MX2007007222A - Metodo de monitoreo de deposicion de un metal noble en un reactor nuclear y monitor de deposicion para el mismo. - Google Patents

Abstract

En un método de monitoreo de deposición de un metal noble (35) en una grieta por corrosión debida a la tensión intragranular (IGSCC) (30) en una pared de gualdera (20) de reactor metálico de un reactor nuclear, una muestra (200) de metal se puede colocar en una ubicación cercana a la superficie (10) interior de la pared de gualdera de reactor metálico. La muestra se puede sumergir por debajo de una línea de agua en el reactor e incluye al menos una grieta por fatiga térmica (30a, 30b). La muestra se mantiene en la ubicación por una duración determinada, y una cantidad determinada de metal noble se añade en el agua de reactor mientras la muestra se mantiene en la ubicación. La muestra se remueve. En un ejemplo, un monitor de deposición de grieta superficial para un reactor incluye un acondicionador (70) de flujo ajustado entre una abrazadera (50) guía superior y una abrazadera (60) de anclaje, y al menos un portamuestras (100) conectado entre la abrazadera guía superior y el acondicionador de flujo.

Description

MÉTODO DE MONITOREO DE DEPOSICIÓN DE UN METAL NOBLE EN UN REACTOR NUCLEAR Y MONITOR DE DEPOSICIÓN PARA EL MISMO Campo de la Invención Las modalidades ejemplificativas de la presente invención se relacionan en general con un método para monitorear la deposición de un metal noble en una grieta por corrosión debida a la tensión intragranular (IGSCC) en una pared de gualdera de reactor metálico de un reactor nuclear, y a un monitor de deposición de grieta superficial para el reactor.

Antecedentes de la Invención Típicamente, las superficies interiores de una pared de gualdera de reactor metálico de un reactor nuclear pueden ser susceptibles a la formación y/o propagación de una o más IGSCC que se forman durante la operación del reactor nuclear.

Breve Descripción de la Invención Una modalidad ejemplificativa de la presente invención se refiere a un método de monitoreo de deposición de un metal noble en una grieta por corrosión debida a la tensión intragranular (IGSCC) en una pared de gualdera de reactor metálico de un reactor nuclear. En el método, una muestra metálica se coloca en una ubicación cercana a una superficie interior de la pared de gualdera de reactor metálico. La muestra se puede sumergir bajo una línea de agua en el reactor e incluye al menos una grieta por fatiga térmica. La muestra se mantiene en la ubicación por un período determinado y se añade una cantidad determinada del metal noble en el agua de reactor, mientras la muestra se mantiene en la ubicación. Después se remueve la muestra. Otra modalidad ejemplificativa de la presente invención, se refiere a un monitor de deposición de grieta superficial para un reactor. El monitor incluye un acondicionador de flujo entre una abrazadera guía superior y una abrazadera de anclaje, y al menos un portamuestras conectado entre la abrazadera guía superior y el acondicionador de flujo.

Breve Descripción de los Dibujos Las modalidades ejemplificativas de la presente invención se comprenden más claramente a partir de la descripción detallada tomada junto con los dibujos/figuras anexas. Los dibujos/figuras aquí proporcionados son únicamente para propósitos ilustrativos. Ilustran varios aspectos no limitantes de varias modalidades de la invención. Otras variaciones son posibles. También, como las figuras /dibujos se proporcionan para propósitos ilustrativos, no se dibujan a escala. Además, varios dibujos/figuras pueden mostrar equipo opcional que por definición no es necesario en la práctica de la presente invención. La Figura 1 es una vista de sección transversal de una pared/superficie interior de una gualdera de reactor nuclear en un reactor, que ilustra una muestra, en donde las moléculas que imitan moléculas disueltas de oxígeno y un metal noble penetran en la IGSCC de la gualdera de reactor nuclear, con la muestra que tiene al menos uno o más TFC formados. La Figura 2 es un ensamble de portamuestras ejemplificativo que contiene tres muestras, de conformidad con las modalidades ejemplificativas de la presente invención. La Figura 3 es una vista en corte de una porción de una gualdera del reactor metálico que incluye un portamuestras. La Figura 4 es una vista en corte que muestra únicamente el portamuestras sin gualdera. La Figura 5a es una vista amplificada de una porción del portamuestras que muestra la forma para sostener una muestra dentro de una cavidad del portamuestras. La Figura 5b muestra una porción sub-sujetadora del portamuestras en la Figura 5a. Las Figuras 6a-6c ilustran la muestra removida de la gualdera de reactor nuclear, en donde se abren una o más grietas para que la muestra se rompa en dos porciones, con lo que se expone una superficie interior. La Figura 7 ilustra un proceso ejemplificativo del uso de un microscopio de electrones de barrido (SEM) para revelar la deposición de un metal noble sobre superficies de la grieta. La Figura 8 es una fotografía SEM (a 100,000x) de una muestra de acero inoxidable de prueba.

Descripción Detallada de Modalidades Ejemplificativas de la Invención La siguiente descripción de la invención, se proporciona con respecto a varias modalidades ejemplificativas no limitantes. La siguiente descripción no pretende limitar o restringir la presente invención. Las variaciones de las modalidades ejemplificativas aquí presentadas se encuentran dentro del alcance de la presente invención. En vista de lo anterior, se describe en mayor detalle un método para monitorear el límite al cual se forma y/o se propaga la IGSCC dentro de la pared de gualdera de reactor metálico para fines de seguridad (por ejemplo, cuando la grieta es demasiado profunda, la integridad estructural de la gualdera del reactor metálico se puede disminuir por debajo de un limite de seguridad o funcional). También, se describe un método para desacelerar, detener y/o parcialmente o sustancialmente reparar la IGSCC o su formación y/o propagación dentro de la pared de gualdera de reactor metálico. En una modalidad ejemplificativa de la invención, una muestra (por ejemplo, una muestra metálica o una muestra fabricada de otro material adecuado) se sumerge bajo un nivel de superficie del refrigerante del reactor (por ejemplo, agua) contenido dentro de la gualdera de reactor metálico. La muestra se diseña para incluir al menos una IGSCC. Tal IGSCC (en la muestra) se refiere como grieta por fatiga térmica (TFC) porque la TFC se crea para imitar una IGSCC que se puede formar y/o propagar dentro de la pared de gualdera de reactor metálico. Por lo tanto, la TFC se forma en la muestra a propósito, de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la invención. La muestra formada se coloca a una distancia, por ejemplo, a aproximadamente 15.24 centímetros o menos de la superficie interior de la pared de gualdera de reactor metálico. La muestra se puede colocar a otras distancias adecuadas (por ejemplo, más de 15.24 centímetros de la superficie interior de la pared de gualdera de reactor metálico). En un ejemplo, un portamuestras que sostiene la muestra se puede posicionar adyacente a una superficie interior de la pared de gualdera a aproximadamente 10.16 centímetros del conjunto de combustible más cercano (y/o dentro de un rango de aproximadamente 10.16-25.4 centímetros de cualquier conjunto de combustible) para sostener la muestra. En otro ejemplo, el portamuestras se puede utilizar para sostener sondas y/o otros indicadores o dispositivos de muestreo, por ejemplo. Con el tiempo, se espera que la muestra (por ejemplo, un metal tal como un acero al carbono, acero inoxidable, acero inoxidable de bajo carbono tal como acero inoxidable 304L, etc.) debe sustancialmente imitar el comportamiento/funcionamiento de la superficie interior de la pared de gualdera del reactor metálico ya que se relaciona con la formación y/o propagación de una IGSCC. Por lo tanto, por ejemplo, se cree que cuando la muestra presenta formación y/o propagación excesiva de TFC, ese exceso de formación o propagación debe ser un reflejo de la extensión de IGSCC formadas y/o propagadas en la pared de gualdera de reactor metálico en si.

En otras palabras, el grado de formación y/o propagación de TFC dentro de la muestra , debe reflejar el grado de formación y/o propagación de IGSCC dentro de la pared de gualdera de reactor metálico. Por lo tanto, para monitorear la integridad estructural de una gualdera de reactor metálico en un periodo de tiempo, es posible hacerlo con la inspección de la muestra que se coloca y se mantiene en la gualdera del reactor metálico al menos en parte durante la operación del reactor. La inspección es más sencilla cuando se realiza después de remover la muestra de la gualdera de reactor metálico en un intervalo de tiempo apropiado/conveniente. La muestra removida se inspecciona y analiza para la formación y/o propagación de TFC. De conformidad con otra modalidad ejemplificativa de la invención, por ejemplo, típicamente cuando el reactor nuclear se cierra para propósitos de limpieza (conocido como una interrupción de servicio), al menos una de las muestras (cuando se utilizan múltiples muestras) se puede remover y examinar por una variedad de métodos que incluyen, pero no se limitan a , análisis o inspección por desnudamiento de ácido bajo un microscopio de electrones de barrido (SEM) u otro. Con base en la examinación de la grieta muestra (TFC) para la extensión/grado a la que se deposita un metal noble, la cantidad de metal noble que se puede inyectar en el refrigerante de reactor se puede ajustar (por ejemplo, incrementar, disminuir o alterar) para contrarrestar la formación y/o propagación de IGSCC en la pared de g ualdera de reactor metálico en si. Esto es posible ya que el refrigerante de reactor entra en contacto directo con la superficie interior de la gualdera de reactor metálico.

Se piensa que el metal noble se dispersa en las grietas no solo dentro de la muestra de TFC sino también dentro de las grietas (IGSCC) presentes (formadas y/o propagadas) dentro de la pared de gualdera de reactor metálico en si. El metal noble ultimadamente encuentra su camino hasta la IGSCC y la TFC y se deposita respectivamente. El metal noble se puede dispersar más profundamente en la ifiSCC, más allá de donde el oxígeno disuelto puede penetrar en la IGSCC en si . Por lo tanto, se piensa que el metal noble puede prevenir, mitigar o reducir la formación y/o propagación de la IGSCC , la cual se piensa se acelera y/o empeora por la presencia de oxígeno disuelto en el refrigerante de reactor. Típicamente, en la examinación por análisis por desdoblamiento de ácido, inspección SEM u otra , la cantidad de un metal noble que se debe depositar en la grieta se puede determinar. Con base en la profundidad de la grieta (TFC) , y/o el nivel de metal noble depositado dentro de la grieta (TFC) , el nivel de metal noble que se inyecta en el refrigerante de reactor se puede incrementar, reducir (o ajustar) según sea necesario para mitigar, reducir, eliminar o reducir la formación y/o propagación de una IGSCC dentro de la pared de gualdera de reactor metálico. Se piensa que el metal noble puede penetrar más adentro en la IGSCC que el oxígeno disuelto. En las figuras, se utiliza una numeración consistente para referirse a los mismos componentes o partes del mismo. Se debe notar que una IGSCC 30 se modela para presentarse en detalle por las grietas por fatiga térmica (TFC) referidas en las Figuras 4, 5a y 6a a 6c y etiquetadas como grietas 30a y 30b.

La Figura 1 es una vista de sección transversal de una pared/superficie interior de una gualdera de reactor metálico en un reactor, que ilustra una muestra donde moléculas que imitan moléculas de oxígeno disueltas y un metal noble penetran en la IGSCC de la gualdera de reactor metálico, donde la m uestra tiene al menos una o más TFC formadas. Con referencia en la Figura 1 , una superficie 1 0 interior de una porción de una gualdera 20 de reactor metálico se ilustra con una ilustración de una IGSCC 30. La Figura 1 es una vista de sección transversal de una pared interior de la gualdera de reactor metálico que muestra la dirección 40 de flujo . :del refrigerante de reactor (por ejemplo, agua) que fluye a través de la I GSCC 30 dentro del espesor de la pared 20 de gualdera de reactor metálico. La dirección de flujo del refrigerante, aunque se muestra en flujo de izquierda a derecha , puede también ser en dirección opuesta (u otra). El refrigerante de reactor que fluye dentro de al gualdera 20 de reactor metálico contiene moléculas 33 de oxígeno disuelto. Estas moléculas 33 de oxígeno disuelto típicamente pueden ocasionar que la IGSCC 30 se forme y/o se propague más profundamente en la sección transversal de la pared de gualdera de reactor metálico. Las flechas 31 y 32 pueden ilustrar movimiento de oxígeno hacia la IGSCC 30. Con el tiempo, la grieta 30, típicamente, continúa la penetración más profunda en la gualdera 20 de reactor metálico, por ejemplo, en la dirección general de las flechas 31 y 32. La IGSCC 30 típicamente se puede esparcir de las superficies hacia la pared de gualdera de reactor metálico (no mostrada).

La Figura 1 también muestra la penetración de oxígeno y un metal noble hacia la IGSCC 30. La gualdera 20 de reactor metálico tiene una superficie 10 interior con el refrigerante de reactor que fluye en la dirección 40 (mostrada de izquierda a derecha únicamente como flujo ejemplificativo), junto con ambas moléculas 33 de oxígeno disuelto y moléculas 35 de metal noble. Las moléculas 33 de oxígeno y las moléculas 35 de metal noble se ilustran en la penetración hacia la IGSCC 30. Se piensa que las moléculas 35 de metal noble penetran más profundamente en la IGSCC que las moléculas 33 de oxígeno disuelto. Con esto, se piensa que las moléculas de metal noble (y/o partículas de las mismas) evitan y/o mitigan los efectos de las moléculas 33 de oxígeno disuelto como potenciales causas de una mayor formación y/o propagación de la IGSCC 30 o más profundamente en el interior de la gualdera 20 de reactor metálico. El efecto presentado del metal noble se puede ilustran por la "X" en 36 en la Figura 1. La Figura 2 es un ensamble de portamuestras ejemplificativo que contiene tres muestras, de conformidad con las modalidades ejemplificativas de la presente invención. En la Figura 2, se ilustra una muestra 200 que puede estar fabricada de un metal u otro material adecuado. La muestra 200 puede estar fabricada del mismo material utilizado para formar la gualdera 20 de reactor metálico. La muestra 200 mostrada en la Figura 2 contiene al menos una IGSCC formada, aquí referida como una grieta por fatiga térmica (TFC). La TFC dentro de la muestra pretende imitar una IGSCC dentro de una gualdera de reactor metálico. La muestra 200 se coloca en la gualdera 20 de reactor metálico como aquí se presenta. En otro ejemplo, la muestra se puede colocar a una distancia de aproximadamente 15.24 centímetros o menos de la superficie interior de la pared de gualdera de reactor metálico, típicamente bajo la superficie del refrigerante de reactor que fluye en la gualdera 20 de reactor metálico (por ejemplo, a una profundidad que se puede variar, mientras se encuentre bajo la superficie de la l ínea de agua dentro de la gualdera. La muestra 200 de la Fig ura 2 contiene dos TFC 30a y 30b. Si n embargo, 1 , 2, 3 u otro múltiplo de TFC se puede proporcionar en la muestra 200. También, m ientras la muestra 200 se ilustra con una forma rectangular, la superficie 1 0a de la muestra- 200 puede ser relativamente plana y/o puede imitar la curvatura de la superficie 1 0 interior de la gualdera 20 de reactor metálico. La muestra 200 puede ser de cualquier forma, ya sea rectangular, u otra , mientras la forma permite a la muestra 200 imitar las características de formación y/o propagación de una IGSCC dentro de una pared de g ualdera de reactor metálico. Por lo tanto, cualquier forma o config uración que permita lo mismo, se puede utilizar. De conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención, la muestra 200 se puede fabricar de un metal , por ejemplo, de acero al carbono o acero inoxidable, alguna otra aleación a base de acero o una combinación de los mismos. Además, el metal de la muestra 200 puede ser el m ismo que el metal utilizado para formar la pared de gualdera de reactor metálico en si . Es posible que la pared de gualdera de reactor metálico se encuentre fabricada de acero al carbono y la muestra 200 de metal de acero inoxidable (por ejemplo, acero inoxidable 304L o un acero de bajo carbono) o viceversa.

En otro ejemplo, el metal de la muestra 200 puede contener una o más TFC 30a, 30b con una variedad de dimensiones en longitud, espesor y profundidad. Por ejemplo, una grieta por fatiga térmica puede tener una longitud de al menos aproximadamente 1.27 centímetros, un espesor de al menos aproximadamente 0.5mils (0.00127 centímetros) y una profundidad de al menos aproximadamente 100 mils (0.254 centímetros). En un ejemplo, otras dimensiones para la TFC 30a, 30b incluyen una longitud de al menos aproximadamente 1.905 centímetros, un espesor de al menos aproximadamente 0.00254 centímetros y una profundidad de al menos aproximadamente 1.27 centímetros. Otra dimensión para la TFC 30a, 30b pues ser una longitud de al menos aproximadamente 2.54 centímetros, un espesor de al menos aproximadamente 0.00381 centímetros, y una profundidad de al menos aproximadamente 1.905 centímetros. Ejemplificaciones de dimensiones de TFC proporcionada como LxWxD son 1.27x0.0127x2.54, 1.905x0.00254x1.27, 2.54x0.00381x1.905, 1.27xWx0.254, 1.905xWx1.27, 2.54xWx1.905 donde W=0.00508, 0.00635, 0.00762, 0.00889, 0.01016, 0.01143, ó 0.0127 centímetros. Otras dimensiones para la TFC dentro de la muestra, se pueden utilizar. De conformidad con otra modalidad ejemplificativa de la presente invención, la muestra 200 se puede proporcionar en un sujetador configurado para sostener una o más muestras. Por ejemplo, el portamuestras se puede configurar para sostener 1, 2, 3, 4, 5 o más muestras. En una alternativa, el portamuestras se puede utilizar para sostener sondas y/o otros indicadores o dispositivos de muestreo, por ejemplo.

De conformidad con otra modalidad ejemplificativa de la invención, la muestra 200 de metal que contiene al menos una TFC 30a, 30b se puede colocar en el portamuestras que a su vez se coloca adyacente a una superficie interior de la gualdera 20 de reactor metálico en un lugar donde la muestra 200 de metal se sostiene bajo la superficie del refrigerante de reactor. El refrigerante de reactor rodea varios conjuntos de combustible dentro del reactor nuclear y hace contacto con la superficie 10 interior de la gualdera 20 de reactor metálico y superficie 10a de la muestra 200. En reactores nucleares, tales como reactores de agua en ebullición, se reconocen al menos cinco niveles de profundidad estándar como niveles de profundidad H1, H2, H3, H4, o H5. Cada uno de estos niveles representa una profundidad bajo la superficie o línea de agua del refrigerante de reactor y se extiende más allá de la línea de agua, entre la placa central (parte inferior del combustible) y la parte inferior del núcleo de reactor. Los niveles H1-H5 pueden representar profundidades sucesivamente más profundas o regiones bajo la línea de agua de refrigerante de reactor dentro del reactor metálico. En un ejemplo, el nivel H1 puede ser una región acotada desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente 22.86 centímetros de la superficie del refrigerante de reactor contenido dentro de la gualdera de reactor metálico. El nivel H2 puede estar desde aproximadamente 22.86 hasta aproximadamente 101.6 centímetros de la superficie (por ejemplo>22.86-101.6 centímetros). El nivel H3 puede estar entre aproximadamente 101.6 hasta aproximadamente 137.16 centímetros de la superficie (por ejemplo>101.6-137.16 centímetros), el nivel H4 puede estar entre aproximadamente 137.16 hasta aproximadamente 267.7 centímetros de la superficie (por ejemplo, >137.16-267.7 centímetros), y el nivel H5 puede estar desde aproximadamente 267.7 hasta aproximadamente 492.76 centímetros de la superficie (por ejemplo, >267.7-492.76 centímetros). El uso del portamuestras es opcional, mientras la muestra 200 se mantenga a una profundidad deseada bajo la línea de agua del refrigerante de reactor dentro de la gualdera de reactor metálico. De conformidad con un ejemplo, la muestra 200 se sumerge dentro del refrigerante de reactor y se mantiene ahí por al menos 2 semanas o más. Además, una o más muestras 200 (por ejemplo, 2, 3, 4, 5 o más) que tienen una o más TFC 30a, 30b (por ejemplo, 2, 3, 4, 5 o más) se pueden colocar en la gualdera 20 de reactor metálico como antes presentado. Cuando se utilizan múltiples muestras 20, cada una se puede remover a distintos intervalos de tiempo para obtener una imagen temporal regular de la formación y/o propagación de las IGSCC 30 en la pared de gualdera 20 de reactor metálico, como se refleja por la inspección de una o más TFC 30a, 30b en una o más muestras 200. Un propósito de mantener la muestra 200 en la gualdera 20 de reactor metálico dentro del refrigerante de reactor por al menos 2 semanas, es para exponer la muestra 200 a las mismas condiciones que se encuentran presentes dentro de la gualdera de reactor metálico. Por lo tanto, conforme se remueve una muestra 200 de la gualdera 20 de reactor metálico para su examinación, la muestra 200 puede proporcionar una imagen de la condición de la pared de gualdera 20 de reactor metálico en el tiempo en el que la muestra 200 se remueve para inspección.

Un metal noble se puede inyectar en el refrigerante de reactor por un número de razones, tales como para detener la formación y/o prevenir o reducir la propagación de una IGSCC dentro de una pared de gualdera 20 de reactor metálico. Una variedad de metales nobles se pueden utilizar para este propósito. Por ejemplo, un metal noble ejemplificativo para uso en conjunto con varias modalidades ejemplificativas de la presente invención incluyen , pero no se lim itan a , Pt, Rh, Pd , Ag , Au, I r o una combinación o combinaciones de los mismos. En un ejemplo específica, se puede utilizar Pt, Rh o combinaciones de los mismos. En otro ejemplo, se puede utilizar una mezcla de Pt/Rh , la cual puede variar en razón de planta a planta , tal como una razón 2: 1 de Pt a Rh. En algunas plantas, se puede utilizar únicamente Pt como el metal noble añadido. Como antes presentado con respecto a varias modalidades ejemplificativas de la presente invención, se piensa que el metal noble inyectado en el refrigerante de reactor se transporta por el refrigerante de reactor a una IGSCC 30 dentro de la pared de gualdera 20 de reactor metálico y a la TFC 30a , 30b dentro de la muestra 200 que se sumerge dentro del refrigerante de reactor. Se piensa que el metal noble penetra en la IGSCC 30 y/o TFC 30a, 30b para detener la formación y/o reducir, minim izar o reducir la propagación de la IGSCC 30 y de la TFC 30a, 30b dentro de la pared de gualdera 20 de reactor metálico y la muestra 200, respectivamente. De conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención , se introduce un metal noble en el fluido de reactor mientras el reactor se encuentra en operación (por ejemplo, en la producción de energía). El(los) metal(es) noble(s) se pueden inyectar a una razón suficiente para mantener un nivel de al menos 100 partes por trillón (ppt) en el fluido de reactor (por ejemplo, agua) por una duración de aproximadamente 2 semanas. Típicamente esto requiere, por ejemplo, una razón de inyección de metal noble en el fluido de reactor (por ejemplo, agua de alimentación) de aproximadamente 0.3 gramos por hora. Se pueden utilizar otras razones de inyección adecuadas, niveles de metal noble y métodos para introducir un metal noble en un fluido de reactor. La inyección de una metal noble se puede llevar a cabo de conformidad con los detalles proporcionados en la Patente de Estados Unidos cedidas al público Números 5,600,961; 5,608,766; 5,602,888; 5,818,893; 5,805,653; 5,130,080; 5,130,081; 5,135,709 y 5,164,152, por ejemplo. Como se muestra en la Figura 1, el metal noble puede contrarrestar el efecto nocivo de propagación y/o formación de IGSCC que se cree ocurre debido a oxígeno disuelto dentro del refrigerante de reactor. Esto se muestra por la "X" correspondiente al elemento 36, por ejemplo. De conformidad con otra modalidad ejemplificativa de la presente invención, la muestra 200 sumergida dentro del refrigerante de reactor se remueve en un intervalo de tiempo dado. La muestra se analiza para evaluar el estado de la IGSCC 30 formada en la gualdera 20 de reactor metálico. Esto se puede lograr con la examinación de las TFC 30a, 30b dentro de la muestra 200. La Figura 3 es una vista de corte de una porción de una gualdera de reactor metálico que incluye un portamuestras; y la Figura 4 es una vista de corta alejada que muestra únicamente el portamuestras sin gualdera.

Con referencia en las Figura 3 y 4, se muestra un sujetador 1 00 para sostener una o más muestras 200. El sujetador 1 00 puede incluir una abrazadera 50 guia superior, una abrazadera 60 de anclaje, un mecanismo para sostener muestras 200 dentro del sujetador 1 00, y un acondicionador 70 de flujo ajustado bajo una ubicación donde las muestras 200 se pueden sostener dentro del portamuestras 1 00. El acondicionador 70 de flujo puede tener una longitud L y una profundidad D. La dimensión D se puede sesgar a valores más pequeños en la dirección de la abrazadera 50 gu ía superior a la abrazadera 60 de anclaje, como se muestra en la Figura 4, por ejemplo. Las dimensiones del acondicionador 70 de flujo en términos de una razón de L/D pueden proporcionar un mejor flujo (como se ilustra por las flechas 40) del refrigerante de reactor a lo largo de la superficie 1 0a de la muestra 200. Mientras el portamuestras 1 00 particular de las Figuras 3 y 4 se ilustra , se puede utilizar cualquier otro portamuestras equivalente. Un portam uestras, sin embargo, es opcional cuando la muestra 200 se puede sostener en su lugar donde sea necesario o deseado para realizar adecuadamente la función de monitoreo requerida. Con referencia en el acondicionador 70 de flujo de la Figura 4, las dimensiones L y D se pueden ajustar para permitir el flujo de refrigerante de reactor por las superficies 1 0a de las muestras 200, de forma mejorada , no interrumpida ni/o alterada. El acondicionador 70 de flujo puede proporcionar un flujo deseado (por ejemplo, de forma mejorada, no interrumpida ni/o alterada) debido a su forma de cuña , en la que la profundidad D en la parte superior del acondicionador 70 de flujo (cercana a la abrazadera 50 guía superior) se aproxima a cero (o es más pequeña) que en la parte inferior (cercana a la abrazadera 60 de anclaje). En un ejemplo, la razón de L/D puede variar de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 20:1. También, otros valores L/D que intervienen se pueden utilizar con acondicionadores 70 de flujo en conjunto con modalidades de la presente invención. Por lo tanto, por ejemplo, otras razones L/D para el acondicionador 70 de flujo, adecuadas para uso en conjunto con modalidades ejemplificativas de la presente invención, pueden incluir un rango de aproximadamente 5:1 a 15:1 y una razón específica de aproximadamente 12:1 por ejemplo. Con referencia en la Figura 3, la muestra 200 se puede localizar adyacente a una superficie 10 interior de la pared de gualdera 20, o a una distancia de aproximadamente 5.08-7.62 centímetros o menos de la superficie 10 interior de la pared de gualdera 20 de reactor metálico. En un ejemplo, la distancia entre la superficie 10 y superficie 10a puede ser de 15.24 centímetros o menos. En otro ejemplo el portamuestras 100 se puede posicionar adyacente a la superficie 10 interior de la pared de gualdera 20 de reactor metálico para estar entre aproximadamente 10.16 centímetros del conjunto de combustible más cercano (y/o dentro de una rango de aproximadamente 0.16-25.4 centímetros de cualquier conjunto de combustible) para sostener la muestra. Un mecanismo 80 asegurador se puede proporcionar para asegurar el portamuestras 100 con sus muestras 200 en su lugar, y una clavija 95 se puede proporcionar para asegurar la abrazadera 60 de anclaje a la gualdera 20 de reactor metálico.

La Figura 5a es una vista amplificada de una porción del portamuestras que muestra la forma para sostener dentro de una cavidad del portamuestras; y la Figura 5b muestra una porción de sub-sujetador del portamuestras en la Figura 5a. La Figura 5a es una vista de acercamiento de una porción del portamuestras 100 con muestras 200 sujetada en su lugar, donde la muestra contiene dos TFC 30a, 30b como se muestra. El portamuestras 100 puede incluir una barra 110 y un mecanismo 120 asegurador para asegurar y mantener la muestra 200 en su lugar. Se pueden utilizar otros mecanismos aseguradores. La Figura 5b muestra como la muestra 200 puede entrar en una cavidad 100b con el uso del sub-sujetador 100a. En la Figura 5b, la cavidad 100b recibe la muestra 200. La muestra 200 se asegura por el mecanismo 120 asegurador, que se recibe a través de una base (no mostrada) en cada lado del sub-sujetador 100a. Las Figuras 6a-6c ilustran la muestra removida de la gualdera de reactor metálico, donde una o más grietas se abren para que la muestra se rompa en dos porciones que exponen una superficie interior. Con referencia en las Figuras 6a-6c, después de exponerse a las condiciones dentro de la gualdera 20 de reactor metálico por un periodo de tiempo durante la operación del reactor nuclear, la muestra 200 se remueve y luego la grieta (30a o 30b) dentro de la muestra 200 se separa para dividir en partes 200a y 200b con lo que se exponen las superficies agrietadas interiores (30'a y 30'b). La Figura 7 ilustra un proceso ejemplificativo para usar un microscopio de electrones de barrido (SEM) para revelar la deposición de un metal noble en las superficies de la grieta . Después, las superficies interiores (30'a y 30'b) de la TFC 30a , 30b (que se espera imiten las características de las IGSCC 30 dentro de la gualdera 20 de reactor metálico) se analizan por una variedad de métodos, uno de los cuales puede ser por análisis bajo un microscopio que muestra un campo 300 de visión y que revela donde las moléculas 35 de metal noble (o partículas del mismo) se pueden haber depositado dentro de la TFC 30a , 30b en superficies 30'a y/o 30'b. En lugar de inspección (S EM) , se puede utilizar análisis de desdoblamiento. El análisis por desdoblamiento de ácido se refiere a un proceso de disolución realizado en un laboratorio quím ico para remover metal noble depositado de la superficie de una muestra. Por ejemplo, una muestra cargada con metal noble se coloca en un matraz que contiene una mezcla de ácido hidroclorico (HCI-por ejemplo, al menos aproximadamente 1 5-25% por peso en ag ua , tal como 22%) y ácido n ítrico ( HN03-por ejemplo, al menos aproximadamente 1 5-25% por peso en agua, tal como 20%) y llevada a ebullición por un periodo de aproximadamente 2 minutos. De conformidad con una modalidad, la mezcla ácida utilizada , por ejemplo, se puede preparar con la mezcla de una solución de HCI (por ejemplo, 35-40% de HCI por peso) con una solución de HN03 (por ejemplo, 80% de HN03 en peso) donde la mezcla se encuentra a 3: 1 por volumen de mezcla de HCI : HN03. Se pueden utilizar otras mezclas ácidas adecuadas. La mezcla ácida disuelve el metal noble de la superficie muestra. El matraz ácido que contiene la muestra se puede colocar opcionalmente en un baño ultrasónico para facilitar aún más la extracción del metal noble de la superficie. La muestra se remueve del matraz y la solución acida se diluye a, por ejemplo, 50m L. Esa solución se analiza con espectrometría de masa de plasma acoplada ( ICPMS) u otra espectrometría de masa con resolución adecuada para determinar la cantidad de metal noble depositado en y/o alrededor de la TFC 30a , 30b. Otros métodos adecuados para determinar o medir la cantidad de metal noble depositado en o alrededor de la TFC 30a, 30b, se puede utilizar. Por ejemplo, se puede realizar una inspección SEM . La inspección SEM se refiere a inspeccionar superficies tales como 30'a y/o 30'b bajo un microscopio de electrones de barrido a una ampliación adecuada y/o amplitud de onda adecuada para proporcionar o elucidar el detalle suficiente a superficies 30'a y/o 30'b con respecto a la extensión a la cual los metales nobles se puedan haber depositado en tales superficies. Cuando una cantidad insuficiente de metal noble se deposita en superficies tales como 30'a y/o 30'b. la cantidad de metales nobles que se puede introducir o inyectar en el fluido de reactor se puede incrementar, reducir, o ajustar para alcanzar el nivel deseado de metales nobles a depositarse en superficies 30'a y/o 30'b. Con el ajuste de la cantidad de metal noble inyectado en el fluido de reactor, se espera que la deposición de metal noble en las TFC 30a , 30b e IGSCC 30 mejore. De conformidad con una modalidad, se inyecta metal noble en el fluido de reactor cuando se piensa que la cantidad de metal noble que se deposita dentro de una IGSCC será menor o igual a aproximadamente 0. 1 g/cm2. Típicamente, la cantidad máxima de metal noble que se puede introducir y/o inyectar en el fluido de reactor debe ser de no más de 30gm/año, lo que es equivalente a no más de 30 g/cm2 de metal noble depositándose en el revestim iento de barra de combustible dentro del reactor nuclear. El metal noble también se puede introducir/inyectar en el fluido de reactor cuando se piensa q ue el potencial de corrosión electroquímica (ECP) en el electrodo de hidrógeno estándar (SHE) estará por debajo de aproximadamente -230mv. Entonces, por ejemplo, cuando el EC P en el SHE se espera sea de aproximadamente -250mV, se debe introducir metal noble o se debe inyectar en el fluido de reactor. En virtud de una modalidad , el metal noble se puede inyectar a una razón de aproximadamente 0. 1 gm/hr, aproximadamente 0.2gm/hr, 0.4gm/hr, y 0.5gm/hr o más según sea adecuado. Cuando el conjunto máximo (de conformidad con una modalidad) de 30gm/año se alcanza, entonces se puede añadir H2 al fluido de reactor para ajustar el ECP en el SHE para que se encuentra por arriba de aproximadamente -230mV. La Figura 8 ilustra un acero inoxidable de prueba en una superficie interior de una grieta/grieta formada artificialmente (formada con el uso de una junta de acero inoxidable utilizada como cuña) cuando la grieta/grieta se expone a agua con 39 partes por billón (ppb) Pt. Las estructuras 900 en forma de roca representa un óxido (por ejemplo, óxido de hierro) formado en la superficie interior de la grieta/grieta. Las partícula 35 cristalinas son partículas Pt depositadas. Con la descripción de varias modalidades de la presente invención, las siguientes ejemplificaciones se proporcionan para ilustrar varios aspectos no limitantes de la invención.

Ejemplo 1 Una TFC se puede formar en una muestra e acero inoxidable (u otro metal) por el siguiente procedimiento: 1) Se sujeta la muestra de metal y se jalan dos extremos de la muestra con una carga suficiente para aplicar una resistencia a la tensión en la muestra. 2) Se aplica un material caliente y frío a la muestra bajo resistencia a la tensión de forma alternante (u otra forma adecuada) suficiente para iniciar y/o propagar una ' TFC en la muestra. Esta aplicación de material caliente y frío puede incluir el uso de un chorro de agua extremadamente caliente seguido por un chorro de agua extremadamente fría. 3) Repetir los pasos (1) y/o (2) según sea necesario para crear una TFC con las dimensiones deseadas en términos de longitud, espesor y profundidad. Con la descripción de varias modalidades, las siguientes reivindicaciones se anexan a continuación. Con la invención presentada, será evidente que la misma puede ser variada de muchas maneras. Tales variaciones no se deben considerar como fuera de al intención y alcance de la invención, y todas las modificaciones tales, como evidentes para aquellos con experiencia en la técnica, pretenden estar incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para monitorear la deposición de un metal noble en una grieta por corrosión debida a la tensión intragranular (IGSCC) (30) en una pared de gualdera (20) de reactor metálico de un reactor nuclear caracterizado porque comprende los pasos de: colocar una muestra (200) de metal en una ubicación dentro de aproximadamente 15.24 centímetros o menos de una superficie interior de la pared de gualdera de reactor metálico, la muestra se sumerge bajo una línea de agua en el reactor, la muestra metálica contiene al menos una grieta por fatiga térmica (30a, 30b); mantener la muestra en la ubicación durante una duración determinada; introducir una cantidad determinada del metal (35) noble en el agua de reactor mientras la muestra se mantiene en la ubicación; remover la muestra de la ubicación.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la muestra se mantiene en la ubicación por al menos dos semanas, y la grieta por fatiga térmica tiene una abertura en una rango de aproximadamente 0.00127 a 0.0127 centímetros.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, además comprende analizar la deposición del metal noble por análisis por desdoblamiento de ácido o por inspección SEM.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque introducir el metal noble incluye ajustar la cantidad del metal noble que se introduce con base en resultados del análisis por desdoblamiento de ácido o los resultados de la inspección SEM.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el metal noble es uno de Pt, Rh o una combinación de los mismos.

6. Un monitor de deposición de grieta superficial para un reactor nuclear, caracterizado porque comprende: un acondicionador (70) de flujo ajustado entre una abrazadera (50) guía superior y una abrazadera (60) de anclaje; al menos un portamuestras (100) conectado entre la abrazadera guía superior y el acondicionador de flujo.

7. El monitor de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el acondicionador de flujo se incorpora como una cuña modificada que tiene una razón de longitud a profundidad (L/D) de hasta aproximadamente 20: 1.

8. El monitor de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la razón L/D se encuentra en un rango de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 15:1.

9. El monitor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la razón L/D es de 12:1.

10. El monitor de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el portamuestras se adapta para sostener cualquiera de una a más sondas, indicadores, muestras metálicas u otros dispositivos de muestreo.