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      用于減少核反應(yīng)堆所用的部件的表面的放射性污染的方法_2

      文檔序號(hào):9635226閱讀:來源:國知局
      況發(fā)生,從而使得最遲在啟動(dòng)階段 結(jié)束時(shí)而在冷卻回路中又存在還原條件這種情況下,先前沉積在部件表面上的亞鉻酸鹽的 量沒有減少。
      [0018] 在為鉑沉積層的情況下,大概是由于組件表面的鉑涂層不完整,因此存在產(chǎn)生接 觸腐蝕的危險(xiǎn)。在發(fā)生接觸腐蝕時(shí),兩種不同的金屬元素在有電解質(zhì)的情況下相互接觸。因 此非貴金屬的材料(在本實(shí)施例中該材料為不摻雜鉑的部件表面區(qū)域)被氧化。這可以通 過所述類型的疏水性膜有效地阻止,所述疏水性膜形成抵御在冷卻劑中溶解的氧的屏障, 該屏障覆蓋也經(jīng)摻雜的表面區(qū)域。為了防止在生成鉑沉積層時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生接觸腐蝕,在還原 條件下實(shí)施鉑處理。
      [0019] 在圖1中所示的壓水反應(yīng)堆的主要回路具有反應(yīng)堆壓力容器1,其中為燃料棒2。 經(jīng)由連接件3將管道系統(tǒng)4連接在反應(yīng)堆壓力容器1上,在所述管道系統(tǒng)中插入了各種組 件,例如蒸汽發(fā)生器和冷卻劑栗(未示出)。所述組件在圖1中用矩形6表示。在主要回路 表面上形成疏水性膜的兩親物質(zhì)(其下面簡(jiǎn)稱成膜劑(Filmbildner))例如在反應(yīng)堆啟動(dòng) 過程中計(jì)量添加該成膜劑。如果未能如愿在反應(yīng)堆壓力容器1的內(nèi)表面和燃料棒2的表面 上形成膜,則可將反應(yīng)堆壓力容器1從其余的冷卻回路流體分離??蓪⒐S本身的劑量系 統(tǒng)(未示出)用于投加成膜劑。
      [0020] 優(yōu)選在完整循環(huán)或部分循環(huán)去污后或者當(dāng)部件從回路移除出來且更換新的部件 時(shí)在冷卻回路表面產(chǎn)生疏水性膜。在后一種情況下新部件的表面基本上仍是空白,即尚由 氧化層覆蓋,如同其在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的那樣。當(dāng)溫度高于分別使用的兩親物質(zhì)的克拉 夫特溫度(Kraft-Temperatur)時(shí),即溫度大約高于70°C時(shí)進(jìn)行計(jì)量添加。
      [0021] 隨著溫度的升高布朗分子運(yùn)動(dòng)也因此加劇,非極性基團(tuán)之間的范德華鍵可能在形 成間隙的情況下斷開,從而使水分子能夠進(jìn)入到這些間隙中,在這種情況下,由于其偶極特 性,水分子被部件表面上或疏水性膜極性基團(tuán)區(qū)域中存在的電勢(shì)所吸引。但是即使在高溫 下也不會(huì)發(fā)生通過摻入放射性物質(zhì)而將膜與部件表面之間形成的氧化層污染,或者這種情 況最多發(fā)生在小范圍內(nèi)。在離子放射性核素的情況下,這種情況很可能是因?yàn)?,放射性核?(由于其電荷所致)具有相對(duì)較大的水合物殼并從而具有至少阻止通過疏水性膜的有效尺 寸。
      [0022] 其中形成放射性的氧化層的結(jié)構(gòu)也是基于添加或摻入了含有放射性核素的膠體。 尺寸或半徑在大約lnm至lOOOnm的膠體,比水合離子大幾個(gè)數(shù)量級(jí),從而使得實(shí)際上不可 能通過疏水性膜。因此在反應(yīng)堆的啟動(dòng)階段以及在隨后的運(yùn)行期間可能會(huì)形成氧化層,其 放射性與通過常規(guī)方法產(chǎn)生的氧化層(即與冷卻劑直接接觸的氧化層)相比明顯減少。
      [0023] 由于通過冷卻劑輸送的放射性核素,在導(dǎo)管系統(tǒng)中或在插入的部件中存在一定的 放射性福射。但這種福射相對(duì)較低,因此沒必要擔(dān)心膜的有機(jī)基團(tuán)福解(radiolztischer Abbau)〇
      [0024] 為了對(duì)疏水性膜進(jìn)行上述保護(hù),只需在部件表面上的單分子層中存在這種膜就足 夠了。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)首先有利的是,在計(jì)算所需成膜劑的量時(shí)要考慮回路系統(tǒng)或其部分 的幾何表面。根據(jù)設(shè)備的類型和運(yùn)行時(shí)間,冷卻回路表面或多或少具有比較明顯的粗糙度, 可以通過例如從1. 5到2. 5的因子將其考慮進(jìn)去。然后將針對(duì)幾何表面計(jì)算出的成膜劑的 量與該因子相乘。在計(jì)量添加成膜劑時(shí)有利的是,在多個(gè)分布在冷卻回路上的位置處確定 或測(cè)量在冷卻劑中成膜劑的濃度。兩親分子與金屬裸露或具有氧化層的表面的結(jié)合親和力 比已覆蓋有疏水性膜的表面區(qū)域更大。這導(dǎo)致的結(jié)果是,在劑量率恒定時(shí),在冷卻劑中成膜 劑的濃度首先會(huì)降低,并且按照漸近濃度分布成膜劑之后達(dá)到基本恒定的濃度,例如lppm。 然后,成膜劑在部件表面上形成完整的、基本為單分子的層。
      [0025] 在試驗(yàn)中將7. 3cm長的半管形式的碳鋼ASMESA179樣品置于沸水反應(yīng)堆的回路 系統(tǒng)中,并從而將其暴露在反應(yīng)堆的運(yùn)行條件下。預(yù)先將該樣品清洗干凈,也就是說其表面 基本上符合在化學(xué)去污后回路系統(tǒng)內(nèi)表面上存在的狀態(tài)。此外,事先將十八烷基胺材質(zhì)的 膜施加在該樣品的一部分上。為此目的,將樣品定位在試驗(yàn)回路中并給在其中循環(huán)的、溫度 在80°C左右的水里計(jì)量添加所述兩親物質(zhì)。
      [0026] 三個(gè)月后將樣品從沸水反應(yīng)堆的回路系統(tǒng)取出并檢查其表面。未經(jīng)處理的樣品上 形成了至少主要由赤鐵組成的、因此呈紅色的氧化層。而經(jīng)過處理的、即覆蓋有疏水性膜的 樣品上也存在氧化層,但其顏色為黑色,也就是說其主要由磁鐵組成。因此,在經(jīng)過處理的 樣品上存在的疏水性膜防止氧氣進(jìn)入樣品的金屬表面。實(shí)際上,充當(dāng)磁鐵形成供氧劑的僅 僅是水分子,其至少在高溫時(shí),正如其在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)一樣,穿過在覆蓋樣品表面的膜的、 突出進(jìn)水中的非極性基團(tuán)并從而到達(dá)樣品的金屬上。
      [0027] 借助γ射線傳感器確定樣品的劑量率。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在4300μSv/h時(shí)未處理過的 樣品的劑量率比經(jīng)過處理的、即在580μSv/h時(shí)所述類型的覆蓋有膜的樣品的劑量率低數(shù) 倍。
      [0028] 如前所述,有利的是,在反應(yīng)堆運(yùn)行階段之外,如在檢修或維護(hù)工作結(jié)束之后才成 膜。膜可隨后在溫度相對(duì)較低時(shí)且主要是沒有反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)存在的輻射影響時(shí)形成。這種 情況在所述試驗(yàn)中進(jìn)行了模擬,方式是在不存在輻射時(shí)給實(shí)驗(yàn)室樣品提供疏水性膜。通過 對(duì)經(jīng)過處理的和未處理的樣品A和B進(jìn)行視覺比較顯示,在膜下形成的氧化層明顯更均勻 且無間隙。因此,這種氧化層比未處理的樣品A的氧化層具有更大的防腐蝕保護(hù)作用。而在 A和B樣品上的膜的質(zhì)量不同的原因可能在于,兩親物質(zhì)如表面活性劑在起作用,從而使得 附著在部件表面上的粒子轉(zhuǎn)入冷卻劑中,因而在成膜之前或成膜過程中將表面清潔干凈。
      [0029] 即使在運(yùn)行一段時(shí)間后膜不再起作用,但已存在的、具有較小劑量的氧化層僅會(huì) 相對(duì)緩慢地增長,這是因?yàn)槠鸬窖趸饔玫慕橘|(zhì)如水和氧氣被阻止穿過致密的氧化層輸送 到部件的基本金屬上。也有可能的是,在運(yùn)行一段時(shí)間后通過計(jì)量添加兩親物質(zhì)到水或反 應(yīng)堆冷卻劑中來再生膜。
      [0030] 除了離子形式的放射性核素外,在水中也存在放射性膠體,即大小為lnm左右至 lOOOnm的粒子。固體膠體一般也帶電,S卩其表面攜帶正電荷或負(fù)電荷。若現(xiàn)在使用兩親物 質(zhì)(其具有相同電荷的極性基團(tuán)),則膠體由于庫侖斥力并不會(huì)附著在膜表面上。放射性 膠體的實(shí)例為Ag110m構(gòu)成的膠體。銀例如來源于密封件,如反應(yīng)堆壓力容器的蓋密封件。 通過使用兩親物質(zhì)并且該物質(zhì)具有在現(xiàn)有膠體上帶相同電荷的極性基團(tuán),當(dāng)膠體帶正電荷 時(shí)優(yōu)選具有氨基(例如季氨基),而當(dāng)膠體帶負(fù)電荷時(shí)具有膦酸基,則可能會(huì)阻止或至少減 少放射性膠體沉積在工具表面上或沉積在反應(yīng)堆導(dǎo)水回路組件的表面上。
      [0031] 第二種方法變化形式涉及核反應(yīng)堆的檢修階段,因此其為一種檢修方法,即用于 對(duì)核反應(yīng)堆(特別是沸水反應(yīng)堆、壓水反應(yīng)堆或重水反應(yīng)堆)實(shí)施維護(hù)和檢修工作的方法。 核反應(yīng)堆在運(yùn)行一段時(shí)間后,例如每年,都得進(jìn)行檢修,在檢修時(shí)除了上述工作外還要采取 檢驗(yàn)措施。檢修過程中通常將反應(yīng)堆的反應(yīng)堆壓力容器11打開,在該壓力容器中為燃料元 件(未示出),打開的方式是移除壓力容器的蓋11a。出于輻射保護(hù)的原因,使得布置在反 應(yīng)堆壓力容器11上方的溢流池12溢流。然后可以從布置在溢流池12上方的工作臺(tái)(未 示出)開始對(duì)位于反應(yīng)堆壓力容器11中的上述類型的部件和系統(tǒng)以及與之相關(guān)的部件和 系統(tǒng)采取措施。
      [0032] 檢修工作的問題在于,其不能避免反應(yīng)堆冷卻
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