Причины и виды радиоактивных загрязнений на АС

Цели занятия:

1 Указать причины и виды радиоактивных загрязнений на АС.

2 Объяснить необходимость проведения предремонтной дезактивации.

В реакторах, охлаждаемых кипящей водой, водный теплоноситель с температурой около 300⁰С омывает внутренние поверхности К.М.П.Ц, на которых протекают коррозионные процессы электрохимической природы, с образованием оксидов железа.

На поверхности металла отсутствует резкая граница раздела металл-оксид, а имеется переходный слой - двухслойная оксидная пленка, состоящая из внутреннего и внешнего слоев. Причем внутренний слой образуется в результате диффузии кислородосодержащих ионов, а внешний - вследствие диффузии ионов железа через оксидную пленку. Таким образом происходит образование слоя коррозионной пленки, толщина которой постепенно растет до 2,5-5 мкм, после чего структура слоя резко меняется из-за различия физических и структурных свойств металла и оксида. Появляется пористый магнетит, обладающий сравнительно невысокой механической прочностью. Одновременно с возрастанием толщины оксидной пленки в результате продолжающегося процесса окисления происходит разрушение ее наружной поверхности вследствие процессов эрозии[4], коррозии и механических повреждений.

Продукты разрушения оксидной пленки переходят в теплоноситель в виде взвешенной фазы, которая затем откладывается на поверхности системы, образуя рыхлый налет, подверженный эрозии. Толщина слоя образовавшихся оксидов зависит от многих факторов (конструкционных материалов контура, скорости коррозии, механизма переноса и т.п.) и колеблется в широких пределах от единиц до десятков микрометров.

Продукты коррозии магнитны и имеют кристаллическую структуру типа шпинели (минерал).

Распределение продуктов коррозии в контуре примерно следующее: 40-50% образуют прочную пленку, около 40% скапливаются в застойных зонах в виде осадка и взвесей; около 10-15% захватываются системой очистки воды и около 0,1% циркулируют в теплоносителе.

Отложения в основном состоят из частиц размером от 0,1 до 2 мкм. Они наиболее подвижны и циркулируют с теплоносителем, повсеместно откладываясь на поверхностях.

Основой процессов радиоактивного загрязнения поверхностей являются процессы адсорбции[5] и адгезии[6]. Радионуклиды могут сорбироваться продуктами коррозии конструкционных материалов и вместе с ними осаждаться на поверхностях, образуя фазовые отложения.

Радионуклиды, поступающие в теплоноситель (воду) из активированных конструкционных материалов или продуктов коррозии, а также из негерметичных твэлов, переносятся по контуру, сорбируются коллоидами и взвесями продуктов коррозии и осаждаются с ними при их коагуляции[7], образуя радиоактивные отложения.

В застойных зонах контура происходит накопление крупнодисперсной фракции, при высокой скорости потока количество отложений уменьшается. Существенно влияют на процесс отложения температура, тепловые потоки и ионизирующее излучение. Замечено, что преимущественное образование отложений происходит на тепловыделяющих поверхностях.

Активность отложений на поверхностях первого контура АС, охлаждаемых кипящей водой, может составлять 10^-2 ÷ 10^-1 Ки/м². Активность поверхностей парового и конденсатно – питательного тракта бывает, как правило значительно ниже.

Большинство радионуклидов - продуктов деления и активированных продуктов коррозии - по своей природе являются металлами.

Таким образом, задача дезактивации состоит в удалении оксидных слоев и коррозионных отложений, содержащих радиоактивные вещества, с поверхности металла.