第十四届全国表面工程大会

509 / 2023-03-01 14:35:11

核电蒸汽发生器传热管二次侧表面结垢行为研究

压水堆核电站,污垢,计算材料学,腐蚀

暂无

压水堆核电站蒸汽发生器(SG)传热管的二次侧结垢会增加表面热阻，降低SG换热效率，同时垢层下容易产生局部过热，进一步引发局部超浓和杂质集中现象。基于此，综合利用分子动力学、第一性原理计算和实验研究SG二回路中的污垢形核、团聚、沉积及解离机理。由于Fe₃O₄污垢粒子的表面是电正性的，二回路冷却剂中OH^-易于被吸附，进一步加速污垢粒子的团聚过程。Fe²⁺被吸附后，自由水和OH^-被高电位吸引和配位，并产生电荷迁移。此外，SG管二次侧表面呈现三层结构：最外层是尺寸较大(直径大于100nm)的多面体结构污垢大颗粒，第二层是尺寸较小(约10nm)的球状污垢小颗粒层，内层是向内生长的致密连续氧化层(NiFe₂O₄/Cr₂O₃)。内层氧化膜的生长速率约为0.04nm/h，其生长后期较为稳定，这是由于均匀内侧小颗粒污垢形成过程中抑制了部分高温高压水与内层氧化膜的结合。进一步发现污垢沿特定晶面生长或沉积在多晶氧化层表面上，但非晶氧化层中小颗粒的晶面取向没有明显的生长规律。