对一回路放射性产生影响[3]。注锌技术起源于沸水堆,根据运行经验,将冷却剂锌浓度控制在(5~15)×10-9g·g-1[4],能够在减缓沸水堆材料晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和降低辐射剂量率等方面产生显著效果。将注锌技术从沸水堆移植到PWR上时,由于反应堆一回路材料、反应堆运行工况和燃料管理策略等方面均存在差异,综合考虑材料腐蚀防护、一回路放射性和反应堆安全性等方面的影响。目前,国际上大部分注锌PWR均要求冷却剂锌浓度位于(5~10)×10-9g·g-1之间,并采用贫化锌作为注锌药剂[4‒5]。在对实际的PWR机组开展注锌时,通常在其加药箱的低温段安装注锌泵,将制备好的贫化锌药剂以合适的速率持续注入一回路,并对冷却剂锌浓度进行在线检测,直至冷却剂锌浓度达到运行要求规定的目标值。随着注锌技术在越来越多的PWR机组上实施,该技术已经成为了调节PWR一回路水化学环境的常用方式之一[6]。
金属材料的腐蚀是产生CRUD的根本原因,研究人员针对注锌对PWR金属材料的腐蚀行为开展了实验研究,结果表明,注锌后金属材料氧化膜稳定性得到提升,其腐蚀速率得到显著抑制[7];Yoon等[8]检测了韩国Hanul电厂1号机注锌前后燃料包壳的氧化膜厚度,结果表明:注锌并未增加燃料包壳氧化膜厚度,不会对燃料服役性能产生不利影响;……
