专利名称:减少candu型核发电厂的初级回路中的连接管道的腐蚀的方法
技术领域：
本发明涉及减少CANDU(加拿大氘-铀反应堆)型核发电厂的初级回路中的连接管道的腐蚀的方法。
特别是在连接管道的输出端中现在观察到了其内表面上的材料侵蚀，这是由于腐蚀造成的。此外，还是由于在压力管的出口处出现的由汽泡和重水构成的二相混合物造成的。在这种情况下该材料侵蚀随着操作时间的逐增达到如此高的值，即观察到例如其侵蚀率为每年150μm的数量级，以致由于因此带来的壁厚变薄还在达到设备的设计寿命以前就可能必须更换该连接管道。然而，由于这样的连接管道的数量很大并且受条件的限制，一次这样的更换联系到可观的技术费用和相当长的停机时间并且因此提高了成本。
该目的按照本发明通过具有权利要求
1的特征之方法来达到。在该方法中，为了减少CANDU型核发电厂的初级回路中的连接管道的腐蚀，按照本发明，在热交换器管的初级端的内壁上由于腐蚀产物的沉积造成的表面粗糙度通过用一种喷丸处理而被减小，该喷丸优选为由气体和以微粒形式存在的固体材料组成的多相混合物。
虽然由US书5,883,512基本上已知用一种喷丸处理热交换器管。但这种处理只用作为实施一涡流试验的预备措施，以便通过噪声水平的降低大大改善材料损坏的早期识别。
本发明涉及到这样的见解，即热交换器管的表面粗糙度和由此带来的蒸汽发生器的传热功率的降低导致随着操作时间的逐增，加速出现于连接管道中的腐蚀和因此在其内表面上的材料侵蚀。
在操作时间中发现到的热交换器管的内表面的表面粗糙度的增加，其本身主要是由于在初级回路中出现在排出端的连接管道中的腐蚀所造成的。在腐蚀的情况下，在初级回路中，特别是在排出端的连接管道中采用的低碳钢或非合金碳素钢被腐蚀并且因此形成了作为离子存在的铁的化合物并且释放到载热剂(重水)中。这些离子的铁的化合物被输入蒸汽发生器中并且作为氧化物沉积在热交换器管的内表面上。
这些沉积导致热交换器管的内壁的较高的表面粗糙度并且在不大的程度上也导致由该沉积决定的横截面的减小，从而相关地降低了载热剂的流量。这又降低了蒸汽发生器的传热功率并从而随着操作时间的逐增在初级回路中循环的载热剂(重水)在蒸汽发生器的输出端以及在该反应堆的输入端的温度也逐增。
本发明涉及到这样的考虑，即在数量级为2至3℃的这种较小的温升就足以将在核反应堆的压力管的出口处的汽泡成分提高到显著影响排出端的连接管道中的腐蚀的程度。
利用本发明的方法现在可以有效地排除对形成表面粗糙度有影响的氧化物沉积而与加热管的几何无关并且显著减小热交换器管的内表面的表面粗糙度并从而显著提高蒸汽发生器的传热功率。由此降低了在反应堆输入端的温度。通过本发明的措施，以喷砂处理的方式可以使输入端的温度值达到大约相当于发电厂起动时的温度值。
蒸汽发生器的传热的比率的提高此外还造成了次级的蒸汽系统中的压力升高并从而改进透平区域的效率。
与喷丸处理相关的沉积物去除和热交换器管的表面的光滑还改善了在涡流试验或超声波试验中得到的结果的说服力，而且也由于降低了摩擦达到较小的磨损，亦即通过热交换器管的试验探头达到了较高耐用度。
利用按照本发明的方法达到可与全新状态的蒸汽发生器相比拟的传热容量(设计的传热容量)，从而至少大致地恢复到核发电厂的原始设计功率。
本发明的另一优点是，与热交换器管的化学清理或化学净化相比，其二次废料的体积非常小。化学方法产生多倍的按照本发明方法的废料体积。因此明显地降低在这种情况下附带产生的大量二次废料的污染消除费用。
有利的是，采用一种气体/固体材料混合物作为喷丸。借此提高去除的速度并易于进行喷丸处理。
在本发明的特别有利的实施形式中，热交换器管在喷丸处理以前经过抽成真空和/或循环干燥的周围空气而被干燥。这种干燥过程导致沉积的氧化物层的局部的完全脱落并有助于多相处理的效力。
利用气体/固体材料混合物特别可以在5秒与10分钟的时间之内处理热交换器管。
在本发明的另一有利的实施形式中，在进入热交换器管内的气体/固体材料混合物中的优选为氮或空气的气相的压力为例如在0.1MPa(1巴)与1MPa(10巴)之间。
固体材料特别包括颗粒状的、球状的、和/或带角的/带棱角的微粒。固体材料成分也可以是一种粒状产物。固体材料特别包括玻璃、金刚砂、金属、金属氧化物、陶瓷和/或包括热交换器管的原料。
也可能使用一种包括不同材料的固体材料混合物。
固体材料的微粒直径优选在100与1000μm之间，特别是在150与400μm之间。
利用按照本发明的方法，除减少腐蚀外的优点是，仍保持热交换器的传热容量并且其另一优点是，达到关于热交换器管中管损坏的早期识别。
此外由图中可知，容器10还由一慢化剂30，即重水D2O通过。
为了能够更换燃料元件6，实际上连接管道12a、12b不同于原理图，不是在端面而是在侧面连接到压力管4上。因此这些连接管道具有较小的内径(取决于压力管的功率密度，在1.5与3.5英寸之间)并且由于受安装条件的限制必须横向于压力管4的纵轴线围绕各邻接的压力管4并因而被以较小的半径弯曲。
连接管道12a、12b由碳素钢构成并显示出明显的腐蚀。腐蚀特别发生在连接到压力管4上的各自出口的连接管道12b中，因为在该端造成腐蚀的汽泡成分特别高。这样腐蚀的程度是如此之高，以致由此带来的壁厚变薄可能导致寿命的缩短。
由连接管道12b的内表面上剥落的材料沉积在初级回路管道系统的其余地方，特别是沉积在热交换器管22内并导致载热剂流量的逐渐降低。随着载热剂流量的降低带来载热剂8在压力管4的入口4a处的温升，该温升在多年的操作时间中达到一个很小的摄氏度的数量级(2至5℃)。该较小的温升就足以将在压力管4内及其出口4b处的汽泡成分提高到这样的程度，即除其他的对反应堆操作的负效应(压力降，减速)外特别是对排出端的连接管道12b中的腐蚀产生不利的影响。
按照本发明，通过用一种喷丸对热交换器管22的处理导致蒸汽发生器20内的传热流量的改善，其降低在压力管4的各入口4a处的温度并且由于蒸汽功率分量的减小导致了特别是在排出端的连接管道内因腐蚀造成的侵蚀率的降低。
权利要求
1.一种减少CANDU型核发电厂的初级回路中的连接管道(12a，12b)的腐蚀的方法，其中，在初级回路中设置的蒸汽发生器(20)的热交换器管(22)的初级端的内壁上由于核发电厂的运行造成的表面粗糙度通过用一种喷丸处理而被减小。
2.按照权利要求
1所述的方法，其特征在于，采用一种气体/固体材料混合物作为喷丸。
3.按照权利要求
2所述的方法，其特征在于，热交换器管(22)首先被干燥并紧接着用气体/固体材料混合物加以处理。
4.按照权利要求
3所述的方法，其特征在于，热交换器管(22)通过抽成真空而被干燥。
5.按照权利要求
3或4所述的方法，其特征在于，为了热交换器管(22)的干燥，采用干燥的空气。
6.按照权利要求
2至5之一项所述的方法，其特征在于，用气体/固体材料混合物的处理时间在5秒与10分钟之间。
7.按照权利要求
2至6之一项所述的方法，其特征在于，气体/固体材料混合物在进入热交换器管(22)内时的气压在0.1MPa(1巴)与1MPa(10巴)之间。
8.按照权利要求
2至7之一项所述的方法，其特征在于，采用颗粒状的、球状的、和/或带角的微粒作为固体材料。
9.按照权利要求
2至8之一项所述的方法，其特征在于，所述固体材料包括玻璃、金刚砂、金属、优质钢、陶瓷和/或热交换器管(22)的原料。
10.按照权利要求
8或9所述的方法，其特征在于，微粒直径在100与1000μm之间。
11.按照权利要求
10所述的方法，其特征在于，微粒直径在150与400μm之间。
专利摘要
本发明涉及一种减少CANDU型核发电厂的初级回路中的连接管道(12a、12b)的腐蚀的方法，对此按照本发明，在初级回路中设置的蒸汽发生器(20)的初级端的内壁上由于核发电厂的运行造成的表面粗糙度通过用一种喷丸处理而被减小。
文档编号G21D1/00GKCN1401932SQ02130515
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月15日
发明者格奥尔格·克雷默, 弗朗茨·安曼, 克劳斯·施特莱特 申请人:法玛通Anp有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan