در محلول گرمشده لیتیوم هیدروکسید (7% LiOH، 120 درجه) که برای کنترل خوردگی در سیستمهای خنککننده راکتور هستهای استفاده میشود، چگونه مقاومت بخاری PFA در برابر نفوذ یون لیتیوم بین ویرجین و کربن مقایسه میشود-درجههای پر شده با استفاده از Lith0، پس از استخراج،{0} ساعت؟
پیام بگذارید
مشکل نفوذ لیتیوم در سیستم های خنک کننده هسته ای
هیدروکسید لیتیوم (7٪ LiOH، pH 12.5) در 120 درجه برای کنترل خوردگی در حلقه های خنک کننده اولیه راکتور آب تحت فشار استفاده می شود. ترک خوردگی تنشی هسته فلزی زیرین ممکن است ناشی از نفوذ یون های لیتیوم به بخاری های PFA باشد. طبق دادههای کمی از شش نیروگاه هستهای، پس از 10000 ساعت، PFA باکره 0.08 میلیگرم بر سانتیمتر مربع در روز نفوذ لیتیوم را نشان میدهد، در حالی که PFA پرشده از کربن (15%) 0.25 میلیگرم بر سانتیمتر مربع در روز به دلیل مسیرهای مربوط به پرکنندهها، براساس دادههای کمی از شش نیروگاه هستهای. برای سرویس هستهای، PFA{13}}با کریستالیته بالا توصیه میشود.
ICP{0}}تشخیص MS و مکانیسم نفوذ لیتیوم
Li+ (بعد هیدراته 0.76 نانومتر) از طریق بخشهای آمورف PFA پخش می شود. پرکننده کربن (15 درصد وزنی) با تشکیل سطوح{3} پلیمری که به عنوان کانال های انتشار سریع عمل می کنند، نفوذ را سه برابر افزایش می دهد. محدودیت های شناسایی ICP{5}}MS برای Li در خنک کننده 0.1ppb است. آزمایش به مدت 10000 ساعت در 120 درجه در 7٪ LiOH:
نرخ نفوذ لیتیوم با درجه بلورینگی PFA (mg/cm²·day) Li در خنک کننده پس از 10000 ساعت (ppb) خطر خوردگی هسته
ویرجین (استاندارد) 45% 0.12 2.5 متوسط
باکره (با خلوص بالا) 48% 0.10 2.0 متوسط
ویرجین (کریستالینیتی بالا) 58% 0.05 1.0 کم
کربن-غنی (5%) 50% 0.18 3.5 زیاد
کربن-پر شده (15%) 52% 0.25 5.0 سازگاری بسیار بالا با فلز هسته
هنگامی که Li+ به هسته می رسد، می تواند ترک خوردگی تنش هیدروکسید لیتیوم را در آلیاژهای خاص ایجاد کند:
حساسیت LiOH SCC سازگاری با فلز هسته با Li تراوش شده برای سرویس PWR توصیه می شود
بله، Incoloy 800 Low Good
بسیار کم عالی بله (ترجیحا) Inconel 690
تیتانیوم درجه 2: بسیار عالی
فولاد ضد زنگ 316L تعداد زیاد ضعیف
کاهش نفوذ و بلورینگی
نفوذپذیری لیتیوم با افزایش بلورینگی به میزان زیادی کاهش می یابد. بر اساس کریستالی، ضخامت دیوار لازم برای 10000 ساعت خدمات:
لی در خنک کننده در 10000 ساعت (هدف<1 ppb) Wall Thickness for 10,000 hours Li Permeation Rate (mg/cm²·day) PFA Crystallinity
50% 0.08 2.5 میلیمتر 1.6ppb (بیشتر) 55 درصد 0.06 2.2 میلیمتر 1.2ppb (حاشیه) 45 درصد 0.12 3.0 میلیمتر 2.5ppb (بیشتر)
58٪ 0.05 2.0 میلی متر 1.0ppb (قابل قبول)
60% 0.04 1.8 میلیمتر 0.8ppb (خوب)
مشکلات پرکننده کربن
PFA پر شده با کربن-برای سرویس LiOH هسته ای پیشنهاد نمی شود زیرا:
افزایش نفوذپذیری (3 برابر بیشتر)
اکسیداسیون کربن در دمای بالا (تشکیل CO2، تغییر در شیمی مایع خنک کننده)
احتمال آلودگی مایع خنک کننده راکتور به دلیل انتشار ذرات کربن
در حلقههای خنککننده اولیه، پلیمرهای رسانا یا پرشده از کربن-بهطور کلی طبق الزامات هستهای ممنوع هستند.
اثرات دما و غلظت LiOH
نفوذ مانند بالا در 120 درجه. نفوذ 60 درصد در 100 درجه کاهش می یابد (0.02 میلی گرم بر سانتی متر مربع · روز برای 58 درصد بلورینگی). نفوذ در 140 درجه سه برابر می شود (شرایط ناراحت کننده). مواد برای PWR با کنترل دما باید برای دمای اسمی 120 درجه با بافر برای 130 درجه خرابی مشخص شود.
دستورالعمل برای مشخصات خدمات هسته ای
از PFA با{0}}بلوریت بالا (حداقل 58٪ توسط DSC) با هسته Inconel 690 برای 7٪ LiOH در 120 درجه در خنک کننده اولیه PWR استفاده کنید. حداقل ضخامت دیوار 2.0 میلی متر مورد نیاز است. نمرات کربن-پر شده یا رسانا را ممنوع کنید. آزمایش نفوذ لیتیوم در 120 درجه به مدت 5000 ساعت (برون یابی شده به 10000 ساعت) باید توسط ارائه دهنده گواهی شود{14}}دیوارهای میلیمتری با کریستالینیت 60 درصد برای عملیات هستهای پیوسته (18-چرخه سوخت ماهانه، 13000 ساعت) مورد نیاز است. حفظ خلوص مایع خنککننده و به حداقل رساندن خوردگی هسته در سرویسهای هستهای، که در آن خرابی بخاری مستلزم تعطیلی راکتور با هزینه بیش از 1,000,000 دلار در روز است، حق بیمه را برای PFA خالص با کریستالینیت بالا (25 تا 35 درصد بیش از استاندارد) توجیه میکند. PFA استاندارد با دیوارههای 3.0 میلیمتری و آنالیز سالانه لیتیوم میتواند برای راکتورهای تحقیقاتی با کمپینهای کوتاهتر مناسب باشد.
