Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Zur Aufklärung von Korrosionsprozessen und deren Auswirkungen auf die Verstopfung von mit Isoliermaterialfasern belegten Sumpfansaugsieben bei Kühlmittelverluststörfällen in Leichtwasserreaktoren wurden Korrosionsuntersuchungen in speziellen Laboranlagen unter Nutzung von feuerverzinkten Stahlproben durchgeführt. Die Ergebnisse der Batch- sowie der Langzeit-Korrosionsexperimente mit borsäurehaltigen Lösungen lassen auf einen mehrstufigen Korrosionsmechanismus schließen, wobei im ersten Schritt die Auflösung der Reinzinkschicht erfolgt. Die dabei entstehenden Zink-Ionen gehen in Lösung und tragen somit nicht signifikant zur Verstopfung der Sumpfansaugsiebe bei. Im weiteren Verlauf kann es zu einer leichten Differenzdruckerhöhung an den Sumpfsieben durch Ablösung von Partikeln aus der herstellungsbedingten darunterliegenden Hartzinkschicht (Zn/Fe-Legierung) kommen. Nach der kompletten Entfernung der Hartzinkschicht erfolgt eine strömungsinduzierte Korrosion des Basismaterials (Stahl), die zur Bildung unlöslicher Korrosionsprodukte des Eisens in Form kleiner Partikel führt. Diese Partikel lagern sich in die Isoliermaterialfasern an den Sumpfansaugsieben ein, was zu einer starken Erhöhung des Strömungswiderstandes führt. Der Differenzdruckanstieg beginnt, abhängig von den hydrodynamischen Bedingungen, 6 bis 15 Stunden nach Beginn der Beaufschlagung der Proben mit dem Leckwasserstrahl. Eine zweite (theoretische) Quelle für die Bildung partikelförmiger Produkte stellt die Kristallisation von Zinkborat aus einer übersättigten Lösung bei Temperaturerhöhung und/oder Verdampfung des Kühlmittels dar. Haupteinflussfaktoren des Gesamtprozesses sind die Aufprallkraft des Leckstrahls auf die Materialoberfläche, die Wasserchemie (Borsäurekonzentration, pH-Wert) sowie das Verhältnis der Korrosions-Oberfläche zum Kühlmittel-Volumen.