Yadro sovutish tizimlarida lityum o'tkazuvchanligi muammosi
Litiy gidroksidi (7% LiOH, pH 12,5) 120 gradusda bosimli suv reaktorining asosiy sovutish suvi halqalarida korroziyani nazorat qilish uchun ishlatiladi. PFA isitgichlariga o'tadigan litiy ionlari metall yadroning stressli korroziyali yorilishiga olib kelishi mumkin. 6 ta yadroviy ob'ektning miqdoriy tahlili shuni ko'rsatadiki, bokira PFA 10 000 soatdan so'ng sutkada 0,08 mg/sm² litiy o'tkazuvchanligini ko'rsatadi, uglerod{9}}to'ldirilgan PFA (15%) esa plomba bilan bog'liq{12}}yo'llar tufayli 0,25 mg/sm²·kunni ko'rsatadi. Yadroviy xizmat uchun yuqori{14}}kristallik PFA afzalroq.
Litiy o'tkazuvchanlik mexanizmi va ICP-MSni aniqlash
Li⁺ (gidratlangan diametri 0,76 nm) PFA ning amorf hududlari orqali tarqaladi. Uglerod to'ldiruvchi (15 g.%) polimer{3}}to'ldiruvchi interfeyslarni hosil qiladi, ular tez diffuziya yo'llari vazifasini bajaradi va o'tkazuvchanlikni 3 marta oshiradi. ICP-Sovutgichdagi Li uchun MS aniqlash chegaralari 0,1 ppb. 7% LiOHda 120 daraja sinov, 10 000 soat:
| PFA darajasi | Kristallik | Li⁺ o'tkazuvchanlik darajasi (mg/sm²·kun) | 10 000 soatdan keyin sovutish suvida Li (ppb) | Asosiy korroziya xavfi |
|---|---|---|---|---|
| Bokira (standart) | 45% | 0.12 | 2.5 | O'rtacha |
| Bokira (yuqori tozalik) | 48% | 0.10 | 2.0 | O'rtacha |
| Bokira (yuqori kristallik) | 58% | 0.05 | 1.0 | Past |
| Uglerod-to'ldirilgan (5%) | 50% | 0.18 | 3.5 | Yuqori |
| Uglerod{0}}to'ldirilgan (15%) | 52% | 0.25 | 5.0 | Juda baland |
Asosiy metall mosligi
Li⁺ yadroga yetib borgach, ba'zi qotishmalarda litiy gidroksid stressli korroziya yorilishiga olib kelishi mumkin:
| Asosiy metall | LiOH SCC sezuvchanligi | Permeated Li⁺ bilan moslik | PWR xizmati uchun tavsiya etiladi |
|---|---|---|---|
| Incoloy 800 | Past | Yaxshi | Ha |
| Inconel 690 | Juda past | Ajoyib | Ha (afzal) |
| Titan 2-darajali | Yo'q | Ajoyib | Ha |
| Zanglamaydigan po'latdan 316L | Yuqori | Bechora | Yo'q |
Kristallik va o'tkazuvchanlikni kamaytirish
Kristallikning oshishi lityum o'tkazuvchanligini sezilarli darajada kamaytiradi. 10 000 soatlik xizmat uchun kristalllikka asoslangan devor qalinligi talab qilinadi:
| PFA kristalligi | Li⁺ o'tkazuvchanlik darajasi (mg/sm²·kun) | 10 000 soat uchun devor qalinligi | Li sovutish suvi 10 000 soatda (maqsad<1 ppb) |
|---|---|---|---|
| 45% | 0.12 | 3,0 mm | 2,5 ppb (ortiqcha) |
| 50% | 0.08 | 2,5 mm | 1,6 ppb (ortiqcha) |
| 55% | 0.06 | 2,2 mm | 1,2 ppb (marginal) |
| 58% | 0.05 | 2,0 mm | 1,0 ppb (qabul qilinadi) |
| 60% | 0.04 | 1,8 mm | 0,8 ppb (yaxshi) |
Uglerod to'ldiruvchisi bilan bog'liq muammolar
Uglerod{0}}to‘ldirilgan PFA quyidagi sabablarga ko‘ra yadroviy LiOH xizmati uchun tavsiya etilmaydi:
O'tkazuvchanlikning oshishi (3 baravar yuqori)
Yuqori haroratda uglerod oksidlanishi (CO₂ hosil qiladi, sovutish suvi kimyosini o'zgartiradi)
Uglerod zarralarini chiqarish potentsiali (ifloslovchi reaktor sovutish suvi)
Yadro spetsifikatsiyalari odatda birlamchi sovutish suyuqligi halqalarida o'tkazuvchan yoki uglerod{0}}to'ldirilgan polimerlarni taqiqlaydi.
Harorat va LiOH kontsentratsiyasining ta'siri
120 daraja, yuqoridagi kabi o'tkazuvchanlik. 100 daraja haroratda o'tkazuvchanlik 60% ga kamayadi (58% kristallik uchun 0,02 mg/sm²·kun). 140 gradusda (xafa bo'lgan holat), o'tkazuvchanlik uch barobar ortadi. Haroratni nazorat qiluvchi PWRlar uchun 120 daraja nominal uchun materiallarni, 130 daraja buzilishlar uchun chegara bilan belgilang.
Yadro xizmati uchun spetsifikatsiya bo'yicha yo'riqnoma
For 7% LiOH at 120°C in PWR primary coolant, specify virgin high-crystallinity PFA (58% minimum by DSC) with Inconel 690 core. Require wall thickness of 2.0mm minimum. Prohibit carbon-filled or conductive grades. Require supplier certification of lithium permeation testing at 120°C for 5000 hours (extrapolated to 10,000 hours). For continuous nuclear operation (18-month fuel cycles, 13,000 hours), specify 2.5mm walls with 60% crystallinity. The premium for high-crystallinity virgin PFA (25-35% over standard) is justified by maintaining coolant purity and preventing core corrosion in nuclear service where heater failure requires reactor shutdown costing >Kuniga 1 000 000 dollar. Qisqa kampaniyalarga ega bo'lgan tadqiqot reaktorlari uchun 3,0 mm devorli standart PFA va yillik lityum tahlili maqbul bo'lishi mumkin.
