Korrosionsmechanismus von verzinktem Stahl in Borsäure

Bei einem Kühlmittelverluststörfall eines Druckwasserreaktors (DWR) können sich in der Anfangsphase an den Sumpfansaugsieben Mineralwolleablagerungen aus dem Isolationsmaterial bilden und dadurch die Notkühlung beeinträchtigen. Das borsäurehaltige Primärkühlmittel verursacht eine Korrosion an Einbauten im Containment, die überwiegend aus feuerverzinktem Stahl bestehen. Feste Korrosionsprodukte bewirken durch Anlagerung an den Mineralwolleablagerungen einen Anstieg des Differenzdrucks über den Sumpfansaugsieben, der bis zur Blockade und dem Ausfall der Notkühlung führen kann. Ausgehend vom Schichtaufbau der Feuerverzinkung konnte der Ablauf der Korrosion aufgeklärt werden, wobei zunächst lösliche Korrosionsprodukte des Zinks entstehen und erst nach Freilegung von Stahl Rost gebildet wird, der sich am Faserbett anlagern kann. Die Ergebnisse, die auf den Analysen der Lösungen, der Ablagerungen auf den Faserbetten und den Metallproben nach Ende der Versuche beruhen, stehen in Übereinstimmung mit dem Differenzdruckanstieg als technisch wichtigen Parameter. Die anfangs starke Korrosion unter Bildung von Zinkionen verursacht eine Zunahme des pH-Werts, die aber zu einer Verringerung der Korrosionsrate führt. Entscheidend für den Korrosionsverlauf sind neben einem ausreichenden Angebot an Zinkoberfläche besonders die Strömungsverhältnisse und die Zusammensetzung des Primärkühlmittels bei lokaler Freilegung des Basismaterials.