。
[0034]此时，向液态金属冷却剂中注入热力学活度a= I O—1 +10—3的氧气。
[0035]此时，将氧气的热力学活度a=10—i + lO—3和温度T = 300-330QC维持t = 220(±20)小时。
[0036]此时，在栗或栗组启动的情况下进行非等温钝化模式。
[0037]此时，栗或栗组的功率水平为额定功率的30%以上。
[0038]此时将氧气的浓度维持在Co2=(l-4)*10—6%wt.的水平上。
[0039]此时将氧气的热力学活度a提高到a= 10—2 + 10一4。
[0040]此时将栗或栗组高于额定功率30%以上的功率水平，Co2=(l-4)*10—的氧气浓度和a = 10—2 +10—4的氧气热力学活度维持t = 550 (±50)小时。
[0041]此时，所述堆芯模拟装置为模拟堆芯形状、堆芯元件的相对位置、以及其质量-尺寸特征的堆芯模型。
[0042]如原型(RU2456686)中所述一样，为了原位钝化快速核反应堆第一回路的钢表面，通过向核反应堆第一回路的重质液态冷却剂中加入能与第一回路元件材料发生反应并形成保护膜的物质在核反应堆第一回路元件的表面上创建保护膜。
[0043]所申请方法与原型不同的是，在组装核反应堆时向反应堆添加第一回路液态冷却剂之前，在原本设置堆芯的位置上安装堆芯模拟装置(以下简称H A3)，所述模拟装置为模拟堆芯形状、堆芯元件(其中包括燃料组件)的相对位置、以及其质量特征的堆芯模型。
[0044]接着向反应堆内填充液态重金属冷却剂，将冷却剂加热到规定的钝化条件温度。
[0045]分两个阶段进行原位钝化，其中第一个阶段包括在栗组关闭，温度为300_330°C，较高的氧气热力学活度azlO—WlO—3的情况下的等温钝化模式，在该模式下将所述温度和氧气热力学活度维持220±20小时，第二阶段在栗组启动，栗组功率水平为定额的30%或高于该值，并持续550 ±50小时的情况下进行非等温钝化，其中将氧气浓度保持在Co2= (1-4)*10—6%wt.的水平上并保持较高的氧气热力学活度a=10—2 + 10—4，之后将堆芯模拟装置移除并在其位置上安装正式的堆芯，其中冷却剂的温度T = 300-330° C增加到钝化所必需的温度(T = 410-420°C)水平。
[0046]接下来在正常运行模式下在液态金属冷却剂中还要保持现有的氧气浓度。
[0047]在热力试运转模式中使用全尺寸的堆芯模拟装置，这能够通过在液态重金属冷却剂介质中氧化钢材来提高装有液态重金属冷却剂的第一回路结构钢的防腐性能，并能将“正式”运行中所需的氧气浓度降低到至少(Co2=(l-10)*10—6%wt.)。
[0048]事先(回路外，例如工厂)钝化像堆芯和蒸汽发生器这样的元件能将耗氧速率降低到约正常运行时的50%，由于蒸汽发生器与液态金属冷却剂接触的面积大，所以在钝化蒸汽发生器时能达到最大效果(约30%)。本发明方法的显著优点为，在特定条件下能形成细实耐用的保护(防腐蚀)氧化膜。研究显示，在核反应堆的初始阶段形成厚度约1-2微米的膜就足可以有效降低正常(工作)模式下钢与冷却剂发生氧化反应的强度。
[0049]在对非钝化的第一回路钢材样品进行的试验台腐蚀试验过程中，对在液态重金属冷却剂流中形成的氧化层的损伤使用申请方法时，在选定的氧气浓度下，在试验继续的情况下没有发生任何的腐蚀损伤，相反地，损伤被“治疗”而且氧化层形成了所需的厚度、强度和密实度。
[0050]为证明所申请的原位钝化方法进行了大规模的综合试验研究。其中，就在高温(t= 620-650°C)条件下最主要的第一回路元件一一燃料元件(3Π-823型钢)而言，在具有良好统计数据(数十家公司)的1000-5000小时的基础上显示，在熔体中进行预氧化处理能为所有的钢表面提供可靠的防腐保护。由于在没有任何保护的，其中包括在试验过程中没有进行预氧化处理的试样样品上有时会分散地发现有点状腐蚀特征的腐蚀结节，所以上面这种情况是很重要的。
【具体实施方式】
[0051 ]基于实验数据，在410_420°C温度下及高氧气浓度(Co2_l*10—5%wt)条件下的原位钝化为最合适的模式，这可以将持续2-4周的钝化模式与其他安装调试工作结合起来，而且不会导致反应堆装置的启动运行出现不必要的延迟。
[0052]利用液态重金属冷却快速反应堆堆芯模拟装置分阶段实施钢表面的原位钝化工艺并规定必须完成下列工艺操作:
[0053]-将堆芯模拟装置安装到反应堆装置堆芯本身的位置；
[0054]-向反应堆内填充液态重金属冷却剂；
[0055]-将冷却剂加热至钝化条件的温度；
[0056]-进行原位钝化，其包括在高氧气热力学活度(在等温钝化模式中a=^)—1+ ^)—3，在非等温钝化模式中a= 10—2 +10—4)条件下的等温钝化模式(T = 300-330°C，t-220小时)和非等温钝化模式(栗组的功率水平大于或等于额定功率的30%，持续t-550小时)。
[0057]-移除堆芯模式装置。
[0058]接着在换下堆芯模拟装置安装正式堆芯后，在快速核反应堆正常运行时不间断地维持必要的氧气浓度，这使得能在正式的冷却剂温度参数下连续钝化钢制零件，但强度比用堆芯模拟装置实施所申请方法时小。
【主权项】
1.一种核反应堆钢表面的原位钝化方法，包括，通过向第一回路的冷却剂中加入能与第一回路元件材料发生反应并形成保护膜的物质在核反应堆第一回路元件的表面上创建保护膜，同时在组装核反应堆时向其填充第一回路的冷却剂之前，在用于放置堆芯的位置上安装堆芯模拟装置，之后向反应堆内填充冷却剂，将冷却剂加热到钝化条件的温度，之后将堆芯模拟装置移除并在该位置上安装正式的堆芯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用液态金属冷却剂作为所述第一回路冷却剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分两个阶段进行原位钝化，在等温钝化模式下进行第一阶段，并在该模式下向液态金属冷却剂中注入氧气，在非等温钝化模式下进行第二阶段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在温度T= 300-330°C的条件下进行所述等温纯化1?式。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，向所述液态金属冷却剂中注入热力学活度a = 10—i + lO—3 的氧气。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将氧气的热力学活度azlO—WlO—3和温度T=300-330°C维持t = 220( ± 20)小时。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在栗或栗组启动的情况下进行所述非等温钝化模式。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述栗或栗组的功率水平为额定功率的30%以上。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述氧气的浓度维持在Co2=(1-4)*10一6 % wt.的水平上。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述氧气的热力学活度a提高到a= 10一2+ 10-4011.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将栗或栗组高于额定功率30%以上的功率水平，Co2=(l-4)*10—的氧气浓度和a = 10—2+10—4的氧气热力学活度维持t = 550(±50)小时。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆芯模拟装置为模拟堆芯形状、堆芯元件的相对位置、以及其质量-尺寸特征的堆芯模型。
【专利摘要】本发明涉及核技术领域，尤其，涉及一种钢表面的原位钝化方法。所述方法包括在设置正式堆芯的位置上安装有堆芯模拟装置，所述模拟装置为模拟堆芯形状、堆芯元件的相对位置、以及其质量特征的堆芯模型，接着向反应堆内填充液态重金属冷却剂，将冷却剂加热到规定的钝化条件温度，分两个阶段进行原位钝化，其中第一个阶段中包含按照这个阶段所规定的条件进行的等温钝化模式，而第二个阶段包括在不同条件下进行的非等温钝化，之后移除堆芯模拟装置并在这个位置上安装正式的堆芯。该方法保证了钢制元件表面在液态重金属冷却剂介质中的耐腐蚀性并能降低核反应堆运行初期的氧气消耗的最大速率。
【IPC分类】G21C1/03
【公开号】CN105556612
【申请号】CN201480050892
【发明人】马特诺夫·皮特·尼基佛罗维奇, 阿斯卡杜林·莱多米尔·萨米列维奇, 伊娃诺夫·孔斯坦汀·德米耶维奇, 勒克奇·阿莱克桑德·尤列维奇, 斯多罗曾克·阿莱克塞·尼科拉维奇, 菲林·阿莱克桑迪·伊万罗维奇, 布兰克·塞格·维克多罗维奇, 萨里克普罗·塞伊迪·米菲索维奇, 波罗维斯凯·斯德邦·雅特莫维奇
【申请人】阿科姆工程合资(控股)公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年3月19日
【公告号】CA2926597A1, WO2015047131A1