DE2063829C3 - Verfahren zum Korrosionsschutz eines Brennelementabklingbeckens aus Kohlen stoff stahl - Google Patents
Verfahren zum Korrosionsschutz eines Brennelementabklingbeckens aus Kohlen stoff stahlInfo
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- G21C19/02—Details of handling arrangements
- G21C19/06—Magazines for holding fuel elements or control elements
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz gegen Korrosion einer aus Kohlenstoffstahl
bestehenden Auskleidung eines Abkiingbeckens, das zur Lag?™«» "on aus einem Kernreaktor entnommenen
Brennelementen in Flüssigkeit dient.
Brennelementabklingbecken werden bei jeder Kernreaktoranlage benötigt. In ihnen werden die dem
Reaktorkern entnommenen Brennelemente so lange gelagert, Ibis deren Radioaktivität auf ein zulässiges
Maß gesunken ist. Das in dem Bscken enthaltene Wasser dient dabei zur Abführung der sogenannten
Nachzerfallswärrne und zur Abschirmung. Um eine
Vorstellung von der Größe solcher Becken zu geben, sei erwähnt, daß diese eine Tiefe von mehl als 10 m
haben. Sie bestehen üblicherweise aus Beton ind sind normalerweise mit einer Dichthaut aus lostfreiem
Stahl ausgekleidet. Die Verwendung eines derart *°* teuer«· und auch schwer zu verarbeitenden Materials
ergab sich aus der Forderung, daß Korrosionsers Meinungen
mit Sicherheit vermieden werden müssen. Gerade dieser Gesichtspunkt verhinderte die Verwendung
von normalem Kohlenstoffstahl, der an sich nicht nur wesentlich preisgünstiger, sondern vor allen
Dingen auch viel einfacher zu verarbeiten isL Dies gik insbesondere für die SchweiGarbeiten, die bei diesem
Material ohne besondere Schutzmaßnahmen mit
ίο verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durchgeführt
werden können, bei rostfreiem Material dagegen nur unter Zuhilfenahme spezieller Schweißgeräte und mit
nur sehr bescheidenen Schweißgeschwindigkeiten.
Es stellte sich daher die Aufgabe, Behandlungsverfahren zu finden, mit denen auch ein aus normalem
Kohlenstoffstahl bestehendes Becken als Brenaelemer.tabklingbecken
verwendet werden kann, ohne Korrosionserscheinungen zu zeigen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch folgende
zo Einzelschritte erreicht:
a) Mechanisches Vorreinigen und Entfetten der Wände;
b) Abbeizen von Zunderresten mit einer inhibierten Salzsäurelösung, bestehend aus einer wäßrigen
Lösung mit 10 Gewichtsprozent HCl und 5 Gewichtsprozent organischen Inhibitoren;
c) Zwischenspülen mit Leitungswasser und anschließend mit Deionai;
d) Zwischenbeizen für eine Zeit von etwa einer halben
Stunde mit 3°/oiger Oxalsäure
(H2C2O4-2 H4O),
übergehend fn
e) Polierbeizung mit einer Oxalsäure-HgOg-Lösung
einer Zusammensetzung voa 1 bis 8 Gewichtsprczent Oxalsäure und 0,3 bis 5,5 Gewichtsprozent H2O,, wobei einem Gehalt von 1 % Oxalsäure
der "Bereich von 0,3 bis O,7e/o Wasserstoffperoxyd
und einem Gehalt von 8% Oxalsäure der Bereich von 2,5 bis 5,5 e/o Peroxyd (H2O2)
4" entspricht;
f) Übergang auf Spüibetrieb mit Deionat und anschließendem
Zusatz einer Inhibitorlösung, bestehend aus einer wäßrigen Lösung von Borsäure und Ammoniak, für einen Zeitrauji von
etwa 10 bis 15 Minuten, wabe« das Wasser je Liter einen Gehalt von 12,6 g H3BO3 aufweist
und wenigstens soviel NH3 enthalten ist, daß sich
ein pH-Wert von 7 einstellt;
g) anschließend Oberflächenkonservierung mit reise ner Inhibitoilösung und
h) Auffüllen des "cekenwasseis, dessen Zusammensetzung
dieser Inhibitoriösung entspricht Es ist dabei wesentlich, daß die Einzelschritte b)
bis g) mit Hilfe der Berieselungstechnik durchgeführt werden und die Einzelschritte d) bis g) pausenlos^ ineinander
übergehen. Auf diese Weise wird die uekkenwandung in polierten Zustand gebracht und in
diesem auch während des späteren Betriebes gehalten. An Hand der F i g. 1 bis 3 seien nun die einzelnen
Schritte dicsci Verfahrens näher erisüter?
Die Fig. 1 zeipt ir· einem schematischen Schnitt
«:in derartiges Brt.indementbecken. (Jas /unächv aus
einem Betonmantel 1 i.n.l J^r Stahlauskleiduig 2 be
steht. Auf der innen .cite lies oberrn R nde, im ein
Sprühleitung 4 angeordnet, mi· ' <i HA'. t du- ii
zelnen Verfahrens·« hnt'.t. düi^ige .. r - i-nJcn '^
ibt mit den verschiede^ <i Vo" mbe hm te· η ' ncht
dargestellt} für [.eil n^saussit, l>
ί,μ, o-dk.mre
Polierbeizlosung und Salzsäure über die Ventile 5, 6,
7, 8 und 9 verbunden, die entsprechend dem jeweiligen Bedarf geöffnet und geschlossen werden. Der
spätere Wasserspiegel im Abklingbecken ist durch die gestrichelte Linie 10 bezeichnet. Mit 11 ist ein
Korrosionsschutzanstrich oder eine Plattierung mit rostfreiem Stahl der Beckenwandung oberhalb des
Wasserspiegels und im Bereich desselben angedeutet.
Voraussetzung für die Durchführung dieses Verfahrens ist zunächst die Beseitigung von Rost- und
Zunderschichten sowie anderen Einschlüssen an den Schweißnähten, was z. B. durch Bürsten oder Schleifen
und anschließendes Entfetten geschehen kann. Für letzteres kann die Beritselungstechnik angewendet
werden, wobei die Entfetten. (rUung immer wieder
umgepumpt werden k^nr Sk " nn zu diesem Zweck
dem Beckenauslauf 3 v,(..·■]■ entnommen werden.
Diese Einrichtung ist «vj-t liäher dargestellt, da sie
keiner weiteren Erläi _aing bedarf.
Nach diesem rsien Verfahrensschritt noch verbliebt,
ie Zunderresu.: id Oxidschichten werden im nächsten
Schritt durch Abbeizen beseitigt. Dies geschieht mit einer inhibierten Salzsäure-Beizlüsung, die 10 Gewichtsprozent
HCl und 5 Gewichtsprozent organische Inhibitoren enthält. Diese relativ starke Säurelöst ng
ermöglicht die Entfernung der Zunderückstände in verhältnismäßig kurzer Zeit von etwa 30 bis 60 Minuten.
Die Oberfläche wird dabei graumatt.
Da bereits geringe Chlorriickstände aaf der Oberfläche
der Wandung die späteren Verfahrensschntte sehr stark stören würden, muß nach dieser Salzsäurebeizung
gründlich gespült werden. Die Anfangsspülung kann mit Leitungswasser erfolgen. Die Endspülung
muß jedoch mit voll entsalztem Wasser, also Deionat, durchgeführt werden. Diese gründliche Säuberung
der Stahloberfläche hat zur Folge, daß sich eine hauchdünne und gleichmäßige rostrote Oxydationsschicht
ausbildet.
Vor der weiteren Bearbeitung kann die Wandoberfläche zunächst ungeschützt bleiben. Für die endgül
tige Oberflächenbehandlung ist allerdings da .n ein pausenloses Ineinanderiibergehen der einzelnen Verfahrensschritte
notwendig, damit das Ziel der Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Beckenwasser erreicht
wird.
Vor der eigentlichen Oberflächenbehandlung ist nun zunächst die skh nach dem Zwischenspülen
gleichmäßig auf der Oberfläche ausgebreitete Rostschicht wieder zu beseitigen. Dies geschieht nach der
Beneseiungs'echnik mit Hilfe der Sprührohre 4 durch
3°'oige Oxalsäure. Der Zeitbedarf beträgt hier nur etwa eine halbe Stunde. Dann wird während dieser
Beizbehandlung der Oxalsäure WasserstofTpeuxyd hinzugefügt, bis die Konzentration der Polierbeize es
TP\cA\t ea*
Alt
die Polierbeizung nicht im Umwälzverfahren durchgeführt werden, da sich die Beizlösung zu schnell
verbraucht.
Sie ist alsi nur für ein einmaliges Beriesein geeignet
Sie ist alsi nur für ein einmaliges Beriesein geeignet
und muß dann entfernt werden. Durch diesen PoUerbeizt-organg
erhält die Oberfläche der Beckenwandung einen gleichmäßigen Spiegelglanz.
Es muß dafür gesorgt werden, daß diese Oberflächenbeschaffenheit erhalten bleibt. Dazu :3t es zunächst
notwendig, die Oberfläche zu spülen. Dies geschieht in den ers'sn zwei bis drei Minuten mit reinem
Deipnat. Bei der weiteren Spülung muß allerdings ein Inhibitor zugesetzt werden, der aus Borsäure und
Ammoniak besteht. Die Konzentration dieser Stoffe wird allmählich so eingestellt bis der Gehalt an Borsäure
12,6 g/l H.,O beträgt und der pH-Wert etwas
über 7 ansteigt. Die Abhängigkeit des pH-Wertes vom Ammoniakgehalt ist in F i g. 3 dargestellt. Die
Spülung mit dieser Lösung wird im Durchlaufverfah-
ren durchgeführt und dauert etwa 10 bis 15 Minuten. Anschließend wird riiit der gleichen Lösung die Oberfläche
des Beckens kr- serviert. Dabei wird die Lösung ständig umgewälzt and gleichzeitig neue Lösung
zugeführt, bis das Becken gefüllt ist. Diese Borsäure-
Ammoniak-Inhibitorlösung stellt nämlich auch gleichzeitig
die in diesem Falle notwendige BeckenfUHung dar
Damit ist die Betriebsvorbereitung ues Brennelementbeckens
beendet. Es steht für die Aufnahme von Brennelementen usw. zur Verfügung. Während
des Betriebes muß lediglich darauf geachtet werden, daß der pH-Wert nicht unter 7 absinkt, da sonst nach
einiger Zeit die Gefahr einer leichten Korrosion der Beckenwand besteht. Diese Überwachung ist jedoch
eine verhältnismäßig einfache Angelegenheit, zumal auch in übrigen Reaktorkreisläufen ähnliche Überwachungsaufgaben
zur normalen Routinearbeit gehören. Die mit diesem Behandlungsverfahren erzielte
Oberfläche des Kohlenstoffstahls ist so passiv geworden, daß sie auch einige Tage ohne Benetzung mit
der Inhibitorlösung korrosionsfrei bleibt.
Ein noch nicht erwähnter Grund für die bisherige Verwendung von rostfreiem Stahl bestand darin, daß
es möglich ist, eine Kontamination durch radioaktive
Ablagerungen durch einen Beizvorgang wieder zu beseitigen. Es bedarf keines näheren Beweises, daß
ein derartiges Dekontaminationsverfahren selbstverständlich auch bei einem Becken aus Kohlenstoffstahl
möglich ist. Es ist lediglich notwendig, hinterher er-
neat die Polierbeizung mit den nachfolgenden Arbeitsgingen
durchzuführen, um das Becken wieder einsatzbereit zu machen. Da der Zeitbedarf für diese
Vorgänge verhältnismäßig gering ist, fügt er sich ohne Schwierigkeiten in den Betriebsablauf eines Kern-
dung chemisch poliert.
Die Zusammensetzung dieser Beize ist in der Fig. 2 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß sie nur
in dem strichlinierten Gebiet zwischen den beiden Kurven Poliereigenschaften hat. Links davon wirk»
diese Lösung nur ätzend, rechts davon erfolgt kein Angriff auf das Material. Im Gegensatz zu dem Ent
fettung!*-, Entzunderungs- und Zwischenbc/en kann
artZP
Selbstverständlich läßt sie!, dieses Oberflächenbehandlungsverfahren
auch für andere im Brennelenientbeken unterzubringende Bauteile, wie z. B. Brennelementlagergesteile,
mit Vorteil durchführen. Für -olche Teile ist cann lediglich die Berieselungsvor
richtung den jeweiligen Fomen entsprechend an/u
pulsen, damit die gleich näßige Behandlung aller
()berfiächenwandp;irtien gew;·L rleistet ist.
B1*" Zeichnunger
Claims (2)
1. Verfahren zum Schutz gegen Korrosion einer aus Kohlenstoßstahl bestehenden Auskleidung
eines Abklihgbeckens, das zur Lagerung von aus einem Kernreaktor entnommenen Brennelementen
in Flüssigkeit dient, gekennzeichnet durch folgende Einzelschritte:
a) Mechanisches Vorreinigen und Entfetten der Wände;
b) Abbeizen von Zunderresten mit einer inhibierten Salzsäurebeiz!ösung, bestehend aus
einer wäßrigen Lösung von 10 Gewichtsprozent Salzsäure und 5 Gewichtsprozent organischen
Inhibitoren;
c) Zwischenspülen mit Leitungswasser und anschließend mit Deionat;
d) Zwischenbeizen für die Zeit von etwa einer halben Stunde mit dreiprozentiger Oxalsäure,
übergehend in
e) P^Uerbeizung mit einer Oxalsäure-KjO.,-LöVing
einer Zusammensetzung von I bis 8 Gewichtsprozent Oxalsäure und 0,3 bis
5,5 Gewichtsprozent H.,O.„ wobei einem Gehalt
von 1 Vo Oxalsäure der Bereich von 0,3
bis 0,7VoH2O2 und einem Gehalt von 8°/o
Oxalsäure der Bei eich von 2,5 bis 5,5 °/o H2O2 entspricht;
f) Übergang auf Spülbetrieb mit Deionat und anschließendem Zusatz einer Inhibitorlösung,
uestehend aus einer wäßrigen Lösung von Borsäure und Ammoniak, für einen Zeitraum
von etwa It/ bis It Minuten, wobei das Wasser
je Liter eincc Gehalt von 12,6 g H3BO3
aufweist und wenigstens soviel NH3 enthalten ist, daß sich ein pH-Werf von 7 einstellt;
g) anschließend Oberflächenkonservierung mit
reiner Inhibitorlösung und
h) Auffüllen des Beckenwassers, dessen Zusammensetzung dieser Inhibitorlösung entspricht
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelschritte a) bis g) mit
Hilie der Berieselungstechnik durchgeführt werden
und die Einzelschritte d) bis g) pausenlos ineinander übergehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2063829A DE2063829C3 (de) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Verfahren zum Korrosionsschutz eines Brennelementabklingbeckens aus Kohlen stoff stahl |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2063829A DE2063829C3 (de) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Verfahren zum Korrosionsschutz eines Brennelementabklingbeckens aus Kohlen stoff stahl |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2063829A1 DE2063829A1 (en) | 1972-07-06 |
DE2063829B2 DE2063829B2 (de) | 1973-05-03 |
DE2063829C3 true DE2063829C3 (de) | 1973-11-29 |
Family
ID=5792211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2063829A Expired DE2063829C3 (de) | 1970-12-24 | 1970-12-24 | Verfahren zum Korrosionsschutz eines Brennelementabklingbeckens aus Kohlen stoff stahl |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2063829C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2929200C2 (de) * | 1979-07-19 | 1982-12-23 | Brown Boveri Reaktor GmbH, 6800 Mannheim | Wassergefülltes Brennelementlagerbecken für kerntechnische Anlagen |
-
1970
- 1970-12-24 DE DE2063829A patent/DE2063829C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2063829A1 (en) | 1972-07-06 |
DE2063829B2 (de) | 1973-05-03 |
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