Partikelentstehung und –transport im Kern von Druckwasserreaktoren; Physikochemische Mechanismen (Abschlussbericht zum BMWi-Vorhaben 150 1430)

Im Rahmen der deutschen Reaktorsicherheitsforschung wurden generische experimentelle Untersuchungen zur systematischen Aufklärung physikochemischer Mechanismen der Korrosionsproduktbildung und –ablagerung unter den wasserchemischen Bedingungen des Sumpfumwälzbetriebes in der Spätphase von Kühlmittelverluststörfällen in Druckwasserreaktoren durchgeführt. Das Vorhaben wurde in enger Kooperation mit der Hochschule Zittau/Görlitz (Vorhaben 150 1431) realisiert. Der Kontakt des borsäurehaltigen Kühlmittels mit feuerverzinkten Containment-Einbauten bewirkt eine Korrosion der Verzinkung, wodurch Zink im Kühlmittel gelöst wird. Als entscheidendes Ergebnis von Batch-Experimenten wurde eine abnehmende Löslichkeit von Zink-Korrosionsprodukten mit zunehmender Kühlmitteltemperatur gefunden. Somit ist die Bildung und Ablagerung fester Korrosionsprodukte nicht auszuschließen, wenn zinkhaltiges Kühlmittel in heiße Regionen innerhalb des Kühlkreislaufes gelangt (z. B. Hot-Spots im Kern). Experimente in einer Labor-Korrosionsversuchsanlage, die Untersuchungen zum Ablagerungsverhalten von Korrosionsprodukten an heißen Hüllrohroberflächen im Einzelkanal einschlossen, zeigten, dass auch unter diesen Bedingungen die Entstehung und Ablagerung von festen Korrosionsprodukten erfolgen kann. Die Korrosionsprodukte wurden als Zink-Borate identifiziert, wobei die chemische Zusammensetzung sowie das Ablagerungs- und Mobilisierungsverhalten entscheidend von der Bildungstemperatur beeinflusst werden. Untersuchungen zur Kinetik der Bildung von gelöstem Zink durch Korrosion von verzinkten Einbauten im Sicherheitsbehälter waren nicht Projektgegenstand, weshalb eine direkte quantitative Übertragbarkeit der Ergebnisse auf postulierte KMV in DWR derzeit nicht gegeben ist.