Фактори, що впливають на швидкість корозії - фізичні основи експлуатації ядерних парогенеруючі

Сторінка 14 з 31

Фактори, що впливають на швидкість загальної корозії.

Фактори, що впливають на швидкість місцевої корозії.

Вплив радіаційного опромінення на процеси корозії.

Специфічним фактором, який впливає на корозію реакторних матеріалів, є іонізуюче випромінювання, під дією яких відбувається радіолітичного розкладання води на вільний водень і кисень. При цьому основну роль відіграють швидкі нейтрони і у-кванти.
Швидкі нейтрони, стикаючись з ядрами атомів водню в кисню молекул води, втрачають енергію, причому основна частина, цієї енергії передається водню. Утворені швидкі протони або передають частину енергії іншим ядер в пружних зіткненнях, або виробляють іонізацію і збудження молекул води. Вибиті з електронних орбіт атомів електрони при достатньої енергії самі викликають іонізацію води. Таким чином, під дією випромінювань спочатку утворюються іони порушені молекули води і електрони:
Іони і порушені молекули води розпадаються з утворенням атомів водню і радикалів ОН:

Утворені атоми водню і радикали рекомбінують:

Під впливом випромінювань при температурі вище 150 ° С пероксид водню розкладається:

Опускаючи проміжні реакцій, процес радіолізу води запишемо в скороченій формі:

Питома швидкість радіолізу залежить від спектра випромінювання і зменшується з підвищенням концентрації розчинених Н2 і О2. Додавання борної кислоти в теплоносій першого контуру для регулювання реактивності робить істотний вплив на радіоліз води. В цьому випадку необхідно підтримувати більш високу концентрацію водню для його придушення. Для підтримки необхідного надлишку водню його можна вводити спеціально, в тому числі у вигляді гідразину та аміаку, але в багатьох випадках водень може накопичуватися в контурі при тривалій роботі за рахунок корозії сталі. Процес корозії стали в обескіслороженной воді високої чистоти можна представити у вигляді
Під впливом гамма-випромінювання при високому тиску відбувається зворотний процес рекомбінації з утворенням вихідної води. Реакція рекомбінації гальмується наявністю домішок у воді.
При вмісті у воді першого контуру азоту і кисню, що має місце при поганому воздухоудаленія, під впливом радіації відбувається радіаційний синтез з утворенням азотної кислоти:

Коли ви будете витрачати кисню на корозію, освіту азотної кислоти і рекомбінацію з воднем, що виділяється в результаті корозії стали, процес утворення азотної кислоти уповільнюється і в воді першого контуру починає накопичуватися надлишок водню. Під впливом випромінювань за рахунок надлишкових
точного водню відновлюється азотна кислота і утворюється аміак:
Посилення корозії при опроміненні відбувається головним чином в результаті накопичення в воді довгоживучих продуктів радіолізу - кисню і катіонів водню, які є активними катодними деполяризаторами. До підвищення швидкості корозії призводить також і освіту азотної кислоти внаслідок посилення окисних властивостей води. У той же час утворення аміаку супроводжується підвищенням pH, що сприятливо впливає на поведінку металу.
Таким чином, в результаті процесів радіолізу і радіоактивного синтезу вода першого контуру може набувати окислювальний. або відновлювальний характер і значно змінювати свою корозійну активність по відношенню до конструкційних матеріалів.
Реакторні випромінювання надають і безпосередній вплив на корозійну стійкість конструкційних матеріалів. Що володіють високою енергією осколки ділення і швидкі нейтрони, стикаючись з ядрами атомів металу, повідомляють їм частину своєї енергії, що призводить до розриву хімічних зв'язків, порушення кристалічної решітки і зміни властивостей металу. Ця проявляється в збільшенні фізико-хімічної неоднорідності металу, а також у змінах захисних властивостей оксидних плівок. Під впливом опромінення в аустенітної сталі 1Х18Н9Т можуть відбуватися також структурні перетворення аустеніту з утворенням фериту в a-фазі, який у воді, що містить хлориди, розчиняється, переводячи сталь з пасивного стану в активне. Таким чином, радіаційні впливи в кінцевому рахунку призводять до зниження корозійної стійкості металів. Однак слід зазначити, що основний вплив радіації на швидкість корозії проявляється в результаті зміни корозійної агресивності середовища і в меншій мірі - в результаті змін властивостей металу.
Досвід експлуатації показує, що швидкість загальної корозії аустенітної нержавіючої сталі при опроміненні в умовах роботи ЯЕУ підвищується незначно. Зі збільшенням потужності реактора ця швидкість зростає, що пояснюється інтенсифікацією радіолізу і радіаційного синтезу.