專利名稱:減少candu型核發(fā)電廠的初級回路中的連接管道的腐蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減少CANDU(加拿大氘-鈾反應(yīng)堆)型核發(fā)電廠的初級回路中的連接管道的腐蝕的方法。
特別是在連接管道的輸出端中現(xiàn)在觀察到了其內(nèi)表面上的材料侵蝕，這是由于腐蝕造成的。此外，還是由于在壓力管的出口處出現(xiàn)的由汽泡和重水構(gòu)成的二相混合物造成的。在這種情況下該材料侵蝕隨著操作時間的逐增達到如此高的值，即觀察到例如其侵蝕率為每年150μm的數(shù)量級，以致由于因此帶來的壁厚變薄還在達到設(shè)備的設(shè)計壽命以前就可能必須更換該連接管道。然而，由于這樣的連接管道的數(shù)量很大并且受條件的限制，一次這樣的更換聯(lián)系到可觀的技術(shù)費用和相當(dāng)長的停機時間并且因此提高了成本。
該目的按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求
1的特征之方法來達到。在該方法中，為了減少CANDU型核發(fā)電廠的初級回路中的連接管道的腐蝕，按照本發(fā)明，在熱交換器管的初級端的內(nèi)壁上由于腐蝕產(chǎn)物的沉積造成的表面粗糙度通過用一種噴丸處理而被減小，該噴丸優(yōu)選為由氣體和以微粒形式存在的固體材料組成的多相混合物。
雖然由US書5,883,512基本上已知用一種噴丸處理熱交換器管。但這種處理只用作為實施一渦流試驗的預(yù)備措施，以便通過噪聲水平的降低大大改善材料損壞的早期識別。
本發(fā)明涉及到這樣的見解，即熱交換器管的表面粗糙度和由此帶來的蒸汽發(fā)生器的傳熱功率的降低導(dǎo)致隨著操作時間的逐增，加速出現(xiàn)于連接管道中的腐蝕和因此在其內(nèi)表面上的材料侵蝕。
在操作時間中發(fā)現(xiàn)到的熱交換器管的內(nèi)表面的表面粗糙度的增加，其本身主要是由于在初級回路中出現(xiàn)在排出端的連接管道中的腐蝕所造成的。在腐蝕的情況下，在初級回路中，特別是在排出端的連接管道中采用的低碳鋼或非合金碳素鋼被腐蝕并且因此形成了作為離子存在的鐵的化合物并且釋放到載熱劑(重水)中。這些離子的鐵的化合物被輸入蒸汽發(fā)生器中并且作為氧化物沉積在熱交換器管的內(nèi)表面上。
這些沉積導(dǎo)致熱交換器管的內(nèi)壁的較高的表面粗糙度并且在不大的程度上也導(dǎo)致由該沉積決定的橫截面的減小，從而相關(guān)地降低了載熱劑的流量。這又降低了蒸汽發(fā)生器的傳熱功率并從而隨著操作時間的逐增在初級回路中循環(huán)的載熱劑(重水)在蒸汽發(fā)生器的輸出端以及在該反應(yīng)堆的輸入端的溫度也逐增。
本發(fā)明涉及到這樣的考慮，即在數(shù)量級為2至3℃的這種較小的溫升就足以將在核反應(yīng)堆的壓力管的出口處的汽泡成分提高到顯著影響排出端的連接管道中的腐蝕的程度。
利用本發(fā)明的方法現(xiàn)在可以有效地排除對形成表面粗糙度有影響的氧化物沉積而與加熱管的幾何無關(guān)并且顯著減小熱交換器管的內(nèi)表面的表面粗糙度并從而顯著提高蒸汽發(fā)生器的傳熱功率。由此降低了在反應(yīng)堆輸入端的溫度。通過本發(fā)明的措施，以噴砂處理的方式可以使輸入端的溫度值達到大約相當(dāng)于發(fā)電廠起動時的溫度值。
蒸汽發(fā)生器的傳熱的比率的提高此外還造成了次級的蒸汽系統(tǒng)中的壓力升高并從而改進透平區(qū)域的效率。
與噴丸處理相關(guān)的沉積物去除和熱交換器管的表面的光滑還改善了在渦流試驗或超聲波試驗中得到的結(jié)果的說服力，而且也由于降低了摩擦達到較小的磨損，亦即通過熱交換器管的試驗探頭達到了較高耐用度。
利用按照本發(fā)明的方法達到可與全新狀態(tài)的蒸汽發(fā)生器相比擬的傳熱容量(設(shè)計的傳熱容量)，從而至少大致地恢復(fù)到核發(fā)電廠的原始設(shè)計功率。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是，與熱交換器管的化學(xué)清理或化學(xué)凈化相比，其二次廢料的體積非常小?；瘜W(xué)方法產(chǎn)生多倍的按照本發(fā)明方法的廢料體積。因此明顯地降低在這種情況下附帶產(chǎn)生的大量二次廢料的污染消除費用。
有利的是，采用一種氣體/固體材料混合物作為噴丸。借此提高去除的速度并易于進行噴丸處理。
在本發(fā)明的特別有利的實施形式中，熱交換器管在噴丸處理以前經(jīng)過抽成真空和/或循環(huán)干燥的周圍空氣而被干燥。這種干燥過程導(dǎo)致沉積的氧化物層的局部的完全脫落并有助于多相處理的效力。
利用氣體/固體材料混合物特別可以在5秒與10分鐘的時間之內(nèi)處理熱交換器管。
在本發(fā)明的另一有利的實施形式中，在進入熱交換器管內(nèi)的氣體/固體材料混合物中的優(yōu)選為氮或空氣的氣相的壓力為例如在0.1MPa(1巴)與1MPa(10巴)之間。
固體材料特別包括顆粒狀的、球狀的、和/或帶角的/帶棱角的微粒。固體材料成分也可以是一種粒狀產(chǎn)物。固體材料特別包括玻璃、金剛砂、金屬、金屬氧化物、陶瓷和/或包括熱交換器管的原料。
也可能使用一種包括不同材料的固體材料混合物。
固體材料的微粒直徑優(yōu)選在100與1000μm之間，特別是在150與400μm之間。
利用按照本發(fā)明的方法，除減少腐蝕外的優(yōu)點是，仍保持熱交換器的傳熱容量并且其另一優(yōu)點是，達到關(guān)于熱交換器管中管損壞的早期識別。
此外由圖中可知，容器10還由一慢化劑30，即重水D2O通過。
為了能夠更換燃料元件6，實際上連接管道12a、12b不同于原理圖，不是在端面而是在側(cè)面連接到壓力管4上。因此這些連接管道具有較小的內(nèi)徑(取決于壓力管的功率密度，在1.5與3.5英寸之間)并且由于受安裝條件的限制必須橫向于壓力管4的縱軸線圍繞各鄰接的壓力管4并因而被以較小的半徑彎曲。
連接管道12a、12b由碳素鋼構(gòu)成并顯示出明顯的腐蝕。腐蝕特別發(fā)生在連接到壓力管4上的各自出口的連接管道12b中，因為在該端造成腐蝕的汽泡成分特別高。這樣腐蝕的程度是如此之高，以致由此帶來的壁厚變薄可能導(dǎo)致壽命的縮短。
由連接管道12b的內(nèi)表面上剝落的材料沉積在初級回路管道系統(tǒng)的其余地方，特別是沉積在熱交換器管22內(nèi)并導(dǎo)致載熱劑流量的逐漸降低。隨著載熱劑流量的降低帶來載熱劑8在壓力管4的入口4a處的溫升，該溫升在多年的操作時間中達到一個很小的攝氏度的數(shù)量級(2至5℃)。該較小的溫升就足以將在壓力管4內(nèi)及其出口4b處的汽泡成分提高到這樣的程度，即除其他的對反應(yīng)堆操作的負(fù)效應(yīng)(壓力降，減速)外特別是對排出端的連接管道12b中的腐蝕產(chǎn)生不利的影響。
按照本發(fā)明，通過用一種噴丸對熱交換器管22的處理導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器20內(nèi)的傳熱流量的改善，其降低在壓力管4的各入口4a處的溫度并且由于蒸汽功率分量的減小導(dǎo)致了特別是在排出端的連接管道內(nèi)因腐蝕造成的侵蝕率的降低。
權(quán)利要求
1.一種減少CANDU型核發(fā)電廠的初級回路中的連接管道(12a，12b)的腐蝕的方法，其中，在初級回路中設(shè)置的蒸汽發(fā)生器(20)的熱交換器管(22)的初級端的內(nèi)壁上由于核發(fā)電廠的運行造成的表面粗糙度通過用一種噴丸處理而被減小。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，采用一種氣體/固體材料混合物作為噴丸。
3.按照權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，熱交換器管(22)首先被干燥并緊接著用氣體/固體材料混合物加以處理。
4.按照權(quán)利要求
3所述的方法，其特征在于，熱交換器管(22)通過抽成真空而被干燥。
5.按照權(quán)利要求
3或4所述的方法，其特征在于，為了熱交換器管(22)的干燥，采用干燥的空氣。
6.按照權(quán)利要求
2至5之一項所述的方法，其特征在于，用氣體/固體材料混合物的處理時間在5秒與10分鐘之間。
7.按照權(quán)利要求
2至6之一項所述的方法，其特征在于，氣體/固體材料混合物在進入熱交換器管(22)內(nèi)時的氣壓在0.1MPa(1巴)與1MPa(10巴)之間。
8.按照權(quán)利要求
2至7之一項所述的方法，其特征在于，采用顆粒狀的、球狀的、和/或帶角的微粒作為固體材料。
9.按照權(quán)利要求
2至8之一項所述的方法，其特征在于，所述固體材料包括玻璃、金剛砂、金屬、優(yōu)質(zhì)鋼、陶瓷和/或熱交換器管(22)的原料。
10.按照權(quán)利要求
8或9所述的方法，其特征在于，微粒直徑在100與1000μm之間。
11.按照權(quán)利要求
10所述的方法，其特征在于，微粒直徑在150與400μm之間。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種減少CANDU型核發(fā)電廠的初級回路中的連接管道(12a、12b)的腐蝕的方法，對此按照本發(fā)明，在初級回路中設(shè)置的蒸汽發(fā)生器(20)的初級端的內(nèi)壁上由于核發(fā)電廠的運行造成的表面粗糙度通過用一種噴丸處理而被減小。
文檔編號G21D1/00GKCN1401932SQ02130515
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月15日
發(fā)明者格奧爾格·克雷默, 弗朗茨·安曼, 克勞斯·施特萊特 申請人:法瑪通Anp有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan