Реакторы на быстрых нейтронах - основа современной атомной энергетики. Но, как и любое оборудование, они подвержены износу. Вряд ли также стоит пояснять, что любые нарушения в работе реакторов чреваты серьезными последствиями. Поэтому изобретения, снижающие вероятность подобных проблем, имеют неоспоримую ценность.
Патент: RU 2543573. Патентообладатель: АКМЭ-инжиниринг. Авторы: Петр Мартынов, Радомир Асхадуллин, Алексей Стороженко, Константин Иванов, Александр Легких, Саид Шарикпулов, Александр Филин, Сергей Булавкин.
При эксплуатации быстрых реакторов с жидкометаллическим теплоносителем возникает динамическая коррозия внутренних поверхностей первого контура. Причина - в циркуляции теплоносителя между участками контура, имеющими различную температуру. Он растворяет компоненты сплава, из которого выполнена стенка контура, на высокотемпературном участке и переносит растворенные металлы вдоль контура. В холодной части компоненты раствора выпадают в осадок, что приводит к нарушению условий теплообмена и возникновению пробок, перекрывающих каналы с теплоносителем.
Поэтому для предотвращения коррозии внутренних поверхностей первого контура реактора, которые контактируют с тяжёлым жидким теплоносителем, проводят их так называемую пассивацию - перевод поверхности металла в неактивное состояние. В результате, на поверхности образуются тонкие поверхностные слои соединений, которые препятствуют коррозии. Другими словами, запускают технологические процессы, которые приводят к созданию защитных оксидных плёнок, необходимой толщины, сплошности, состава и прочности. Всем знакомое оцинкованное ведро не ржавеет именно потому, что протектор из цинка покрыт тонким пассивным слоем, который защищает его от быстрого растворения.
Способов пассивации поверхности трубопроводов ядерного реактора известно довольно много. Например, предварительно отполированную поверхность труб обрабатывают газообразным источником кислорода, например, воздухом, с небольшим количеством водяного пара. Но это требует, как минимум, 5 часов подобной обработки перед монтажом труб в ядерный реактор. Защитную плёнку также можно создать при помощи нагрева обрабатываемой трубы до температуры примерно 1100 градусов, и выдержки поверхности изделия при этой температуре в среде смеси водяного пара и инертного газа в течение 3-5 минут. Такой способ требует применения высоких температур нагрева изделий и достаточно дорогих газов. Другие варианты создания защитной плёнки имеют или ограниченную сферу применения или сложных подготовительных работ. Подробнее о них можно прочитать в описании изобретения.
Выданный патент описывает более простой, более надёжный и более безопасный способ внутриконтурной пассивации стальных поверхностей ядерного реактора, который к тому же упростил контроль процесса пассивации. Первый контур ядерного реактора заполняется жидкометаллическим теплоносителем, а в него вводится реагент, который взаимодействует с материалами элементов контура до образования защитной плёнки. Затем теплоноситель нагревается до температуры, достаточной для образования защитной плёнки и выдерживается до тех пор, пока плёнка полностью не покроет контур. Нагревать теплоноситель изобретатели предлагают за счёт трения самого теплоноситель о лопасти лопаточного насоса, погруженного в теплоноситель. В этом качестве может быть использован, например, главный циркуляционный насос первого контура.
Таким образом, в процессе пассивации участвуют только штатные системы реакторной установки, саму установку при этом не требуется выводить на максимальный уровень мощности, а также можно раздельно провести пассивацию первого контура и тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Все технические параметры процесса описаны в опубликованном патенте.
Источник: Роспатент, фото - Росатом
