[发明专利]通过组合的溶解与机械的靶向换热器沉积物去除

说明书

本发明涉及用于从换热器的部件至少部分溶解，瓦解和/或去除沉积物如垢及其他沉积物的组合物和方法。换热器部件可包括压水反应堆的蒸汽发生器。按照本发明，向沉积物表面局部添加单质金属和/或向沉积物表面局部施加阳极或阴极电流以使沉积物失稳或弱化。接着，将机械应力施加于弱化的沉积物以从换热器部件的表面瓦解并去除沉积物。

技术领域

本发明整体上涉及在核蒸汽供应系统中的部件上的沉积物的去除方法，并且具体涉及在环境温度下瓦解、溶解、减少和去除在换热器特别是蒸汽发生器的表面上形成的垢沉积物。

背景技术

在封闭的热传递系统中暴露于水或水溶液延长的时间段的金属表面通常产生垢沉积物和/或变得由这些沉积物覆盖。例如，在商业核电厂中，在高温下的在线操作可引起壳管式换热器，如压水反应堆的蒸汽发生器通过沉积或原位形成而在其内部结构零件的金属表面上产生附着的垢和/或沉积物，例如管道、管板和管支承板的二次侧表面。一般地，在压水反应堆的核电厂的操作期间，高温放射性水从反应堆芯通过在蒸汽发生器的热交换管的内部期间流动，将热传递通过管壁并进入环绕管的非放射性水。这导致非放射性水沸腾并产生用于发电的蒸汽。在沸腾过程中，垢和其它沉积物可以积累在管的表面上、管支承板之间的缝隙中、管壁上、和在水平表面上，如管板和管支承板的表面上。垢和沉积物在蒸汽发生器的内部结构零件上的累积延长的时间段可对蒸汽发生器的操作性能和完整性产生不利影响。例如，在操作中的核电厂观察到的问题包括低效率的沸腾热传递，清洁水流(例如在切缝操作期间)的阻塞，并产生流程阻挡区域，产生局部侵袭性的腐蚀环境，影响压力边界和结构材料的结构完整性。

因此，已开发各种清洁方法以通过溶解和瓦解沉积物而去除在换热器的内表面上积聚的垢和沉积物，所述换热器用于产生蒸汽，例如壳管式换热器，特别是压水反应堆的蒸汽发生器。这种清洁方法可包括化学清洁，在升高的温度下使用各种螯合剂，在升高的pH水平采用垢调理剂，和使用高压水冲洗。在环境温度下这些过程通常导致缓慢的沉积去除速率。此外，反应速率受到温度变化、pH变化、或螯合剂的增加浓度的控制。例如，管板的蒸汽发生器顶部的沉积物的去除可包括通过如下方式的沉积物的整体溶解和瓦解：利用化学加成、冲洗、用高速水的污泥吹洗(sludge lance)或在管板上用最小量的水施加超声波清洁。对于软沉积物，这一方法是勉强成功的；然而，通过这些方法不会优先去除硬化沉积物的局部区域。此外，对结构材料发生腐蚀恶化，因为所述施加不是局部化于将溶解过程施加于特定的靶向区域。

从热传递部件有效去除沉积物对于放射性/非放射性的压力边界的长期完整性是有利的。在此描述的实施方案的一个目的是提供从热传递部件(特别是在压水反应堆中的蒸汽发生器)至少部分溶解、瓦解、减少和/或去除沉积物，如垢及其他沉积物的方法。希望该方法在没有升高的温度的情况下是有效的和/或在升高pH条件下是有效的；例如，在操作中的核电厂的常规加燃料的断供期的环境温度下。此外，希望采用将电化学和机械局部去除技术结合于在常规的管板顶部的维护日程中从蒸汽发生器中的管和/或管板至少部分溶解、瓦解、减少和/或去除沉积物的单一步骤。

发明内容

在一个方面，本发明提供用于至少部分地瓦解或去除在核水反应堆中的换热器部件的表面上形成的沉积物的方法。该方法包括进行如下中的至少一种：向沉积物的表面添加有效量的固体形式的单质金属和水，和将阳极或阴极电流局部施加到沉积物的表面。接着，向沉积物的表面施加机械应力。在环境温度下进行该方法。

该沉积物可包括选自氧化物垢和腐蚀产物中的一种或多种材料。

该单质金属可以选自具有对低合金钢呈阳极的标准电化学势的金属。在金属和合金的电位序中，所述单质金属的电化学势可以比低合金钢的更加具有活性。单质金属可以选自锌、铝、镁、铍、锂、铁和它们的混合物。在某些实施方案中，单质金属可以是锌。

单质金属可以为选自板坯、粒状、粉末、胶体和它们的组合的形式。胶体形式可以含有选自微米尺寸的颗粒，纳米尺寸的颗粒和它们的组合的颗粒。