IX.I.I. Laboratory investigation of the effects of the FRAMATOME CORD-UV technology used for oxide dissolution on the inner surfaces of heat exchanger tubes
I have made thematic examinations in order to ascertain the surface chemical and corrosion effects of the CORD-UV technology solely used for the oxide dissolution of austenitic steel surfaces. My examination proved that under the CORD-UV procedure carried out at non-equilibrium conditions and in an atmosphere saturated in O2
amorphous FeIII-hydroxides may be formed from the FeII-species in the surface region.
It is verisimilar, that a part of the iron originally bound in the form of stable oxides (magnetite and related spinels, hematite) transforms into amorphous FeIII-hydroxides and remain in the surface.
The method carried out under equilibrium conditions:
- dissolves the magnetite crystallines with low Cr- and Ni content by the means of acid induced (and not reductive) mechanism;
- barely or not dissolves the spinel type crystallines with high Cr- and Ni content, and does not affects the passive layer protecting the base metal.
IX.1.2. Investigation of the partially concentration-controlled version AP-CITROX technology under laboratory conditions
A systematic study of the revised AP-CITROX technology (a partially concentration-controlled version combined with surface treatment using boric acid solution at high flow rate) were achieved in a dynamic circulation system in order to obtain corrosion and surface chemical findings on not decontaminated heat exchanger tube samples. My examination proved that the removal of the contaminated protective oxide layer is not satisfactory even at stainless tube surfaces covered with only thin oxide layer. The SEM-EDX and ICP-OES results verify that applying a version of the
IX.2. Development and investigation of a chemical decontamination technology effecting less radioactive waste and smaller radiation exposure
I have prepared a proposal of the main steps and its parameters of the chemical decontamination technology. The main parts of the technology are detailed in the following chart:
Chemical
solution pH Concentration Temperature Contact
time Flow rate
Oxalic acid pH=2
,0 3 g dm-3
Boric acid and
* In case of regenerative purification of the decontamination solutions the pre-oxidation and oxide dissolution steps performed at a high flow rate can even be considered effective when the duration of the treatment exceeds 3 hours.)
I have proved:
(a) The technology is effectively applicable for the dissolution of the oxide layer growth on the surface of the austenitic steel type 08X18H10T (GOST 5632-61).
Therefore, the decontamination of the surfaces is feasible. Using the suggested technology in one cycle, the average thickness of oxide layer that can be removed is d ≤ 5 µm. The rate of d:
- slightly depends on the morphology and chemical constitution of the oxide layer growth on surface.
- can be substantially/significantly increased by enhancing the flow rate of decontamination solutions in the interval of 0-1,0 ms-1
(b) During the treatment with acidic pre-oxidation, the precipitation of MnO2 on the surfaces is probable. The precipitation of MnO2 and the dissociation of the permanganic-acid solution can be inhibited by the allotment of 1,0x10-3 mol dm-3 polyphosphate (PP) chemical stabilizing agent. However, even in a small concentration,
the PP stabilizing agent reduces the efficiency of the technology. This effect of the PP stabilizing agent can be compensated with the increase of flow rate to 1,0 ms-1.
(c) Supplementary calculations of solution equilibrium confirm that on the inner surface of 10 pipe works of the heat exchangers:
- the oxide dissolution using 10 m3 3 g dm-3 oxalic acid is achievable without the regenerative treatment of the solutions (whereas the suggested oxide dissolution technology has no penetration depth over 1,5 µm on the non-pre-oxidated 08X18H10T type austenitic steel surfaces)
- the amount of the thickness of oxide layer that can be removed has significantly increased after the treatment with permanganic acid (1 g dm-3 HMnO4
(pH=1,0). Consequently, the regenerative purifying of the 10 m3 3 g dm-3 oxalic acid solution is necessary.
X. ÉRTEKEZÉS ALAPJÁT KÉPEZŐ TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK JEGYZÉKE
Nemzetközi referált folyóiratban megjelent idegen nyelvű publikációk / Publications in foreign languages
1. K. Radó, K. Varga, Z. Németh, I. Varga, J. Somlai, D. Oravetz, Ms. K. É.
Makó, Z. Homonnay, E. Kuzmann, J. Borszéki, P. Halmos, P. Tilky, J. Schunk: A systematic study of the corrosion effects of the FRAMATOME CORD-UV technology. Academic and Applied Research in Military Science 3(2), 171-175 (2004) 2. K. Radó, Z. Németh, K. Varga, J. Schunk, F. Kőrösi: Fundamental issues of the effective decontamination of the steam generators of Paks NPP J. Radioanal. Nucl.
Chem. 268(2), 313-322 (2006) (IP: 0,46)
3. A. Szabó, K. Varga, Z. Németh, K. Radó, D. Oravetz, Mrs. K. É. Makó Z.
Homonnay, E. Kuzmann, P. Tilky, J. Schunk , G. Patek: Effect of a chemical decontamination procedure on the corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators. Corrosion Sci. 48, 2727-2749 (2006) (IP: 1,92)
4. K. Varga, Z. Németh, Z. Homonnay A. Szabó, K. Radó, D. Oravetz , J. Schunk, P. Tilky, F. Kőrösi: Comprehensive investigation of the corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators, Part I. General corrosion state and morphology.
J. Nucl. Mater. 348, 181-190 (2006). (IP: 1,414).
5. Z. Homonnay, E. Kuzmann , S. Stichleutner , K. Varga, Z. Németh, A. Szabó, K. Radó, K. É. Makó , L. Kövér, I. Cserny, D. Varga, J. Tóth, J. Schunk, P. Tilky, G.
Patek: Comprehensive investigation of the corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators, Part II. Chemical composition and structure of tube surfaces. J.
Nucl. Mater. 348, 191-204 (2006). (IP: 1,414).
6. Z. Homonnay, P. Á. Szilágyi, E. Kuzmann , K. Varga, Z. Németh, A. Szabó, K.
Radó, J. Schunk, P. Tilky, G. Patek: Corrosion study of heat exchanger tubes in pressurized water cooled nuclear reactors by conversion electron Mössbauer spectroscopy. J. Radioanal. Nucl. Chem. 273(1), 85-90 (2007) (IP: 0,46).
7. P. Dombóvári, P. Kádár, T. Kovács, J. Somlai, K. Radó, I. Varga, R. Buják, K.
Varga, P. Halmos, J. Borszéki, J. Kónya, N. M. Nagy, L. Kövér, D. Varga, I. Csernyi, J. Tóth, L. Fodor, A. Horváth, T. Pintér, J. Schunk: Accumulation of uranium on austenitic stainless steel surfaces. Electrochim. Acta 52, 2542-2551 (2007). (IP: 2,45).
Magyar nyelvű referált folyóiratban megjelent publikációk / Publications in Hungarian 1. Varga K., Németh Z., Szabó A., Radó K., Oravetz D., Tilky P., Schunk J.:
Gőzfejlesztő hőátadó csövek korróziós állapotfelmérése I. Általános korróziós állapot és morfológia Korróziós Figyelő 43(3), 71-76, (2003).
2. Homonnay Z., Kuzmann E., Stichleutner S., Kristófné Makó É., Varga K., Németh Z., Szabó A., Radó K., Tilky P., Schunk J., Patek G.: Gőzfejlesztő hőátadó csövek korróziós állapotfelmérése II. Csőfelületek kémiai összetétele és struktúrája Korróziós Figyelő 43(3), 77-84, (2003).
3. Szabó A., Mátyás A., Varga K., Radó K., Németh Z., Oravetz D., Kristófné Makó É., Homonnay Z., Kuzmann Ernő, Schunk J., Tilky Péter, Oszvald F., Patek G.:
Kémiai dekontamináció hatása a gőzfejlesztő hőátadó csövek korróziós állapotára.
Korróziós Figyelő 44(4), 123-132, (2004).
4. Radó K., Varga K., Szabó A., Németh Z., Somlai J., Oravetz D., Kristófné Makó É., Borszéki J., Halmos P., Homonnay Z., Kuzmann Ernő, Schunk J., Tilky Péter: A CORD-UV oxidoldási technológia korróziós hatásvizsgálata. Korróziós Figyelő 44(5), 147-158, (2004).
5. Dombóvári P., Kádár P., Kovács T., Radó K., Varga I., Varga K., Halmos P., Borszéki J., Kónya J., M. Nagy N., Kövér L., Varga D., Cserny I., Tóth J., Fodor L., Horváth A., Pintér T., Schunk J.: Urán-vegyületek akkumulációja ausztenites korrózióálló acélfelületeken. Korróziós Figyelő 45(6), 183-190, (2005).
technology. Corrosion Issues in Light Water Reactor, Stress corrosion cracking (Ed.
by D. Féron, J-M. Olive) EFC Series Green Book, Vol. 51., Part 1. (2007).
2. K. Varga, Z. Németh, A. Szabó, K. Radó, D. Oravetz, Ms. K. É. Makó, Z.
Homonnay, E. Kuzmann, S. Stichleutner, P. Tilky, J. Schunk, G. Patek:
Comprehensive investigation of the corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators. Corrosion Issues in Light Water Reactor, Stress corrosion cracking (Ed. by D. Féron, J-M. Olive) EFC Series, Vol. 51., Part 1 (2007).
3. K. Radó, Z. Németh, J. Schunk, K. Varga: An overview on the corrosion effects of chemical decontamination technologies. In Corrosion Research Frontiers (Ed. By Magdalena Nunez), Nova Science Publishers, Inc. Hauppauge, (2007) pp. 237-271, ISBN 1-60021-015-5.
Kongresszusi kiadvány (nem kivonat) / Other publications
1. K. Radó, K. Varga, Z. Németh, I. Varga, J. Somlai, D. Oravetz, Ms. K. É.
Makó, Z. Homonnay, E. Kuzmann, J. Borszéki, P. Halmos, P. Tilky, J. Schunk: A systematic study of the corrosion effects of the FRAMATOME CORD-UV technology. EUROCORR 2003, Budapest, Hungary, 28 September-2 October, 2003.
2. K. Radó, Z. Nemeth, K. Varga, J. Schunk: Fundamental issues of the effective decontamination of the steam generators of Paks NPP 6th International Seminar on Primary and Secondary Side Water Chemistry of Nuclear Power Plants. Budapest, Hungary, May 16-19, 2005.
3. A. Szabó, K. Varga, Z. Németh, K. Radó, D. Oravetz, K. É. Makó, Z.
Homonnay, E. Kuzmann, P. Tilky, J. Schunk, F. Oszvald and G. Patek: Effect of a chemical decontamination procedure on the corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators, EUROCORR 2005, Lisbon, Portugal, September 4-8, 2005.
(on CD-ROM).
4. K. Radó, Z. Németh, K. Varga, J. Schunk, F. Kőrösi: Fundamental issues of the effective decontamination of the steam generators of Paks NPP. EUROCORR 2005, Lisbon, Portugal, September 4-8, 2005. (on CD-ROM).
5. K. Radó, I. Varga, K. Varga, A. Horváth, L. Fodor, J. Schunk: Elaboration of a chemical decontamination technology: preliminary results. EUROCORR 2006, Maastricht, Neederland, September 23-29, 2006.
6. K. Varga, P. Dombóvári, P. Kádár, T. Kovács, K. Radó, I. Varga, P. Halmos, J.
Borszéki, J. Kónya, N. M. Nagy, L. Kövér, D. Varga, I. Cserny, J. Tóth, L. Fodor, A.
Horváth, T. Pintér, J. Schunk: Accumulation of uranium compounds on austenitic stainless steel surfaces EUROCORR 2006, Maastricht, Neederland, September 23-29, 2006. Proceedings (on CD-ROM)
Idegen nyelvű előadás és poszter kivonatos megjelenéssel / Presentations in foreign languages
1. K. Radó, K. Varga, Z. Németh, I. Varga, J. Somlai, D. Oravetz, Ms. K. É.
Makó, Z. Homonnay, E. Kuzmann, J. Borszéki, P. Halmos, P. Tilky, J. Schunk: A systematic study of the corrosion effects of the FRAMATOME CORD-UV technology. 55th Annual Meeting of the ISE, Thessaloniki, Greece, 19-24 September, 2004.
2. A. Szabó, K. Varga, Z. Németh, K. Radó, D. Oravetz, P. Tilky, J. Schunk, F.
Oszvald: Investigation of the general corrosion state of the heat exchanger tubes of steam generators by voltammetry and SEM-EDX. 55th Annual Meeting of the ISE, Thessaloniki, Greece, 19-24 September, 2004.
Magyar nyelvű előadás és poszter kivonatos megjelenéssel / Presentations in Hungarian
1. Varga K., Németh Z. Radó K., Varga I., Somlai J., Oravetz D., K. Makó É., Homonnay Z., Kuzmann E., Borszéki J., Halmos P., Tilky P., Schunk J.: A FRAMATOME CORD-UV oxidoldási technológia korróziós hatásvizsgálata. ”VII.
Radiokémiai Napok 2003” az MTA Radiokémiai Bizottság és MKE Radioanalitikai Szakcsoport tudományos ülése, Balatonföldvár, 2003. október 8-10.
3. Radó K., Varga K., Schunk J.: Szempontok a paksi atomerőmű gőzfejlesztőinek hatékony dekontaminálásához “Őszi Radiokémiai Napok 2004” az MTA Radiokémiai Bizottság és MKE Radioanalitikai Szakcsoport tudományos ülése, Eger, 2004.
október 13-15.
4. Radó K.: Szempontok a Paksi Atomerőmű gőzfejlesztőinek hatékony dekontaminálásához.Vekor “Vízkezelés és a korrózió” Konferencia, Balatonfüred, 2005. április 5-7.
5. Radó K., Varga I., Varga K., Horváth A., Fodor L., Schunk J.: Kémiai dekontaminációs technológia fejlesztése: Előzetes eredmények.“Őszi Radiokémiai Napok 2005” az MTA Radiokémiai Bizottság és MKE Radioanalitikai Szakcsoport tudományos ülése, Mátraháza, 2005. október 12-14.
6. Radó K. Kémiai dekontaminációs technológia fejlesztése: előzetes eredmények.
A MTA Elektrokémiai Munkabizottság, az MTA Izotópalkalmazási Munkabizottság és a HUNKOR Nukleáris Korróziós Munkabizottság tudományos ülése Veszprém, 2006. május 26.
7. Radó K., Varga I. Varga K., Horváth A., Fodor L., Schunk J.: Kémiai dekontaminációs technológia fejlesztése: Előzetes eredmények. “Őszi Radiokémiai Napok 2006” az MTA Radiokémiai Bizottság és MKE Radioanalitikai Szakcsoport tudományos ülése. Siófok, 2006. október 11-13.
FÜGGELÉK
F.1 Dekontaminációs eljárások áttekintése
Műveleti paraméterek Dekontaminációs
módszer Dekontaminálható
szerkezeti anyagok Alkalmazott reagens
és koncentrációja Hőmérséklet
°C Időtartam
h DF
Hulladékkezelés Felhasználói
rekordok Hivatkozás/
Egyéb felhasználás lokális kontaminációnál. szénacélokon és réz ötvözeteken. Ha a kontaktidő 20 mint a foszforsavas, de nincs
cementálási eljárás. Savannah River Site elüvegsítő.
adat Nincs adat Nincs adat [131-136]
Egy lépéses eljárások
OZOX-A
/Kraftwerk Union Nincs adat Oxálsav alapú technológia (nincs
OPP (Oxalate
Egy lépéses eljárások
AP (Alkaline az elvett oldatot.
A gyantát szilárd hulladékként kezelik.
PWR reaktorok, [65-67]
Ált. az
137Cs-ra Ioncsere,
Bepárlás PNL
laboratóriumi tesztek.
[70-81]
A plutónium oxidot jól oldja.
Kevesebb hulladék a vártnál.
Ce(IV) eljárás II
/Ce(IV)/H2SO4/ Korrózióálló acél Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat [70-81]
Japán szabadalom.
Ce(IV) eljárás III
/Ce(IV)-F/HNO3/ Korrózióálló acél 8mol dm-3 HNO3
0,05mol dm-3 K2S2O8
0,1mol dm-3 KF
Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat [70-81]
MEDOC /Ce4+ kénsavas oldata/
Nincs adat Maximum 40mol m-3 Ce4+ kénsavas oldata Alacsony pH
Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat [22, 81]
Ag(II) eljárás
Egy lépéses eljárások
HBF4 Korrózióálló acél
Oxálsav Korrózióálló acél 100g dm-3 oxálsav 85 oC 1-4 óra 3-20 Nincs adat Savannah River Plant gőzfejlesztő dekontamináci ó..
Hanford PRTR dekontaminálá s.
[13, 24, 146]
Eltávolítja a rozsdát.
Reagál az acéllal és rosszul oldódó vasoxalát csapadék kel,etkezik.
Citromsav /általában
oxálsavval együtt/
Korrózióálló acél. Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat Nincs adat [43-48; 50]
CITROX (Citric
acid-Oxalic acid) Korrózióálló acél Citromsav+oxálsav 90 oC 8-10 óra 5-15 Nincs adat Nincs adat [58-59, 140]
Salétrom és sósav Korrózióálló acél
Szénacél 4,7g dm-3 HNO3
13g dm-3 HCl Nincs adat 4-8 óra Nincs adat Nincs adat Kernkraftwerk Lingen GmbH.
[147]
Egy lépéses eljárások
KD-203 /Kuridecon 203 (EDTA+N2H4)/
Nincs adat 0,1%
(EDTA+N2H4) pH:5,0
120 oC 24 óra 2,4-11,6 8,4 m3 kevert ágyas ioncsrélő gyanta hulladék
Nincs adat [148-149]
AP/CAN-DECON Korrózióálló acél
Szénacél Citromsav, oxálsav és EDTA.
CAN-DECON: 1g dm-3
90 oC 72 óra 5-15 Nincs adat CANDU
[55] Nem szükséges a renszer leeresztése.
Kis mennyiségű folyékony hulladék; a meglévő
Korrózióálló acél Citromsav, oxálsav és etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA)
0.1-0.2 m/m%.
85-120 oC 24-72 óra Nincs
adat Nincs adat PHWR és BWR típusú időtartama a felületi szennyezettségtől függően kerül meghatározásra.
[60, 150]
Többlépcsős eljárások
CAN-DEREM Korrózióálló acél Oxidoldás:
Citromsav+EDTA
APAC
Korrózióálló acél Előoxidáció:
0,3 g dm-3 HMnO4 kation és anion cserélő gyanta.
Lebontás és tisztítás:
minden ciklus után a szabad oxálsav eltávolítása nedves oxidációval HP/CORD UV Korrózióálló acél Előoxidáció:
0,3 g dm-3 HMnO4
Nincs adat [143, 154-155]
Dekontamináció és tisztítás:
dekontamináló oldat lebontása UV fénnyel
Alkáli perszulfát-Citrox
/AP+perszulfát utána Citrox/
Korrózióálló acél Előoxidáció 0,2 mol dm-3 K2S2O4
AP/LOMI
adat Nincs adat BWR
gőzfejlesztőek és csövek.
[60, 149, 160-162]
Alacsony korrózió az inhibitor használata nélkül; olcsó;
hulladékkezelés során használt ioncserélő gyanta nagyobb mint a Citrox és CAN-DECON esetében.
LOMI (Low Oxidation State Metal Ion)
Korrózióálló acél
Inconel Oxidoldás:
Vanádium: 12 mmol dm-3,
adat Nincs adat Nincs adat [140, 149, 160-167]
APAC (II)
AC eltávolítja a korróziós réteget amit az AP nem tudott eltávolítani.
A fémek felületre történő újbóli EDTA (nem ismert koncentrációban)
Az EDTA hozzáadás javítja az AC eljárást és megelőzi a fémek újbóli kiválását.
APOX
/AP után oxálsav.
AP – oxálsav/
Korrózióálló acél Előoxidáció 1 g g dm-3 KMnO4 a filmréteget magas hőmérsékleten a Korrózióálló acélról..
AP-NOx Nincs adat Előoxidáció 3 g dm-3 KMnO4
30 g dm-3 KOH pH=12
Oxidoldás:
15 g dm-3 (COOH)2
Nincs adat Nincs adat 5,2 Nincs adat Nincs adat
AP-Citrox I
Citrox lépés hátráltatja a fémek újbóli kiválását és eltávolítja a
visszamaradt MnO2
réteget.
NP-NOx Nincs adat Előoxidáció 1 g dm-3 KMnO4
adat Nincs adat Nincs adat
NP-Ox Korrózióálló acél Előoxidáció Nincs adat Nincs adat 8,4 Nincs adat Nincs adat
Többlépcsős eljárások
POD
(PWR Oxidative Decontamination)
Nincs adat Előoxidáció: NP:
KMnO4: 1,0 g dm-3, HNO3:
20-50 Nincs adat Nincs adat [60, 149]
Többlépcsős eljárások AP-CITROX II
(PA Rt-nál alkalmazott változat)
Korrózióálló acélok Vizes mosás: tiszta kond. víz (50 min, 70-90˚C)
Előoxidáció
AP: 10 g dm-3 NaOH, 5 g dm-3 KMnO4 (180 min, 90˚C)
Vizes mosás: tiszta kond. víz (30 min, 70-90˚C)
Oxidoldás:
Citrox: 10 g dm-3 citromsav, 10 g dm-3 oxálsav (180 min, 90˚C)
Vizes mosás: tiszta kond. víz (30 min, 70-90˚C)
4-25 Bepárlás VVER-tipusú
reaktorok
PNS-Citrox Nincs adat Oxidoldás:
Citrox: diammonium citrát+
(COOH)2: 0,25%
Diammonium citrát + (COOH)2: 0,25%
Nincs adat [149, 161]
HOP Nincs adat Oxidoldás:
(COOH)2 - kationcserélő és kevert ioncserélő gyanta,
- porózus szűrőanyag és katalizátor
Nincs adat [171-173]
EMMA Nincs adat Előoxidáció: KMnO4: 0,7-1 g
Nincs adat [174-175]
Többlépcsős eljárások
F.2 A CORD-UV oxidoldási technológia félüzemi változatának leírása
1. A vizsgált GF-cső belsejében 2-2,2 g*dm-3 oxálsavat tartalmazó 13 g*dm-3
koncentrációjú bórsav oldatot kell keringtetni 3,0 m/s sebességgel 85-95 oC-on összesen 30 órán keresztül. A II-IV minta esetén az oldatból 20 percenként 34 cm3 el kell távolítani, majd az eltávolított oldatot azonos mennyiségű friss 2-2.2 g*dm-3 oxálsavat tartalmazó 13 g*dm-3 koncentrációjú bórsavval pótolni. Az eltávolított oldattérfogatokból óránkénti bontásban átlagmintát kell képezni, és az átlagminták 10 cm3-nek ICP-OES mérésével meg kell határozni a beoldódó ötvöző komponensek (Fe, Cr, Ni) koncentrációjának időfüggését
2. Az oxálsavat ki kell hígítani a rendszerből kb. 13 g*dm-3 bórsav oldattal, tartva a hőmérsékletet.
3. Amikor az oxálsav koncentrációja kb. 100 ppm-ig csökken, ugyanezen a hőmérsékleten hidrogén-peroxidot kell adagolni a csövekbe:
- 12 órán keresztül 2 ppm hidrogén-peroxidot kell tartani a rendszerben - 12 órán keresztül 10 ppm hidrogén-peroxidot kell tartani a rendszerben - 12 órán keresztül 20 ppm hidrogén-peroxidot kell tartani a rendszerben - 12 órán keresztül 50 ppm hidrogén-peroxidot kell tartani a rendszerben
4. 13 g*dm-3 bórsav oldattal el kell távolítani (ki kell hígítani) a peroxid nyomokat.
5. Le kell hűteni a bórsav oldatot legalább 50 oC alá.
F.3 A bórsavas utókezelés technológiai leírása
1. A dekontaminált csőszakasz tömegének mérése, majd előkezelés telített vízgőz atmoszférában
Hőmérséklet: 55-60 oC Időtartam: 24 óra
2. A bórsavas oldat cirkulációja T< 70 oC-on a cirkulációs körben (13 g·dm-3 H3BO3)
Hőmérséklet: Folyamatosan emelkedik T = 70 oC-ig Időtartam: 12 óra
Cirkulációs sebesség: 3,0 m/s
3. A bórsavas oldat cirkulációja 90-95 oC-on (13 g·dm-3 H3BO3)
Hőmérséklet: 90-95 oC Időtartam: 3 óra
Cirkulációs sebesség: 3,0 m/s
4. NH3 + N2H4 adagolás és cirkuláció 90-95 oC-on (13 g·dm-3 H3BO3+ 30 mg·dm-3 NH3
+1-5 mg·dm-3 N2H4) Hőmérséklet: 90-95 oC Időtartam: 15 óra
Cirkulációs sebesség: 3,0 m/s
F.4 A nagysebességű bórsavas felületkezeléssel kombinált, részleges koncentrációszabályozás mellett végrehajtott AP-CITROX kémiai dekontaminációs technológia lépései.
(A koncentráció szabályozásával végrehajtott (oldatminták ICP-OES mérésével ellenőrzött) dekontaminációs lépések X-el jelölve)
1.Lépés
30 perc a megadott hőmérsékleten 3,0 m/s
3 óra a megadott hőmérsékleten 3,0 m/s
30 perc a megadott hőmérsékleten 3,0 m/s
3 óra a megadott hőmérsékleten 3,0 m/s
3 óra a megadott hőmérsékleten 3,0 m/s
6. Lépés
Hidrogénperoxidos öblítés 1 g/dm3 hidrogén-peroxid
Öblítés 1 g/dm3 koncentrációjú ammónia oldattal Hőmérséklet: 90oC
Időtartam:
Áramlási sebesség:
30 perc a megadott hőmérsékleten 0,5 m/s
8. Lépés
Öblítés vízzel
Hőmérséklet: 30oC (a GF hőátadó csőszakasz lehűtése) Időtartam:
Áramlási sebesség:
30 perc a megadott hőmérsékleten 0,5 m/s
F.5 A részleges koncentrációszabályozás és ICP-OES mintavétel leírása az AP-CITROX technológia 2. és 4. lépésében:
A vizsgált GF-cső belsejében a dekontaminációs lépésnek megfelelő oldatot kell keringtetni 3,0 m/s sebességgel 90 oC-on összesen 3 órán keresztül. Az oldatból 10 percenként 34 cm3 el kell távolítani, majd az eltávolított oldatot azonos mennyiségű friss dekontamináló oldattal pótolni kell. Az eltávolított oldattérfogatokból 30 percenkénti bontásban átlagmintát kell képezni, és az átlagminták 10 cm3-nek ICP-OES mérésével meg kell határozni a beoldódó ötvöző komponensek (Fe, Cr, Ni) koncentrációjának időfüggését.
F.6 A beoldódott ötvözőkomponensek mennyiségéből meghatározható anyagtranszport jellemzők becslésére kidolgozott számítási eljárás:
Az eltávolított rétegvastagság (d) számítása:
104
- dekontaminált és nem dekontaminált aktív minta esetében magnetit sűrűsége (5,150 g cm-3)
Az adott kezelési időintervallumra jellemző korróziósebesség (vk(ICP)) számítása a 120 és 180 perces mintavételi pontokon:
525600
ahol: δd120-180: a 120 és 180 perces időpontoknál számított rétegvastagságok különbsége [μm]
δt120-180: a mintavételi időpontok közt eltelt idő (30-10=20 perc) 525600: (365 nap = 525600 perc )
Az átlagos (vk(átlag)) korróziósebesség számítása:
)
Az oldatminta vételi pontokra(10, 30, 60, 120, 180 perc) kiszámítottuk az eltávolított rétegvastagság (d) értékeket, majd ezek idő függvényében történt ábrázolása után meghatároztuk a görbék iránytangensét a 0-10, 10-30, 30-60, 60-120, 120-180 perces időszakaszokra, amelyek megadják az egyes időintervallumokra jellemző korróziósebesség értékeket. Az ily módon kapott korróziósebesség értékeket μm·év-1 egységben ábrázolva az idő függvényében (perc) majd a görbe alatti területet elosztottuk a mérés időtartamával.
F.7. A 4/1 GF csőminta felületi morfológiájának SEM-analízise az eredeti állapotban
1. analizált terület N = 3000X N = 1000X
N = 100X EDX-spektrum
Elem % C 1.53 O 11.68 Si 0.29 Zr 0.88
F.7. A 4/1 GF csőminta felületi morfológiájának SEM-analízise az eredeti állapotban
2. analizált terület N = 3000X N = 1000X N = 1000X (visszaszórt elektronok mérése)
N = 100X EDX-spektrum
Elem % O 9.12 Al 0.49 Si 0.40 Ti 0.58 Cr 19.22 Mn 0.98 Fe 60.76 2
1 3
F.7. A 4/1 GF csőminta eredeti állapotában a 2. analizált terület SEM-felvételén jelölt pontokban mért EDX-spektrumok
1. pont (kristály pontanalízise) 2. pont (alapfém pontanalízise) 3. pont (Zr leválás pontanalízise)
Elem % O 6.45 Cr 3.37 Mn 2.02 Fe 83.66 Ni 4.50
Elem % O 7.31 Cr 21.69 Mn 0.63 Fe 60.09 Ni 10.28
Elem % O
26.3 6
Zr
31 4
F.8. A 4/1 GF csőminta AP-CITROX eljárás utáni felületi morfológiájának SEM-analízise
1. analizált terület N = 3000X N = 1000X N = 1000X (visszaszórt elektronok mérése)
N = 100X EDX-spektrum
Elem % O 8.48 Si 0.84 Ti 0.51 Cr 19.81 Mn 1.31 Fe 58.66
F.8. A 4/1 GF csőminta AP-CITROX eljárás utáni felületi morfológiájának SEM-analízise
2. analizált terület N = 3000X N = 1000X N = 1000X (visszaszórt elektronok mérése)
N = 100X EDX-spektrum
Elem % O 7.80 Si 0.76 Ti 0.46 Cr 19.94
F.9. Dekontaminált (3/4 GF) acélminta belső felületének SEM felvételei 1 g dm-3 H2O2 (pH=13) oldattal végzett előoxidációs kezelést követően (t=180 perc)
Az eredeti felület SEM felvétele (N=1000X) A kezelt felület SEM felvétele (N=1000x) A kezelt felület SEM felvétele (N=3000X) Elem Wt%
O 24.13 Si 0.37 Ti 1.04 Cr 40.51 Mn 0.89 Fe 24.68 Ni 8.38
EDX területanalízis eredményei
Elem Wt % O 14.72 Na 2.96 Zr 0.48 Ti 0.54 Cr 18.11
Elem Wt % O 14.72 Na 2.96 Zr 0.48 Ti 0.54 Cr 18.11