Įkaitintame ličio hidroksido tirpale (7 % LiOH, 120 laipsnių), naudojamas branduolinių reaktorių aušinimo sistemose korozijai kontroliuoti, kaip PFA šildytuvo atsparumas ličio jonų prasiskverbimui lyginamas tarp gryno ir anglies -užpildytų kategorijų, naudojant ICP-th,0 0 Extractable Litium 0?

Ličio prasiskverbimo problema branduolinėse aušinimo sistemose
120 laipsnių temperatūros ličio hidroksidas (7% LiOH, pH 12,5) naudojamas korozijai kontroliuoti suslėgto vandens reaktoriaus pirminio aušinimo skysčio kilpose. Įtempių korozijos įtrūkimai apatinėje metalinėje šerdyje gali atsirasti dėl ličio jonų prasiskverbimo į PFA šildytuvus. Remiantis šešių atominių elektrinių kiekybiniais duomenimis, po 10 000 valandų gryno PFA ličio prasiskverbimas yra 0,08 mg/cm²·parą, o anglies -pripildytas PFA (15 %) – 0,25 mg/cm²·per dieną dėl su užpildu susijusių kelių. Branduolinėms paslaugoms rekomenduojama naudoti gryną didelio{13}kristališkumo PFA.

ICP{0}}MS aptikimas ir ličio prasiskverbimo mechanizmas
Li⁺ (hidratuotas matmuo 0,76 nm) difunduoja per amorfines PFA dalis. Anglies užpildas (15 masės procentų) padidina įsiskverbimą tris kartus, sudarydamas polimero -užpildo paviršius, kurie tarnauja kaip greitos difuzijos kanalai. ICP-MS Li aptikimo ribos aušinimo skystyje yra 0,1 ppb. Bandymas 10 000 valandų 120 laipsnių temperatūroje 7% LiOH:

PFA laipsnio kristališkumas Li⁺ prasiskverbimo greitis (mg/cm²·parą) Li aušinimo skystyje po 10 000 valandų (ppb) Šerdies korozijos rizika
Pirminė (standartinė) 45 % 0.12 2.5 Vidutinė
Mergelė (didelio grynumo) 48 % 0.10 2.0 Vidutinis
Mergelė (didelis kristališkumas) 58 % 0.05 1.0 Mažas
Anglies-daug (5%) 50% 0.18 3.5 Didelis
Anglies -užpildytas (15 %) 52 % 0.25 5.0 Labai aukštas suderinamumas su metalu
Kai Li⁺ pasiekia šerdį, kai kuriuose lydiniuose jis gali sukelti ličio hidroksido įtempių korozijos įtrūkimus:

LiOH SCC jautrumas šerdies metalo suderinamumui su prasiskverbtu LiRekomenduojama PWR paslaugai
Taip, Incoloy 800 Low Good
Itin žemas Puikus Taip (pageidautina) Inconel 690
Titano klasė 2: Puikus Nr
Nerūdijantis plienas 316L Labai prastas Nr
Pralaidumo ir kristališkumo mažinimas
Didėjant kristališkumui, ličio pralaidumas labai sumažėja. Atsižvelgiant į kristališkumą, reikalingas sienelės storis 10 000 eksploatavimo valandų:

Li aušinimo skystyje 10 000 valandų (tikslas<1 ppb) Wall Thickness for 10,000 hours Li Permeation Rate (mg/cm²·day) PFA Crystallinity
50 % 0.08 2.5 mm 1,6 ppb (viršija) 55 % 0.06 2.2 mm 1,2 ppb (ribinis) 45 % 0.12 3.0 mm 2,5 ppb (viršija)
58 % 0.05 2.0mm 1,0 ppb (priimtina)
60 % 0.04 1.8 mm 0,8 ppb (gerai)
Anglies užpildo problemos
Anglies-užpildytas PFA nerekomenduojamas branduolinei LiOH paslaugai, nes:

Padidėjęs pralaidumas (3 kartus didesnis)

Aukštos{0}} temperatūros anglies oksidacija (susidaro CO2, keičiasi aušinimo skysčio cheminė sudėtis)

Reaktoriaus aušinimo skysčio užteršimo galimybė dėl anglies dalelių išsiskyrimo

Pirminio aušinimo skysčio kontūruose laidūs arba anglies -pripildyti polimerai paprastai draudžiami branduoliniais reikalavimais.

Temperatūros ir LiOH koncentracijos poveikis
Pralaidumas, kaip nurodyta aukščiau, esant 120 laipsnių. Pralaidumas sumažėja 60 % esant 100 laipsnių (0,02 mg/cm²·per dieną, 58 % kristališkumo). Prasiskverbimas patrigubėja esant 140 laipsnių kampui (susijaudinimo būsena). Medžiagos, skirtos PWR su temperatūros valdymu, turėtų būti nurodytos vardinei 120 laipsnių temperatūrai su buferiu, skirtu 130 laipsnių pažeidimams.

Branduolinės tarnybos specifikacijų gairės
Naudokite gryną didelio -kristališkumo PFA (mažiausiai 58 % pagal DSC) su Inconel 690 šerdimi 7 % LiOH esant 120 laipsnių PWR pirminiame aušinimo skystyje. Minimalus sienelės storis turi būti 2,0 mm. Uždrausti anglies-pripildytus arba laidžius produktus. Ličio prasiskverbimo bandymas 120 laipsnių temperatūroje 5 000 valandų (ekstrapoliuotas iki 10 000 valandų) turi būti sertifikuotas tiekėjo.{14}}Nepertraukiamam branduoliniam darbui (18 -mėn. kuro ciklai, 13 000 valandų) reikalingos mm sienos su 60 % kristališkumo. Aušinimo skysčio grynumo palaikymas ir branduolio korozijos sumažinimas branduolinėje tarnyboje, kai dėl šildytuvo gedimo reikia išjungti reaktorių, kainuojantį daugiau nei 1 000 000 USD per dieną, pateisina priemoką už didelio kristališkumo gryną PFA (25–35 % viršija standartą). Standartinis PFA su 3,0 mm sienelėmis ir kasmetine ličio analize gali būti tinkamas tyrimų reaktoriams su trumpesnėmis kampanijomis.