Способ предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов

Авторы патента:

 

G01N1/28 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2416079:

АРЕФА НП ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов, в частности для исследований поведения в процессе коррозии. Способ включает погружение трубчатой оболочки топливного стержня в содержащую частицы оксидов железа водную электролитическую среду и покрытие ее, по меньшей мере, частично слоем оксидов железа. Причем частицы оксидов железа получают путем анодного оксидирования железосодержащего рабочего электрода. Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении стойкости коррозии получаемого стержня и увеличении срока его эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается способа предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня для исследований материалов, в частности для исследований поведения в процессе коррозии. Оно касается также применения трехэлектродной электрохимической ячейки для осуществления способа, а также использования обработанной одним из способов такого рода трубчатой оболочки топливного стержня в качестве испытуемого образца для лабораторного исследования его коррозионных свойств.

Обычно топливные элементы ядерного реактора состоят из сборки топливных стержней. Каждый из топливных стержней имеет образующую наружное ограждение или покрытие оболочки топливного стержня, которая также называется трубчатой оболочкой топливного стержня или, коротко, трубчатой оболочкой, и которая внутри себя содержит обогащенное ядерное топливо, например, в виде таблеток спеченного диоксида урана (окатышей). Оболочка топливного стержня должна отделять ядерное топливо от окружающего топливные элементы или топливные стержни теплоносителя и предотвращать попадание возникающих при ядерном расщеплении продуктов расщепления в теплоноситель или вступление в непосредственный контакт с ним.

У ядерных реакторов с водяным замедлителем трубчатые оболочки топливных стержней обычно изготавливаются из циркония или из циркониевого сплава. В частности, при этом применяются так называемые циркаллоевые сплавы, которые наряду с цирконием, как основной составляющей частью, могут также содержать небольшие количества олова, железа, никеля, хрома или ниобия. Цирконий является одним из предпочтительных материалов для изготовления трубчатых оболочек топливных стержней, прежде всего, из-за его сравнительно малых сечений поглощения нейтронов, или, иначе выражаясь, из-за его высокой проницаемости для нейтронов, но также благодаря его высокой термостойкости и хорошей теплопроводности.

Так как топливные стержни при работе ядерного реактора постоянно подвергаются воздействию окружающей охлаждающей среды, которая, в зависимости от химического кондиционирования и «режима работы реактора», может содержать долю оксидирующих компонентов или растворенных газов, например кислорода, которой нельзя пренебречь, то неизбежна прогрессирующая коррозия циркаллоевых наружных поверхностей с течением времени. Из-за этого структурные свойства материала трубчатой оболочки могут измениться нежелательным, негативным для эксплуатационной безопасности образом. Коррозия является, таким образом, одним из процессов, которые ограничивают время использования топливных элементов в реакторе до 3-5 лет.

Наряду с желательным, способствующим пассивированию циркаллоевых наружных поверхностей трубчатых оболочек образованием слоев оксида циркония, в частности, при работе кипящих реакторов с большой мощностью из-за растворенных или содержащихся в охлаждающей воде реактора частиц оксидов железа может произойти образование так называемых CRUD-слоев или отложений на трубчатых оболочках. CRUD (первоначально аббревиатура «Chalk River Unidentified Deposit») специалисты называют в этой связи обычно смесь или агломерат различного рода оксидов железа, в которые внедрены посторонние ионы, такие как Zn2+, Mn2+, Zr2+ или Ni2+. При этом точная структура и химический состав оксидов очень сильно зависят от условий во время их образования, например, от значения pH охлаждающей воды, от температуры, от наличия посторонних ионов и пр.

Хотя широко распространено единое мнение о том, что такого рода отложения, в общем, скорее негативно влияют на целостность и усталостную прочность основного материала, однако механизмы действия в деталях еще мало исследованы, и количественные выводы о действии CRUD-слоев на поведение во время коррозии и срок службы трубчатых оболочек топливных стержней в рабочих условиях, обычных для кипящих реакторов, пока еще вряд ли возможны. Это связано, в частности, с тем, что исследование процессов отложений CRUD на месте во время фактической работы реактора едва ли возможно, а также подробное дополнительное исследование трубчатых оболочек топливных стержней «отработанных», удаленных из корпуса реактора топливных элементов из-за сравнительно высокой дозы облучения подвергается значительным ограничениям и на практике вряд ли возможно.

Желательно было бы, уже до использования по назначению топливного элемента, или соответственно, трубчатой оболочки топливного стержня в ядерном реакторе получить обоснованные сведения и опытные данные касательно свойств материалов и поведения во время коррозии возможных материалов трубчатых оболочек в ожидаемых рабочих условиях, причем в особой степени должно быть учтено влияние образующихся во время последующей работы реактора слоев оксидов железа на наружных поверхностях материалов.

Поэтому в основу изобретения положена задача, указать способ, с помощью которого можно обработать или подготовить трубчатую оболочку топливного стержня таким образом, чтобы влияние отложений оксидов железа на ее поверхности можно было изучать и оценивать максимально безопасно и одновременно точно в условиях, близких к рабочим.

Эта задача в соответствии с изобретением решается за счет того, что трубчатая оболочка топливного стержня при погружении в содержащую частицы оксидов железа водную электролитическую среду, по меньшей мере, частично покрывается слоем оксидов железа, причем частицы оксидов железа получаются путем анодного оксидирования железосодержащего рабочего электрода.

Изобретение исходит при этом из такого вывода, что систематическое исследование влияния слоев оксидов железа на трубчатые оболочки топливных стержней, на их стойкость и химическую целостность в целях защиты от излучения и эксплуатационной безопасности целесообразно проводить не на месте, во время реальной работы реактора, а в рамках моделирования на полученном «прямо с завода», но не загрязненном контактом с радиоактивным ядерным топливом, испытуемом образце. Такой подход кажется уместным также потому, что в первую очередь речь идет об исследовании электрохимических процессов и свойств, которые присутствие/отсутствие радиоактивного излучения оказывают только сравнительно слабое влияние. Однако полученная прямо с завода трубчатая оболочка топливного стержня, как правило, еще совсем не имеет слоя высокотемпературного оксида, а если и имеет, то тогда, в любом случае, слой оксида циркония, а не представляющие здесь особый интерес железосодержащие отложения CRUD. Поэтому сначала она должна быть соответствующим образом подготовлена; это значит, CRUD-слой должен быть нанесен «искусственным путем».

Существует принципиальная возможность погрузить исследуемую трубную оболочку топливного стержня с этой целью в свежеприготовленный водный раствор солей железа, например, Fe (III)-хлорида, Fe (II)-сульфата, FeOOH и пр., или соответственно впрыснуть такого рода раствор с помощью впрыскивающего насоса высокого давления в содержащий трубчатую оболочку автоклав, так чтобы полученные в растворе осаждением оксиды железа отложились на наружной поверхности трубчатой оболочки. Впрочем, выяснилось, что такого рода полученные осаждением оксиды железа в отличие от образующихся при реальной работе реактора CRUD-слоев всегда содержат значительные доли внедренных или связанных анионов, например, ионов хлорида или сульфата, которые высвобождаются во время следующего ряда опытов и негативно или искажающее действуют на (смоделированную) химию охлаждающей воды. Поэтому такого рода лабораторные опыты на подготовленных соответствующим образом циркаллоевых трубчатых оболочках при известных условиях не дают надежных сведений об особенностях и действии фактически образующихся во время работы реактора CRUD-отложений.

Поэтому должны применяться альтернативные способы подготовки, при которых предотвращается загрязнение полученных оксидов железа вредными анионами, и которые приводят к отложениям на циркаллоевых трубчатых оболочках, которые по своей структуре и химическому составу сравнимы с CRUD-отложениями, возникающими в рабочих условиях. Как неожиданно оказалось, эти требования в особой степени выполняются благодаря электрохимическому способу, при котором получение и осаждение оксидов железа на циркаллоевой трубчатой оболочке происходит путем анодного оксидирования железосодержащего рабочего электрода, например, стального электрода, в водной электролитической среде.

Для особенно точно управляемого и воспроизводимого процесса нанесения покрытия рабочий электрод при этом представляет собой, предпочтительным образом, составную часть известной специалисту в области гальванотехники трехэлектродной электрохимической ячейки, у которой рабочий электрод с помощью называемого потенциостатом электронного контура регулирования путем соответствующего управления током, протекающим между рабочим электродом под вспомогательным электродом (противоэлектродом) через электролитический раствор, удерживается на одном постоянном электрическом потенциале по сравнению с опорным электродом (электродом сравнения). Альтернативно возможно также так называемое гальваностатическое подключение ячейки, при котором ток удерживается на постоянном заданном значении.

В отличие от обычного гальванического нанесения покрытия, при котором на рабочем электроде (расходном электроде) попадающие в раствор ионы металла осаждаются при восстановлении непосредственно в виде металлического покрытия на покрываемой заготовке, то есть сама заготовка представляет собой дополнительный (симметричный) электрод, по настоящей концепции трубчатая оболочка топливного стержня электрически изолирована от электродов трехэлектродной электрохимической ячейки, или соответственно находится с ними в материальной связи только через электролитический раствор. Высвобожденные на рабочем электроде ионы железа реагируют, по меньшей мере, частично с молекулами или ионами водного электролитического раствора и образуют при этом, в зависимости от имеющихся электрических, гидрохимических и прочих краевых условий, различного рода частицы оксидов железа или его кластеры, которые сначала находятся в коллоидальном растворе в тонко распределенном в жидкости виде и со временем осаждаются на наружной поверхности погружаемой в него трубчатой оболочки топливного стержня, так что там возникают желаемые CRUD-образные отложения или слои, которые не содержат анионных загрязнений.

Особенно предпочтительным является, если рост слоя оксидов железа происходит в условиях окружающей среды, которые, в частности, в отношении температуры и агрегатного состояния окружающей трубчатую оболочку топливного элемента среды идентичны реальным условиям в кипящем реакторе при работе на мощности. Поэтому, предпочтительным образом, при проведении электрохимической предварительной обработки трубчатой оболочки топливного стержня электролитический раствор нагревается таким образом, чтобы во время осаждения частиц оксидов железа - по меньшей мере, в составляющем его непосредственное окружение пространстве - он находился в состоянии кипения.

Предпочтительным образом во внутреннем пространстве трубки трубчатой оболочки топливного стержня расположено также нагревательное устройство с соответственно выбранной величиной мощности нагрева, с помощью которого трубка нагревается изнутри. Аналогично условиям во время работы реактора, у которого тепло распада, заключенного в трубчатую оболочку топливного стержня ядерного топлива, используется для нагрева стенок трубчатой оболочки, при этом создается направленный изнутри наружу поток тепла, то есть теплопередача от трубчатой оболочки топливного стержня в окружающую, при необходимости предварительно темперированную извне охлаждающую среду - здесь: электролитическую жидкость, так что она приходит в состояние кипения, или соответственно, удерживается в этом состоянии. При этом предпочтительным образом, также как и в кипящем реакторе устанавливается область докритического кипения (так называемое объемное кипение), у которой, в противоположность так называемому пленочному кипению, обеспечивается интенсивный теплообмен со стенками трубчатой оболочки со сравнительно высоким коэффициентом теплопередачи. Тем самым особенно хорошо воспроизводятся или моделируются реальные рабочие условия в кипящем реакторе, так что осаждающиеся на трубчатой оболочке топливного стержня слои оксидов железа в структурном отношении практически идентичны CRUD-слоям, возникающим в рабочих условиях в реакторе.

Как уже было упомянуто, точный химический состав слоев оксидов железа, в частности, соотношение оксидов железа (III, II) (Fe3O4, так называемый магнетит) к оксидам железа (III) (Fe2O3, так называемый гематит), зависит от различных деталей и краевых условий течения электрохимического процесса, в частности, однако, от «гидрохимии» электролитического раствора. Поэтому предпочтительным образом химический состав образовавшегося при осаждении частиц оксидов железа на трубчатой оболочке топливного стержня слоя оксидов железа, в частности, соотношение частиц магнетита и гематита, можно регулировать путем введения газов, в частности кислорода, в электролитический раствор. Наряду с этим в водную электролитическую среду можно, конечно, также добавлять жидкие или твердые добавки оксидирующего или восстанавливающего действия, чтобы регулировать условия окружающей среды во время осаждения и вместе с тем химический состав оксидов железа.

Кроме этого, может быть целесообразным, в рамках систематического ряда испытаний изучить также в лабораторных условиях влияние различного рода посторонних ионов, которые находятся в возникающих при работе реактора CRUD-слоях. Поэтому, предпочтительным образом, материал рабочего электрода при электролитической подготовке трубчатой оболочки выбирается так, чтобы осаждающийся на наружной поверхности трубки слой оксидов железа содержал заданную долю внедренных посторонних ионов, предпочтительным образом металлических посторонних ионов, в частности, Zn2+, Mn2+, Ni2+ и /или Cr3+. Это значит, что целесообразно, чтобы материал электрода представлял собой соответствующий металлический сплав на основе железа.

Достигнутые с помощью изобретения преимущества заключаются, в частности, в том, что с помощью электрохимического процесса, особенно при соответствующем выборе термических и химических условий окружающей среды, стало возможным целенаправленно покрывать не бывшие в употреблении трубчатые оболочки топливных стержней слоями оксидов железа, которые по своей структуре и химическому составу практически идентичны тем слоям, которые возникают при использовании такого рода трубчатых оболочек в кипящем реакторе. В частности, при этом предотвращается загрязнение слоев оксидов железа внедренными анионами, как это неизбежно произошло бы при нанесении покрытия с помощью полученного путем растворения солей железа содержащего оксиды железа раствора для нанесения покрытия. Использование ненадежных впрыскивающих насосов высокого давления или им подобных также не требуется. Вместо этого можно точно и целенаправленно контролировать, или соответственно, регулировать химический состав, структуру и долю образовавшихся оксидов железа с помощью простых закономерностей, таких как, например, закон Фарадея, путем варьирования влияющих параметров, поддающихся простому управлению.

С помощью подготовленных таким образом трубчатых оболочек топливных стержней, которые затем используются в качестве испытуемых образцов при лабораторном исследовании их поведения во время коррозии под влиянием CRUD-слоев, существенно упрощается проведение систематических рядов испытаний в отношении необходимых мер безопасности и официальных предписаний и пр. Таким образом, благодаря варьированию параметров экспериментов сравнительно просто и без угрозы для окружающей среды или ответственного за испытательный стенд обслуживающего персонала может быть «проигран» ряд сценариев, что при реальной работе реактора было бы невозможно уже из-за одних только официальных норм. Приобретенные при этом знания могут затем соответствующим образом учитываться при расчете, проектировании, разработке и конструировании самой трубчатой оболочки, а также соответствующих других компонентов реактора, и при выборе соответствующих рабочих параметров и пр.

Пример осуществления изобретения поясняется более подробно с помощью чертежа. При этом на чертеже показано принципиальное изображение установки для покрытия трубчатой оболочки топливного стержня слоем оксидов железа.

Схематично изображенное на чертеже устройство 2 для нанесения покрытия служит для покрытия изготовленной из циркаллоя трубчатой оболочки и топливного стержня кипящего реактора слоем 6 оксидов железа. Цель заключается в том, чтобы нанести на наружную поверхность трубчатой оболочки 4 топливного стержня слой из частиц оксидов железа, который по своему химическому составу, своей микроскопической структуре и своим прочим физическим и химическим свойствам наилучшим образом соответствовал бы слою оксидов железа, называемому также CRUD, который образуется при надлежащем использовании такого рода трубчатой оболочки 4 в кипящем реакторе. Поэтому принцип действия приспособления 2 для нанесения покрытия опирается на основной электрохимический принцип, согласно которому трубчатая оболочка 4 топливного стержня покрывается желаемым слоем 6 оксидов железа путем погружения в содержащую частицы оксидов железа водную электролитическую среду 8, причем частицы оксидов железа получаются путем анодного оксидирования железосодержащего рабочего электрода 10, здесь стального электрода с низким содержанием металлических посторонних ионов, и находятся в электролитической среде 8.

В частности, устройство 2 для нанесения покрытия включает для этого также называемый автоклавом термически изолированный от внешней среды и герметично закрываемый металлический напорный резервуар 12 с проходным отверстием 14 в стенке 16 резервуара, через которое покрываемая трубчатая оболочка 4 топливного стержня вставляется снаружи и своим нижним, закрытым концом 18 вводится во внутреннее пространство 20 резервуара. С помощью расположенного между наружной стороной трубчатой оболочки 4 топливного стержня и внутренней поверхностью проходного отверстия 14 кольцевого электрически изолированного уплотнительного элемента 22, например, из тефлона, с одной стороны, обеспечивается герметичность примыкания при вставленной трубчатой оболочке 4 топливного стержня, а с другой стороны, трубчатая оболочка 4 топливного стержня электрически изолируется от металлических стенок 16 резервуара.

Через присоединенный к впускному патрубку 24 подводящий трубопровод 26 во внутреннее пространство 20 напорного резервуара 12 подводится водная электролитическая среда 8. Через присоединенный к выпускному патрубку 28 заборный трубопровод 30 можно при необходимости снова забирать, или соответственно, выпускать «отработанную» электролитическую среду 8. Для этого в подводящем трубопроводе 26 и в заборном трубопроводе 30 встроены соответствующие, здесь не показанные более подробно регулировочные клапаны, с помощью которых также может осуществляться регулировка давления внутри резервуара.

В настоящем случае во время процесса нанесения покрытия предусмотрен непрерывный поток электролитического раствора 8 через напорный резервуар 12, и вместе с тем, постоянное омывание погруженной в электролитический раствор 8 трубчатой оболочки 4 топливного стержня, причем забираемая через заборный трубопровод 30 «отработанная» доля химически подготавливается в не показанном здесь подготовительном устройстве или «обновляется», при необходимости снабжается химически активными добавками, дегазируется или обогащается газами и затем с помощью нагнетательного насоса снова возвращается по своего рода жидкостному контуру через подводящий трубопровод 26 в напорный резервуар 12. Нагнетательный насос (не изображен) может при этом быть выполнен в виде компрессионного насоса, сжимающего находящуюся во внутреннем пространстве резервуара 20 электролитическую среду 8 в соответствии с установленной производительностью компрессии.

Кроме того, с помощью включенного в подводящий трубопровод 26, не показанного здесь нагревательного устройства можно осуществлять (предварительное) темперирование поступающей в напорный резервуар 12 среды так, чтобы воспроизвести или смоделировать общие условия давления и температуры высокотемпературной охлаждающей воды, поступающей в корпус реактора под давлением, в случае кипящего реактора.

Еще лучшее воспроизведение условий кипящего реактора удается получить, нагревая изнутри трубчатую оболочку 4 топливного стержня во время электрохимического нанесения покрытия, благодаря чему имитируется происходящая во время работы реактора, в этом случае обусловленная радиоактивными процессами распада ядерного топлива теплопередача от стенок 32 трубчатой оболочки к окружающей охлаждающей среде. Для этого в полости, заключенной в стенках 32 трубчатой оболочки 4 топливного стержня, располагается электрическое нагревательное устройство 34, например, цилиндрический высокотемпературный нагревательный патрон, который может быть вставлен в трубчатую оболочку 4 топливного стержня с верхнего незакрытого конца 36, выступающего из напорного резервуара 12. Во избежание нежелательных смещений потенциала в стенках 32 трубчатой оболочки нагревательные спирали нагревательного устройства 34 гальванически отделены от внешней электрической сети. Соответствующее регулировочное устройство 38 регулирует ток нагрева, и вместе с тем, мощность нагрева таким образом, что электролитическая среда 8, по меньшей мере, в ближайшей окружающей среде выходящего внутрь напорного резервуара 12 участка трубчатой оболочки, приводится в состояние кипения и во время процесса электрохимического нанесения покрытия удерживается в этом состоянии. Возникновения пленок кипения большой площади на наружной поверхности трубчатой оболочки, которые могут негативно повлиять на теплопередачу, при этом можно избежать путем соответствующего регулирования мощности нагрева.

Необходимые для нанесения покрытия на трубчатую оболочку 4 топливного стержня частицы оксидов железа получаются путем анодного оксидирования железосодержащих рабочих электродов 10, у которых ионы железа отрываются от наружной поверхности электрода и вступают в реакцию с водными составными частями электролитического раствора 8 с образованием различных оксидов железа, которые после преимущественно конвекционного переноса через напорный резервуар 12 в итоге, что и было желательно, оседают на наружной поверхности трубчатой оболочки 4 топливного стержня.

Для как можно более равномерного и гомогенного покрытия трубчатой оболочки 4 топливного стержня рабочий электрод 10 выполнен в виде полого цилиндра и расположен на расстоянии нескольких сантиметров или менее концентрично вокруг трубчатой оболочки 4 топливного стержня. Вне образованного рабочим электродом 10 полого цилиндра его соответствующий по потенциалу опорный электрод 40 погружается в электролитическую среду 8. Рабочий электрод 10 и опорный электрод 40 соответственно электрически изолированным соединением через проведенные сквозь стенки 16 напорного резервуара 12 соединительные провода 42, 44 соединены с соответствующими входами 46, 48 потенциостата 50 высокого напряжения, предусмотренного для регулирования напряжения и работающего по принципу дифференциального операционного усилителя. Необходимый для трехэлектродной ячейки с регулируемым потенциалом третий электрод, так называемый противоэлектрод 52 или вспомогательный электрод, в данном примере осуществления образуется самостоятельно стенками 16 напорного резервуара 12; но в альтернативном варианте осуществления может быть также, например, предусмотрен изготовленный из платины отдельный противоэлектрод во внутреннем пространстве 20 напорного резервуара 12, в частности, в виде закручивающейся вокруг рабочего электрода 10 и опорного электрода 40 спирали. Противоэлектрод 52 соединен через соединительный провод 54 с выходом 56 операционного усилителя потенциостата 50.

Стабилизатор напряжения, в принципе, измеряет напряжение между электродом сравнения 40 и рабочим электродом 10 у входа с очень высоким сопротивлением, сравнивает это напряжение с заданным номинальным значением и устанавливает соответственно через противоэлектрод 52 такой ток, что отклонение между фактическим значением и номинальным значением потенциала исчезает. Регулировочный контур замыкается самостоятельно электрохимической ячейкой с электролитом 8, ток течет через рабочий электрод 10 обратно на землю. Благодаря этому также становится возможным исключительно точное и хорошо воспроизводимое управление и контроль электрического потенциала.

Возможно также простое и целенаправленное управление, контроль и протоколирование и других, связанных с получением оксидов железа и нанесением покрытия на трубчатую оболочку 4 топливного стержня химических и физических параметров процессов, таких как растворенное в контуре электролита количество кислорода или температура наружной поверхности трубчатой оболочки. Благодаря предотвращению вредных внедренных анионов и благодаря краевым условиям и условиям окружающей среды, соответствующим условиям в кипящем реакторе, так можно сравнительно простым способом получать незагрязненные слои 6 оксидов железа на циркаллоевых трубчатых оболочках 4, которые по своей структуре и химическому составу сравнимы с реальными CRUD. Успех метода подтверждается различного рода способами получения качественных и количественных доказательств, например рентгеновской дифрактометрией.

Список ссылочных позиций

2 Устройство для нанесения покрытия

4 Трубчатая оболочка топливного стержня

6 Слой оксида железа

8 Электролитическая среда

10 Рабочий электрод

12 Напорный резервуар

14 Проходное отверстие

16 Стенки резервуара

18 Закрытый конец

20 Внутреннее пространство резервуара

22 Уплотнительный элемент

24 Впускной патрубок

26 Подводящий трубопровод

28 Выпускной патрубок

30 Заборный трубопровод

32 Стенки трубчатой оболочки

34 Нагревательное устройство

36 Открытый конец

38 Регулировочное устройство

40 Электрод сравнения

42, 44 Соединительный провод

46, 48 Вход

50 Потенциостат

52 Противоэлектрод

54 Соединительный провод

56 Выход

1. Способ предварительной обработки трубчатой оболочки (4) топливного стержня для исследований материалов, в частности, для исследований поведения в процессе коррозии, при котором трубчатая оболочка (4) топливного стержня при погружении в содержащую частицы оксидов железа водную электролитическую среду (8), по меньшей мере, частично покрывается слоем (6) оксидов железа, причем частицы оксидов железа получают путем анодного оксидирования железосодержащего рабочего электрода (10).

2. Способ по п.1, при котором электролитическую среду (8) нагревают таким образом, что во время осаждения частиц оксидов железа на трубчатой оболочке (4) топливного стержня среда (8) находится в состоянии кипения, предпочтительно в области докритического кипения.

3. Способ по п.2, при котором трубчатую оболочку (4) топливного стержня нагревают расположенным во внутреннем пространстве трубки нагревательным устройством (34).

4. Способ по п.1, при котором химический состав образовавшегося при осаждении частиц оксидов железа на трубчатой оболочке (4) топливного стержня слоя оксидов железа (6), в частности соотношение частиц магнетита и гематита, регулируют путем введения газов, в частности кислорода, в электролитическую среду (8).

5. Способ по п.1, при котором материал рабочего электрода (10) выбирают таким, что осаждающийся на трубчатой оболочке (4) топливного стержня слой (6) оксидов железа содержит долю внедренных посторонних ионов, предпочтительно ионов примесей металлов, в частности Zn2+, Mn2+, Ni2+ и/или Сr3+.

6. Способ по любому из пп.1-5, при котором трубчатую оболочку (4) топливного стержня обрабатывают для использования в качестве испытуемого образца при лабораторном исследовании ее коррозионных свойств.

7. Способ по п.6, при котором для последующего исследования коррозионных свойств оболочки (4) топливного стержня используют электрохимическую трехэлектродную ячейку с регулируемым с помощью соответствующего потенциостата (50) током и/или напряжением с железосодержащим рабочим электродом (10) в водной электролитической среде (8) для предварительной обработки трубчатой оболочки (4) топливного стержня.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности, к способам изготовления керметных стержней топливных сердечников тепловыделяющих элементов (твэл) ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к оболочкам тепловыделяющих элементов атомных реакторов, и предназначено для увеличения параметров работы и ресурса активной зоны реактора, обеспечения максимального выгорания ядерного топлива, повышения надежности и безопасности эксплуатации атомных электростанций.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора с четырехслойным защитным покрытием. .

Изобретение относится к области ядерной энергии, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .

Изобретение относится к ядерной технике и может найти применение на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), в частности в автоматических линиях изготовления оболочек тепловыделяющих элементов.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям тепловыделяющих элементов для водо-водяных реакторов, особенно для реакторов ВВЭР-1000. .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям тепловыделяющих элементов для реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в высокотемпературных ядерных реакторах с гелиевым теплоносителем. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для диагностирования аварийного состояния резервуаров, изготовленных из нержавеющих сталей, эксплуатируемых в технологических средах, содержащих галоидные ионы, в условиях возможного возникновения питтинговой коррозии.

Изобретение относится к области оценки коррозионной стойкости сталей и изделий из них, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах. .
Изобретение относится к технологии определения коррозионной стойкости внутренней поверхности металлической тары. .

Изобретение относится к испытаниям металлов и может быть использовано при определении свойств металла сварных труб, работающих в агрессивных средах. .

Изобретение относится к способам определения агрессивности котловой воды и стойкости металла к межкристаллитной коррозии с помощью электрохимического анализа. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения коррозионного состояния подземной части железобетонных опор. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к контролю стойкости стальных изделий, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, оказывающих коррозионное воздействие на металлы, в том числе в водных средах.

Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для оценки долговечности хроматированных цинковых покрытий на стали в промышленных атмосферах районов эксплуатации.

Изобретение относится к контролю коррозии подземных металлических сооружений, контактирующих с электропроводными средами, например с грунтом, в частности к устройствам контроля коррозионного состояния подземного металлического сооружения, и может быть использовано при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений.

Изобретение относится к конструкции устройства для исследования гранулометрического состава взвесей твердых частиц в жидкости осаждением за счет центробежной силы.
Наверх