。
[0034]此時，向液態金屬冷卻劑中注入熱力學活度a= I O—1 +10—3的氧氣。
[0035]此時，將氧氣的熱力學活度a=10—i + lO—3和溫度T = 300-330QC維持t = 220(±20)小時。
[0036]此時，在栗或栗組啟動的情況下進行非等溫鈍化模式。
[0037]此時，栗或栗組的功率水平為額定功率的30%以上。
[0038]此時將氧氣的濃度維持在Co2=(l-4)*10—6%wt.的水平上。
[0039]此時將氧氣的熱力學活度a提高到a= 10—2 + 10一4。
[0040]此時將栗或栗組高于額定功率30%以上的功率水平，Co2=(l-4)*10—的氧氣濃度和a = 10—2 +10—4的氧氣熱力學活度維持t = 550 (±50)小時。
[0041]此時，所述堆芯模擬裝置為模擬堆芯形狀、堆芯元件的相對位置、以及其質量-尺寸特征的堆芯模型。
[0042]如原型(RU2456686)中所述一樣，為了原位鈍化快速核反應堆第一回路的鋼表面，通過向核反應堆第一回路的重質液態冷卻劑中加入能與第一回路元件材料發生反應并形成保護膜的物質在核反應堆第一回路元件的表面上創建保護膜。
[0043]所申請方法與原型不同的是，在組裝核反應堆時向反應堆添加第一回路液態冷卻劑之前，在原本設置堆芯的位置上安裝堆芯模擬裝置(以下簡稱H A3)，所述模擬裝置為模擬堆芯形狀、堆芯元件(其中包括燃料組件)的相對位置、以及其質量特征的堆芯模型。
[0044]接著向反應堆內填充液態重金屬冷卻劑，將冷卻劑加熱到規定的鈍化條件溫度。
[0045]分兩個階段進行原位鈍化，其中第一個階段包括在栗組關閉，溫度為300_330°C，較高的氧氣熱力學活度azlO—WlO—3的情況下的等溫鈍化模式，在該模式下將所述溫度和氧氣熱力學活度維持220±20小時，第二階段在栗組啟動，栗組功率水平為定額的30%或高于該值，并持續550 ±50小時的情況下進行非等溫鈍化，其中將氧氣濃度保持在Co2= (1-4)*10—6%wt.的水平上并保持較高的氧氣熱力學活度a=10—2 + 10—4，之后將堆芯模擬裝置移除并在其位置上安裝正式的堆芯，其中冷卻劑的溫度T = 300-330° C增加到鈍化所必需的溫度(T = 410-420°C)水平。
[0046]接下來在正常運行模式下在液態金屬冷卻劑中還要保持現有的氧氣濃度。
[0047]在熱力試運轉模式中使用全尺寸的堆芯模擬裝置，這能夠通過在液態重金屬冷卻劑介質中氧化鋼材來提高裝有液態重金屬冷卻劑的第一回路結構鋼的防腐性能，并能將“正式”運行中所需的氧氣濃度降低到至少(Co2=(l-10)*10—6%wt.)。
[0048]事先(回路外，例如工廠)鈍化像堆芯和蒸汽發生器這樣的元件能將耗氧速率降低到約正常運行時的50%，由于蒸汽發生器與液態金屬冷卻劑接觸的面積大，所以在鈍化蒸汽發生器時能達到最大效果(約30%)。本發明方法的顯著優點為，在特定條件下能形成細實耐用的保護(防腐蝕)氧化膜。研究顯示，在核反應堆的初始階段形成厚度約1-2微米的膜就足可以有效降低正常(工作)模式下鋼與冷卻劑發生氧化反應的強度。
[0049]在對非鈍化的第一回路鋼材樣品進行的試驗臺腐蝕試驗過程中，對在液態重金屬冷卻劑流中形成的氧化層的損傷使用申請方法時，在選定的氧氣濃度下，在試驗繼續的情況下沒有發生任何的腐蝕損傷，相反地，損傷被“治療”而且氧化層形成了所需的厚度、強度和密實度。
[0050]為證明所申請的原位鈍化方法進行了大規模的綜合試驗研究。其中，就在高溫(t= 620-650°C)條件下最主要的第一回路元件一一燃料元件(3Π-823型鋼)而言，在具有良好統計數據(數十家公司)的1000-5000小時的基礎上顯示，在熔體中進行預氧化處理能為所有的鋼表面提供可靠的防腐保護。由于在沒有任何保護的，其中包括在試驗過程中沒有進行預氧化處理的試樣樣品上有時會分散地發現有點狀腐蝕特征的腐蝕結節，所以上面這種情況是很重要的。
【具體實施方式】
[0051 ]基于實驗數據，在410_420°C溫度下及高氧氣濃度(Co2_l*10—5%wt)條件下的原位鈍化為最合適的模式，這可以將持續2-4周的鈍化模式與其他安裝調試工作結合起來，而且不會導致反應堆裝置的啟動運行出現不必要的延遲。
[0052]利用液態重金屬冷卻快速反應堆堆芯模擬裝置分階段實施鋼表面的原位鈍化工藝并規定必須完成下列工藝操作:
[0053]-將堆芯模擬裝置安裝到反應堆裝置堆芯本身的位置；
[0054]-向反應堆內填充液態重金屬冷卻劑；
[0055]-將冷卻劑加熱至鈍化條件的溫度；
[0056]-進行原位鈍化，其包括在高氧氣熱力學活度(在等溫鈍化模式中a=^)—1+ ^)—3，在非等溫鈍化模式中a= 10—2 +10—4)條件下的等溫鈍化模式(T = 300-330°C，t-220小時)和非等溫鈍化模式(栗組的功率水平大于或等于額定功率的30%，持續t-550小時)。
[0057]-移除堆芯模式裝置。
[0058]接著在換下堆芯模擬裝置安裝正式堆芯后，在快速核反應堆正常運行時不間斷地維持必要的氧氣濃度，這使得能在正式的冷卻劑溫度參數下連續鈍化鋼制零件，但強度比用堆芯模擬裝置實施所申請方法時小。
【主權項】
1.一種核反應堆鋼表面的原位鈍化方法，包括，通過向第一回路的冷卻劑中加入能與第一回路元件材料發生反應并形成保護膜的物質在核反應堆第一回路元件的表面上創建保護膜，同時在組裝核反應堆時向其填充第一回路的冷卻劑之前，在用于放置堆芯的位置上安裝堆芯模擬裝置，之后向反應堆內填充冷卻劑，將冷卻劑加熱到鈍化條件的溫度，之后將堆芯模擬裝置移除并在該位置上安裝正式的堆芯。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用液態金屬冷卻劑作為所述第一回路冷卻劑。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，分兩個階段進行原位鈍化，在等溫鈍化模式下進行第一階段，并在該模式下向液態金屬冷卻劑中注入氧氣，在非等溫鈍化模式下進行第二階段。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在溫度T= 300-330°C的條件下進行所述等溫純化1?式。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，向所述液態金屬冷卻劑中注入熱力學活度a = 10—i + lO—3 的氧氣。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，將氧氣的熱力學活度azlO—WlO—3和溫度T=300-330°C維持t = 220( ± 20)小時。7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在栗或栗組啟動的情況下進行所述非等溫鈍化模式。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述栗或栗組的功率水平為額定功率的30%以上。9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，將所述氧氣的濃度維持在Co2=(1-4)*10一6 % wt.的水平上。10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，將所述氧氣的熱力學活度a提高到a= 10一2+ 10-4011.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，將栗或栗組高于額定功率30%以上的功率水平，Co2=(l-4)*10—的氧氣濃度和a = 10—2+10—4的氧氣熱力學活度維持t = 550(±50)小時。12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述堆芯模擬裝置為模擬堆芯形狀、堆芯元件的相對位置、以及其質量-尺寸特征的堆芯模型。
【專利摘要】本發明涉及核技術領域，尤其，涉及一種鋼表面的原位鈍化方法。所述方法包括在設置正式堆芯的位置上安裝有堆芯模擬裝置，所述模擬裝置為模擬堆芯形狀、堆芯元件的相對位置、以及其質量特征的堆芯模型，接著向反應堆內填充液態重金屬冷卻劑，將冷卻劑加熱到規定的鈍化條件溫度，分兩個階段進行原位鈍化，其中第一個階段中包含按照這個階段所規定的條件進行的等溫鈍化模式，而第二個階段包括在不同條件下進行的非等溫鈍化，之后移除堆芯模擬裝置并在這個位置上安裝正式的堆芯。該方法保證了鋼制元件表面在液態重金屬冷卻劑介質中的耐腐蝕性并能降低核反應堆運行初期的氧氣消耗的最大速率。
【IPC分類】G21C1/03
【公開號】CN105556612
【申請號】CN201480050892
【發明人】馬特諾夫·皮特·尼基佛羅維奇, 阿斯卡杜林·萊多米爾·薩米列維奇, 伊娃諾夫·孔斯坦汀·德米耶維奇, 勒克奇·阿萊克桑德·尤列維奇, 斯多羅曾克·阿萊克塞·尼科拉維奇, 菲林·阿萊克桑迪·伊萬羅維奇, 布蘭克·塞格·維克多羅維奇, 薩里克普羅·塞伊迪·米菲索維奇, 波羅維斯凱·斯德邦·雅特莫維奇
【申請人】阿科姆工程合資(控股)公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2014年3月19日
【公告號】CA2926597A1, WO2015047131A1