V. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK
V.1.4. Mobilitás vizsgálat bórsavas oldatokban
2003. évtől kezdődően laboratóriumi hatáselemzést készítettünk a hőátadó csőminták felületéről – a reaktor újraindítását modellező körülmények között – 30 óra alatt a bórsavas hőhordozóba bejutó korróziótermékek kémiai mennyiségének alakulásáról, valamint a bórsavas kezelés korróziós és felületkémiai hatásáról.
Tekintettel arra a tényre, hogy több hőátadó acélcső minta korróziós állapotának első vizsgálatára a 2000-2002 időszakban került sor, az üzemidő előrehaladtával az azonos gőzfejlesztőből származó minták esetében nincs lehetőség konkrét mérési adatok összehasonlítására. Mivel a hőátadó csövek bórsavas kezelése alapvető információt biztosít a felületeket borító oxidrétegek mechanikai stabilitásáról (mobilitásáról), e fejezetben 2003. évtől kezdődően összehasonlítom a dekontaminált és a nem dekontaminált gőzfejlesztőkből származó csőminták eróziós hatásvizsgálati eredményeinek éves átlagát. Az adott évben az átlagszámításhoz figyelembe vett hőátadó acélcső minták számát az V.2. táblázat tartalmazza.
A csőkivágás
éve
Dekontaminált minták száma
Nem dekontaminált
minták száma
1999 1 -
2002 - 1
2003 1 2
2004 4 1
2005 4 1
2006 3 1
2007 3 1
2008 2 -
V.2. táblázat: A bórsavas felületkezeléssel vizsgált hőátadó acélcső minták száma a csőkivágás évében
Meg kell jegyeznem, hogy egy 2006. évben vizsgált csőminta {4/2((2) jelű, 2003-ban kivágott minta}, valamint 2008. évben két olyan hőátadó acélcső minta {2/4(2), és 4/4(3) jelűek}vizsgálatára is sor került, amelyek az erőműben a korábbi években kerültek kivágásra. A 2008. évben vizsgált 2/4(2) jelű esetén 1999-ben, a 4/4(3) jelű mintánál 2002-ben történtek a csőkivágások az adott gőzfejlesztőkből. Ennek tükrében az adott évben az átlageredmények számításánál és értékelésénél nem bórsavas kezelés végrehajtásának vizsgálati évét, hanem a csőkivágások évét vettem figyelembe.
Az V.7. ábrán a vizsgált - dekontaminált és a nem dekontaminált - csőminták belső felületéről a bórsavas hőhordozóba bejutó összes illetve diszperz korróziós termék mennyiségének átlaga látható a csőminták kivágási éveinek függvényében. A bórsavas felületkezelések során a hőhordozóba bejutó diszperz (kolloid) és/vagy oldott korróziótermékek mennyiségét gravimetriás, illetve ICP-OES módszerrel határoztuk meg. A diszperz korróziótermékek mennyiségét a bórsavas oldat szűrése (kb. 1 hetes szobahőmérsékleten történő szárítás) után mértük meg. Az oldott komponensek tömegének meghatározása a szűrlet összetételének ICP-OES mérése alapján történt.
V.7. ábra: A dekontaminált és nem dekontaminált gőzfejlesztőkből származó
csőminták belső felületéről a bórsavas hőhordozóba bejutó korróziós termék
mennyiségének átlaga a csőminták kivágásának évében
Jelmagyarázat:
(■): össz korróziós termék a dekontaminált minták esetén
(■): szilárd maradék a dekontaminált minták esetén (■): össz korróziós termék a nem dekontaminált minták esetén
(■): szilárd maradék a nem dekontaminált minták esetén
V.8. ábra: A dekontaminált és a nem dekontaminált gőzfejlesztőkből származó
csőminták belső felületéről a bórsavas hőhordozóba bejutó felületi oxidréteg
vastagságának átlaga a csőminták kivágásának évében
1999 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
A csőminta kivágásának éve
1999 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 A csőminta kivágásának éve
A hűtőközegbe bejutó korróziótermékek tömege / a vizsgált csőtömeg % Beoldódott felületi acélréteg vastagsága d, (µµµµm)
A csőminta kivágásának éve A csőminta kivágásának éve
A bórsavas hőhordozóba bejutó korróziótermékek mennyisége alapján becslést végeztünk acélcső felületekről átlagosan beoldódott felületi rétegvastagságokra. A becsült átlagos rétegvastagság adatokat a dekontaminált és nem dekontaminált minták vonatkozásában az V.8. ábrán hasonlítjuk össze. Az átlagos rétegvastagság (d) meghatározása a IV.1.3.4. fejezetben leírt 6. egyenlet alapján történt.
A mobilitás vizsgálatok után a kezelt hőátadó acélcső mintákat voltammetriás és SEM-EDX módszerrel tanulmányoztuk. Megállapítható, hogy a bórsavas kezelés hatására a kezelt minták átlagos korróziósebessége szignifikánsan nem változott az eredeti csőfelületekhez viszonyítva, nem történt érdemi változás a minták morfológiájában és kémiai összetételében sem. A vizsgált csőszakaszok γ-spektrometriás mérési eredményei alapján elmondható, hogy a bórsavas felületkezelés hatására csekély mennyiségű radioaktívan szennyezett korróziótermék jut be a bórsavas modelloldatban.
Az V.7-8. ábrákon szemléltetett adatokból megállapítható, hogy az üzemidő előrehaladtával a dekontaminált gőzfejlesztők felületéről a bórsavas hőhordozó modelloldatba bejutott korróziós termékek mennyisége csökkent. Bár a dekontaminált gőzfejlesztők felületét borító védő-oxidréteg mobilitása 2003-ban még számottevően meghaladta a nem dekontaminált gőzfejlesztőkre jellemző átlagértéket, a dekontaminált gőzfejlesztőkből kivágott minták felületi oxidrétegének mechanikai stabilitása az elmúlt 3 évben olyan mértékben csökkent, hogy 2006-ban mindkét mintacsoporton azonos (csekély) mobilitási eredményeket mértünk. A 2007-2008 évi vizsgálati eredmények is alátámasztják, hogy a 30 órás bórsavas felületkezelést követően eltávolított átlagos rétegvastagság mind a dekontaminált, mind a nem dekontaminált gőzfejlesztők esetében nem haladja meg a 0,2 µm értéket.
Az V.8. ábrát tekintve a 2008. évben vizsgált, de 1999-ben kivágott dekontaminált minta magas eltávolított rétegvastagság értékénél nem dönthető el egyértelműen, hogy a 1,1 µm-es érték a gőzfejlesztő 1995. évi kémiai dekontaminációjával, avagy a kivágott csőminta hosszú idejű tárolásával hozható összefüggésbe. A szintén 2008-ban vizsgált, de 2002-ben kivágott nem dekontaminált mintát tekintve megállapítható, hogy a kapott eltávolított felületi rétegvastagság érték összhangban van a többi nem dekontaminált minta értékével, melyeknek az átlaga szintén nem haladja meg a 0,2 µm értéket.
Mindezek tükrében – amennyiben a vizsgált csőmintáinkat reprezentatívnak tekintjük - reálisan feltételezhető, hogy a dekontaminált hőátadó acélcsövek felületén
kialakult oxidstruktúra stabilitása az üzemidő előrehaladtával jelentősen javul, s ma már az 1-4 reaktorblokk valamennyi gőzfejlesztője hasonlóan kedvező eróziós-korróziós sajátságokat mutat (d ~ 0,1 µm). Figyelemre méltó ugyanakkor az a tény, hogy a hőátadó csőfelületekről eltávolított korróziótermék jelentős részét továbbra is a diszperz fázis (szilárd maradék) adja.
Az egyre javuló mobilitási adatok, valamint az AP-CITROX technológia 2001. évi tömeges alkalmazását követően az üzemidő múlásával összefüggésben tapasztalt kedvező morfológiai és felületszerkezeti változások alapján megállapítható, hogy az elmúlt 5 év során a dekontaminált gőzfejlesztő hőátadó csőfelületek korróziós állapota (védőképessége és az oxidréteg mobilitása) kedvező irányban változott [107, 109-110].