Partikelentstehung und –transport im Kern von Druckwasserreaktoren - Phase 2; Physikochemische Mechanismen (Abschlussbericht zum BMWi-Vorhaben 150 1467)


Partikelentstehung und –transport im Kern von Druckwasserreaktoren - Phase 2; Physikochemische Mechanismen (Abschlussbericht zum BMWi-Vorhaben 150 1467)

Kryk, H.; Hoffmann, W.

Im Rahmen der deutschen Reaktorsicherheitsforschung wurden die generischen experimentellen Untersuchungen zur Aufklärung physikochemischer Mechanismen der Korrosionsproduktbildung und -ablagerung unter den wasserchemischen Bedingungen des Sumpfumwälzbetriebes in der Spätphase von Kühlmittelverluststörfällen in Druckwasserreaktoren weitergeführt. Das Vorhaben baute auf den Ergebnissen des Projektes 150 1430 auf und wurde in Kooperation mit der Hochschule Zittau/Görlitz (Vorhaben 150 1468) realisiert. Inhalt waren Laboruntersuchungen zu Entwicklung und Test von Maßnahmen zur Verhinderung der Bildung von Zinkborat-Ablagerungen an heißen Oberflächen.
Der Kontakt des borsäurehaltigen Kühlmittels mit feuerverzinkten Containment-Einbauten bewirkt eine Korrosion der Verzinkung, wodurch Zink im Kühlmittel gelöst wird. Aufgrund des im Vorhaben 150 1430 gefundenen Löslichkeitsverhaltens der entstehenden Zinkborate ist die Bildung und Ablagerung fester Korrosionsprodukte nicht auszuschließen, wenn zinkhaltiges Kühlmittel in heiße Regionen innerhalb des Kühlkreislaufes gelangt. Experimente in einer Labor-Korrosionsversuchsanlage zeigten, dass eine Zugabe von Alkalisierungsmitteln zu einer Reduzierung der Abscheideprozesse führt. Sowohl die Korrosionsrate von Zink als auch die Abscheiderate von Zinkborat verringern sich mit steigendem pH-Wert. Eine wesentliche Verringerung der Abscheiderate ist jedoch erst ab einem pH-Wert von ca. 7,5 feststellbar, wofür erhebliche Mengen Alkalisierungsmittel erforderlich sind. Eine vollständige Verhinderung der Korrosionsproduktbildung und –abscheidung war im untersuchten pH-Wert-Bereich nicht möglich. Des Weiteren hat die Differenz zwischen Sumpf- und Kerntemperatur Einfluss auf die Bildungsrate von Zinkborat. Signifikante Zinkborat-Mengen werden allerdings schon bei geringen Temperaturdifferenzen von ca. 10 K gebildet.
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-Anlagen derzeit noch nicht gegeben ist.

Keywords: Druckwasserreaktor; Kühlmittelverluststörfall; Korrosion; Zink; Zinkborat; Experiment

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    Karlsruhe: FIZ Karlsruhe, 2015
    57 Seiten

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-22810
Publ.-Id: 22810