CAP 5
CARATTERIZZAZIONE DELLE SUPERFICI INTERNE DEL PIPING
5.1 PREMESSA
L’attività di indagine svolta per comprendere la natura dei fenomeni di contaminazione è stata sviluppata per la previsione del trattamento di decontaminazione.
• Il fenomeno della contaminazione superficiale è determinato dal deposito dei prodotti di corrosione e di erosione attivati, trasportati dal refrigerante primario, dai prodotti di attivazione dell’acqua e delle relative impurezze e dalla dispersione di Uranio, prodotti di fissione ed elementi transuranici provenienti dal combustibile, attraverso microfessurazioni delle guaine di rivestimento verificatesi durante l’esercizio dell’impianto, oppure provenienti da depositi di materiale fissile sulla superficie esterna degli elementi di combustibile.
Le parti di impianto maggiormante soggette a questo tipo di fenomeno sono quelle attraversate da vapore in uscita diretta dal nocciolo. Quindi per un reattore tipo BWR come quello in esame le linee con maggior contaminazione sono tutti i sistemi relativi al vapore primario. Inoltre fenomeni di contaminazione sono presenti anche in aree in cui si ha tendenza al deposito dei prodotti e relativa concentrazione degli stessi.
Per ricostruire il fenomeno di contaminazione da radioisotopi dello strato ossidato che caratterizza le superfici interne di un BWR è necessario approfondire le tre diverse fasi che caratterizzano il fenomeno di formazione dello strato d’ossido e successivamente alla modalità di diffusione del contaminante all’interno dello strato d’ossido.
5.2 FORMAZIONE DELLO STRATO D’OSSIDO
I processi di formazione dello strato d’ossido sulle superfici interne delle linee ricalca in linea di massima il processo di formazione dell’ossido tipico nel caso di sistemi ferro vapore surriscaldato. La temperatura del vapore che attraversa le condotte di vapore principali è tale che l’unico ossido che si può generare è la magnetire Fe3O4. Lo strato di d’ossido che si forma in tempi di esercizio piuttosto ridotti rispetto ai tempi di esercizio dello stesso impedisce l’ulteriore attacco del vapore acque sul ferro e costituisce pertanto uno strato protettivo.
La capacità dello strato d’ossido di generare uno strato protettivo è determinata dai rapporti tra il volume dell’ossido e quello del metallo base normalmente denominato rapporto Pilling Bedworth
X= Vossido/Vmetallo
Per la coppia magnetite-ferro X=2,1 questo significa che l’ossido che si produce occupa un volume circa doppio rispetto al volume del metallo originariamente presente: nello specifico la magnetite si forma in modo da occupare circa il volume di ferro che si è corroso, la parte restante da luogo a magnetite porosa
Quando lo strato d’ossido ha terminato di costituirsi il vapore acque non può più attaccare direttamente la superficie metallica. Ma la velocità di ossidazione non si arresta completamente. Nella pratica l’ossidazione prosegue comunque con estrema lentezza mentre lo spessore protettivo continua ad aumentare. Il fenomeno che accade in questo caso è determinato da ioni ferro che si staccano dal metallo e diffondono attraverso lo strato d’ossido fino a raggiungere la superficie dove si combinano con atomi d’ossigeno ionizzati: lo strato d’ossido cresce pertanto sul lato esterno e non su quello interno.
Pertanto la crescita dello strato d’ossido subisce nella prima fase uno sviluppo vero il metallo base, nella fase successiva (quella che caratterizza gran parte dell’esercizio dell’impianto) si sviluppa verso l’esterno (inspessimento dello strato protettivo).
La velocità con cui si ha il fenomeno dell’inspessimento è direttamente legata al processo di diffusione degli ioni ferro attraverso lo strato d’ossido. All’aumentare dello spessore il tempo di diffusione cresce e diminuisce pertanto la velocità di inspessimento
Lo spessore dello strato d’ossido è direttamente proporzionale alla radice quadrata del tempo trascorso. Solo durante la fase iniziale l’ossidazione procede linearmente rispetto al tempo.
E’ però necessario notare che tale evoluzione in molti casi è solo teorica dato che nelle normali condizioni di esercizio non si verifica quasi mai un inspessimento indisturbato dello strato protettivo.
Fin dal momento della sua costituzione , lo strato di magnetite è sottoposto a forti tensioni interne che aumentano ancora di più quando il materiale si raffredda durante i tempi di riposo. In tali condizioni possono formarsi fessure soprattutto nei punti in cui lo strato è debole o addirittura assente e proprio in queste condizioni l’ossidazione si svolge più rapidamente. In linea di massima la velocità dei fenomeni corrosivi cresce quando si sviluppano fenomeni che danneggiano lo strato
d’ossido: questo effetto può essere determinato da cause meccaniche (sollecitazioni di vario genere, importanti e repentine variazioni di flusso, oscillazioni , sollecitazioni generate da forti turbolenze del vapore), termiche (importanti sbalzi termici) e chimiche (variazioni di concentrazione repentine di acidi o basi).
E’ possibile affermare che i fenomeni di formazione delle varie tipologie di magnetite sono legati direttamente anche alla temperatura di esercizio: temperature maggiori e condizioni di esercizio più stabili favoriscono in linea di massima la formazione di magnetite compatta e riducono il processo di formazione di magnetite porosa
La formazione di ematite (Fe2O3) è invece generata da ossidazione della magnetite o per trasformazione di un particolare tipo di idrossido trivalente che è uno dei principali componenti della ruggine comune. La formazione dell’ematite non avviene durante il funzionamento dell’impianto ed è generata durante la fase di fermata e di conservazione dello stesso.
Lo strato di ossido con formazione di ematite è quello più esterno e per le modalità di formazione contieme all’interno sia magnetite, magnetite porosa (magnetiche ed ematite) ed ematite.
Di seguito sono indicate le varie fasi che determinano la formazione della magnetite
FASE 0
Metallo vergine
FASE 1
La reazione globale che porta alla formazione dello strato di magnetite compatta è pertanto la seguente:
2 4 3 20 0 4 4 3Fe+ H →Fe + H FASE 2
La reazione globale che porta alla formazione della magnetite porosa (reazione secondaria) è la seguente: + + + + + → + H O Fe O H H Fe 4 2 6 3 2 3 4 2
Le reazioni che avvengono sul piano del metallo base generano la formazione di magnetite, la formazione di ioni ferro e l’acidificazione dello strato superficiale. Gli ioni prodotti migrano attraverso lo strato di magnetite (che conduce elettronicamente) ed arrivano sul piano esterno dando luogo alla precipitazione di magnetite incoerente. L’alcalinità che si viene a creare su questo secondo piano (che corrispondono alle condizioni di acidità in corrispondenza del piano del metallo
base) diffonde velocemente verso la massa d’acqua fino a quando lo strato di magnetite porosa è ancora contenuta. All’aumentare dello strato di magnetite si riduce il flusso e conseguentemente anche il PH sfavorendo la formazione in loco di magnetite e favorendo la formazione dei prodotti di corrosione solubili che migrano verso l’esterno. Questo meccanismo autoregolatore assicura la protezione del ferro in acqua ad alta temperatura.
Ferro in soluzione
5.3 LA DEPOSIZIONE DI PARTICELLE IN REGIMI TURBOLENTI
La deposizione delle particelle contaminate all’interno dello strato d’ossido è regolato da un fenomeno di deposizione delle particelle sulle pareti e da una successiva diffusione del contaminante all’interno dello strato d’ossido.
Fenomeni di deposizione di particelle disperse all’interno di flussi turbolenti
I fenomeni che regolano la deposizione di particele trasportate all’interno di un flusso (in una condizione in cui il flusso disperso è ridotto –miscela diluita- ) sono diversi in funzione dell’inerzia delle particelle stesse..
Per il calcolo della deposizione sono normalmente impiegati due approcci diversi: Euleriano e Lagrangiano. Secondo lo schema Euleriano viene prima definito e calcolato il moto del fluido e successivamente viene determinata la traettoria della singola particella. Lo schema Lagrangiano comprende il calcolo delle traiettorie tipiche per un gran numero di particelle che si muovono all’interno di un campo fluido turbolento che è generato in vari modi tra cui tramite simulazione di
equazioni di Navier Stokes o metodi di simulazione tipo Monte Carlo.In tali condizioni il valore della velocità media del fluido è calcolata mediante un adeguato metodo di calcolo del regime turbolento come ad esempio il metodo k-ε.
I tre modelli normalmente impiegati per la previsione dei fenomeni di deposizione [5] variabili al crescere dell’inerzia delle particelle e quindi anche delle dimensioni delle particelle stesse che subiscono il processo di deposizione sono i seguenti
1. Regime di diffusione turbolenta 2. Eddy diffusion con impatti
3. Regime caratterizzato dall’inerzia delle particelle
Nella fase 1) il modello di deposizione prevede normalmente l’impiego della legge di Fick modificata tenendo conto della diffusività Browniana e della diffusività turbolenta. Nella zona successiva 2) si assiste a fenomeni di diffusione turbolenta con impatti: la velocità di deposizio cresce di tre o quattro ordini di grandezza rispetto alla zona 1). La zona 3) è dominata dal regime in cui l’inerzia delle particelle diventa predominante sulle altre forze. In tali condizioni le particelle non riescono a seguire il flusso e pertanto variazioni di velocità importanti generano impatti e conseguenti fenomeni di erosione o deposizione in corrispondenza delle pareti-
Di seguito sono state elencate le forze che controllano il moto delle particelle. In funzione della zona in cui si svolge il moto alcune forze assumono un carattere prevalente mentre altre hanno un valore trascurabile.
• Forza aerodinamica (Drag force)
La drag force è normalmente sempre presente su particelle che si muovono all’interno di un fluido e si manifesta come un meccanismo con cui la particella cerca di reagire ai cambiamenti di velocità imposti dai cambiamenti del fluido.
• Impatti inerziali
Nel caso in cui il modulo e la direzione della velocità del fluido (velocità media nel contesto di un moto turbolento) cambiano frequentemente si generano consistenti variazioni di velocità tra la velocità del fluido e quella della particella trasportata specialmente per le particelle di dimensioni maggiori. Quando le linee del flusso sono curve, le particelle in
sospensione non sono in grado di seguire il flusso e le particelle deviate vanno ad impattare con le pareti solide e generano deposito. All’interno del regime di impatto inerziale si possono generare fenomeni di erosione o di deposito variabili in funzione dell’angolo di impatto e del tipo di superficie che caratterizza l’area di impatto.
• Forza gravitazionale
Si tratta di forze gravitazionali che agiscono sulle singole particelle. La singola particella immersa nel fluido è soggetta al principio di Archimede.
• Lift force
• Forze generate da gradienti termici
Si tratta di forze generate dal gradiente di temperatura presente tra il fluido e le pareti delle linee Tali forze sono influenti per particelle di diametro rilevante mentre diventano importanti per le situazioni in cui il gradiente termico è considerevole
• Forze elettriche
Le forze elettriche sono importanti in caso di aereosol carichi. Tra le forze di tipo elettrico sono importanti le forze di tipo elettrostatico
All’interno delle tubazioni del vapore tutte le particelle solide e liquide in sospensione si spostano e si depositano secondo la teoria degli impatti inerziali (seguendo la curvatura del flusso di vapore) e secondo i processi di trasporto molecolare e turbolento.
Nel caso di deposizioni all’interno delle linee di vapore le forze preponderanti che regolano il moto delle particelle sono:
• Impatti inerziali • Forze gravitazionali
All’interno della zona del modello degli impatti inerziali gli effetti dovuti a variazioni di ruvidezza della superficie, del gradiente di temperatura tra la superficie e il fluido, della carica elettrostatica generata sono generalmente modeste e la velocità di deposizione è sostanzialmente stabile.
5.4 LA DIFFUSIONE DEL COBALTO ALL’INTERNO DELLO STRATO D’OSSIDO
I fenomeni di diffusione del cobalto all’interno dello strato ossidato è determinato da due condizioni diverse [26], [27]:
1. Diffusione di tipo meccanico 2. Diffusione di tipo chimico
Nel primo caso la diffusione delle particelle metalliche contenente il cobalto viene intrappolato meccanicamente all’interno delle superficie ossidata. Le particelle intrappolate subiscono un processo di sedimentazione all’interno dello strato ma si concentrano all’interno della zona con più elevata porosità (magnetite porosa). Lo strato di magnetite compatta contiene una quantità di cobalto penetrato per diffusione di tipo meccanico piuttosto contenuto perché troppo compatta per poter trattenere particelle di cobalto se si escludono quelle presenti durante la fase di formazione che comunque ha una durata molto ridotta rispetto alla vita dell’impianto
Tale comportamento ovviamente subisce modifiche nei casi in cui lo strato d’ossido non risulta uniforme ma ha subito durante il funzionamento dell’impianto rotture e modifiche. In questi casi la distribuzione del Cobalto subisce delle modifiche importanti come di seguito indicato.
Nel secondo caso invece la diffusione del cobalto è di tipo chimico e sia assiste ad una sostituzione chimica del cobalto al ferro nella struttura della magnetite. La formazione di magnetite arricchita con cobalto con una struttura del tipo CoxFe3 xO4
− è normalmente favorita da valori di PH e
temperatura elevati. Inoltre la sostituzione del cobalto all’interno della magnetite durante la fase di crescita del cristallo è direttamente proporzionale al livello di cobalto in soluzione. Il grado di incorporazione del cobalto aumenta con la crescita del Co all’interno del sistema.
Di seguito una tabella che riporta il grado di sostruzione in funzione della quantità presenti:
Mole % Co added initially Mole % substitution
2.5 1.8
4.5 3.9
9.0 6.7
La contaminazione superficiale è causata essenzialmente dal deposito di particelle contaminanti portate in circolo dal fluido di processo.
Il circuito di ricircolazione dell’acqua alimento, presente in un reattore bollente, favorisce la formazione di ulteriori depositi superficiali e diventa sorgente di nuove impurità. Questo spiega perché l’attività dovuta alla contaminazione superficiale, così come lo spessore del film di ossido, in un BWR, è mediamente più elevata che in un qualsiasi altro reattore ad acqua.
Gli isotopi radioattivi sono per lo più prodotti di corrosione attivatisi perché sottoposti a flusso neutronico attraversando il nocciolo del reattore, ma anche eventuali prodotti di fissione, vengono trasportati dal liquido refrigerante.
Queste impurezze tendono a depositarsi sugli strati più esterni del film di ossido che ricopre le superfici metalliche dell’impianto. Una volta depositatisi i radioisotopi possono, effettivamente, ancora essere strappati dal flusso di refrigerante e tornare in circolo. In base all’affinità chimica, però, alcuni di questi, segnatamente cobalto, nichel e cromo, tendono a diffondere all’interno dello spessore d’ossido superficiale.
5.5 L’ANALISI SPERIMENTALE DELLO STRATO D’OSSIDO ALL’INTERNO
DELLE LINEE VAPORE DELL’IMPIANTO DI CAORSO
La formazione dello strato d’ossido è determinato oltre che dalle condizioni di esercizio anche dalle condizioni in cui l’impianto è stato mantenuto prima dell’avvio delle attività di decommissioning. Lo strato d’ossido è infatti come descritto nel paragrafo precedente da una composizione di un ossido che si è formato durante le fasi di attività dell’impianto a cui si è sovrapposto e in parte trasformato l’ossido che si è formato durante la fase di mantenimento dell’impianto.
Nella tabella che segue sono riportate le modalità di conservazione dei vari sistemi che costituivano il gruppo turbina e relativi annex dell’impianto di Caorso:
Modalità di gestione degli impianti dalla fermata del reattore
Al fine di valutare la tipologia di ossido presente sulle linee vapore sono state fatte alcune indagini con microscopia elettronica e che hanno permesso di individuare la stratigrafia dell’ossido e la variazione dell composizione. Di seguito sono riportati i risultati dell’analisi condotta per il campione N33_ACC06_02 estratto dalla linea vapore per alimento delle tenute della sezione alta pressione della turbina.
A
A
n
n
a
a
l
l
i
i
s
s
i
i
S
S
E
E
M
M
(
(
1
1
)
)
Spectrum processing : Peaks possibly omitted : 0.257, 1.479 keV Processing option : All elements analysed (Normalised) Number of iterations = 3
Standard :
O K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Si K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Fe K Fe 1-Jun-1999 12:00 AM
Element App Intensity Weight% Weight% Atomic% Conc. Corrn. Sigma O K 92.90 1.4857 32.11 0.39 62.12 Si K 0.55 0.6199 0.46 0.10 0.51 Fe K 122.07 0.9294 67.44 0.40 37.38 Totals 100.00
M
M
a
a
g
g
n
n
e
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t
t
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i
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t
e
e
F
F
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33O
O
44A
A
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n
a
a
l
l
i
i
s
s
i
i
S
S
E
E
M
M
(
(
2
2
)
)
Spectrum processing : Peak possibly omitted : 0.258 keV
Processing option : All elements analysed (Normalised) Number of iterations = 3 Standard : O K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Si K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Mn K Mn 1-Jun-1999 12:00 AM Fe K Fe 1-Jun-1999 12:00 AM
Element App Intensity Weight% Weight% Atomic% Conc. Corrn. Sigma O K 100.44 1.4947 32.50 0.41 62.60 Si K 0.36 0.6204 0.28 0.10 0.31 Mn K 1.38 0.9102 0.73 0.16 0.41 Fe K 127.69 0.9291 66.48 0.43 36.68 Totals 100.00
A
A
n
n
a
a
l
l
i
i
s
s
i
i
S
S
E
E
M
M
(
(
3
3
)
)
F
F
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e
r
r
r
r
i
i
t
t
e
e
F
F
e
e
22O
O
33 Spectrum processing : Peak possibly omitted : 0.258 keVProcessing option : All elements analysed (Normalised) Number of iterations = 3 Standard : O K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Si K SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM Mn K Mn 1-Jun-1999 12:00 AM Fe K Fe 1-Jun-1999 12:00 AM
Element App Intensity Weight% Weight% Atomic% Conc. Corrn. Sigma O K 115.85 1.5068 34.17 0.43 64.29 Si K 0.57 0.6236 0.40 0.10 0.43 Mn K 1.03 0.9068 0.50 0.17 0.28 Fe K 135.20 0.9254 64.92 0.45 35.00 Totals 100.00
Spessori e tipologie di ossido
Stratigrafia dello strato d’ossido
N° CAMPIONE POSIZIONE
po sizio ne ris pet t o a lle
c urv e no t e p o si z i o ne camp i o ne d ia m e tr o l in e a
SISTEMA N22 (Drenaggi e sfiati)
N22GG113_ACCO6_21 Drenaggi da MSRH B a AA001B 220 15 continuovapore saturo 20% 180° 5 metri da curva f ondo sistema f ondo t ubazione t rat t o ret t ilineo sot t o M SRH 16"acciaio al carbonio 1,58 si 70'
Formazione dello strato di magnetite compatta
Sistema N11 in servizio continuo Te 280°C
In questo caso lo strato d’ossido presenta radicazioni profonde determinate da processi di fessurazione probabilmente determinati da movimenti della linea.
Problematiche dello strato di ossido
Formazione dello strato di ossido
Formazione ossido resistente Durante il funzionamento impianto
Formazione ossido incoerente Durante il fermo impianto
Nella sequenza di seguito riportata vengono indicate le fasi che portano alla deposizione di contaminante all’interno del metallo base all’interno di linee soggette a sollecitazioni e tensioni superficiali elevate con fessurazione della superficie dello stesso metallo. La sequenza evidenza il deposito del contaminante al di sotto della zona di corrosione: dai risultati sperimentali ottenuti questa è una delle poche cause che possono generare situazioni di contaminazione al disotto della superficie del metallo.
L Laa vveelloocciittàà ddii oossssiiddaazziioonnee aauummeennttaa F Faassee 11 F Faassee 22 F Faassee 33
F
F
as
a
se
e
1
1
F
F
as
a
se
e
2
2
F
Fa
as
se
e
3
3
F
Fa
as
se
e
4
4
F
Fa
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se
e
1
1
F
Fa
as
se
e
2
2
Deposizione all’interno delle zone fessurate
5.6 L’ANALISI SPERIMENTALE DELLA DEPOSIZIONE DEL CONTAMINANTE
ALL’INTERNO DELLO STRATO D’OSSIDO
Le particelle di materiale contaminato vengono trasportate dal flusso di vapore primario e durante lo spostamento tendono a depositarsi sulla superficie interna degli impianti. Dai risultati ottenuti dalle analisi condotte il materiale contaminato si fissa alla superficie interna della linea solo nel caso in cui lo stesso venga conglomerato all’interno dello strato d’ossido che ricopre internamente tutte le superfici.
In queste condizioni la profondità di contaminazione è determinata in gran parte dallo spessore dello strato ossidato
La contaminazione risulta differente anche in funzione del tipo di ossido presente sulla superficie: in particolare come regola generale sembra valido il principio per cui sia ha maggiore contaminazione al diminuire della durezza dello stesso. Quindi
La situazione è diversa qualora la linea presenti sollecitazioni di tipo meccanico che localmente hanno determinato fessurazioni dello strato superficiale del metallo: in questi casi la deposizione del materiale contaminato è scesa più in profondità e successivamente è stata inglobata nello strato ossidato
CAMPIONE N22GG113 DATA DURAT A PROVA CONTA MINANT E CONTAMI NAZIONE INIZIALE (Bq/cm2) RIDUZIO NE PERCEN TUALE DELLA CONTAMI NAZIONE PESO INIZIA LE DEL CAMP IONE (g) RIDUZIONE SPESSORE (m) Attività totale (Bq) variazio ne attività (perduta nella deco) Perdita volume (mm^3) Attività media fascia (Bq/mm^3) 03/06/200 9 C0-60 8,53100 / 86,1 / 23,8868 / / / 18/06/200 9 10' C0-60 6,67750 -21,72664 85,9 38,8651379 7 18,697 5,1898 10,8822 39 0,4769056 26/06/200 9 10' C0-60 4,92910 -26,18345 85,78 23,3190827 8 13,8015 4,89552 6,52934 32 0,7497722 08/07/200 9 10' C0-60 4,13440 -16,12262 85,73 9,71628449 3 11,5763 2,22516 2,72055 97 0,8179052 20/07/200 9 10' C0-60 2,65340 -35,82140 85,59 27,2055965 8 7,42952 4,1468 7,61756 7 0,5443733
L
L
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c
c
c
c
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Densità di attività media
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1 2 3 4 fascie di decontaminazione A tt iv it à
5.7 CARATTERIZZAZIONE DEL FLUSSO DI PARTICELLE CONTAMINATE STIMA DEL VALORE DI SORGENTE
All’interno di questo capitolo è stata fatta una analisi dell’attività svolta per individuare le particelle in sospensione all’interno dell’impianto. In particolare sono state fatte analisi delle particelle raccolte tramite smear test all’interno dei campioni esaminati.
La difficoltà nell’individuare le particelle in sospensione è determinata essenzialmente dalla difficoltà di separare le particelle stesse dallo strato ossidato in cui si sono depositate. Inoltre i lunghi tempi di inattività dell’impianto hanno determinato modifiche dell’ossido rispetto alle condizioni di esercizio con conseguenti difficoltà nella ricostruzione del flusso presente durante l’esercizio.
L’analisi dei campioni ha messo in evidenza la presenza di particelle con dimensioni variabili comprese mediamente tra i 200 m fino ai 400 m.
L’analisi chimica delle singole particelle produce spettri contenenti ferro e ossigeno e localmente tracce
Element App Intensity Weight% Weight% Atomic%
Conc. Corrn. Sigma
O K 4.92 1.3879 18.94 0.08 44.91 Mn K 0.25 0.9373 1.40 0.05 0.97 Fe K 14.29 0.9580 79.66 0.09 54.12
Totals 100.00
Il rapporto tra la quantità di ferro e ossigeno fornisce una indicazione circa la tipologia di ossido di ferro presente nella zona dove è stata condotta l’analisi.
5.8 STIMA DEL TERMINE DI SORGENTE DEL FLUSSO DI PARTICELLE CONTAMINATE CON COBALTO
La stima è stata prodotta allo scopo di poter utilizzare tale numero come dato di ingresso all’interno del codice FLUENT che sarà impiegato in seguito per la simulazione delle deposizioni all’interno delle linee dell’impianto
Di seguito è stata fatta una stima del termine di sorgente di Co60.
Riferimento
PROCEDURA DI SORVEGLIANZA 4.6.b.4.a
‘Determinazione della attività specifica dei radionuclidi beta-gamma emettitori diversi dallo iodio presente nel refrigerante’
Foglio raccolta dati per il Co60
16-01-89 3,7 10 5 − ⋅ µCi/ml 14.02.89 3,6⋅10−5 µCi/ml 13.03.89 5 10 8 , 3 − ⋅ µCi/ml 17.04.89 4 10 7 , 1 − ⋅ µCi/ml 15.05.89 1,1 10 3 − ⋅ µCi/ml 12.06.89 4,4⋅10−5 µCi/ml 17.07.89 5 10 6 , 2 − ⋅ µCi/ml 14.08.89 5,2 10 5 − ⋅ µCi/ml 11.09.89 3,0 10 5 − ⋅ µCi/ml 18.10.89 6,0⋅10−5 µCi/ml 13.11.89 5 10 4 , 3 − ⋅ µCi/ml 11.12.89 5 10 4 , 1 − ⋅ µCi/ml
Quando il reattore era in funzione i valori (non più disponibili per distruzione archivio) erano superiori di circa 100 volte rispetto all’impianto fermo e pertanto
Attività media del Co60per reattore in esercizio
2 10 7 , 3 − ⋅ µCi/ml pari a 37 ⋅103
µ
Ci/ m3Per quanto riguarda il Co60si ipotizza un fattore di trasferimento tra liquido (all’interno del reattore) e vapore (linea in uscita dal reattore) pari a 1/1000.
Determinazione del numero di particelle per m^3
Ipotizzo la dimensione media delle particelle pari a 10 µm x 10 µm
Attività misurata a seguito smear test 0,0001 Bq/mm2
All’interno di ciascun mm2 la quantità complessiva di particelle è pari a 10000
Di conseguenza l’attività della singola particella è pari a 1*10-8 Bq
Considerato che l’attività del vapore è pari a 37
3
/ m Ci
µ (1000 volte inferiore a quella dell’acqua)
pari a circa 10^5 Bq/m^3, si ricava complessivamente che nel vapore in ingresso alla linea ci sono N° particelle per m3 di vapore : 1000
5.9 RISULTATI DELLE ATTIVITA’ DI INDAGINE CONDOTTE NEL 1998 E
RIPORTATE NELLA NOTA TECNICA 74/CF
L’attività di ispezione delle condizioni del crud è stata oggetto in più riprese di analisi, all’interno della nota tecnica 74 sono riportate le seguenti conclusioni:
Aspetti radiometrici
Sulla base dei risultati ottenuti nella presente campagna i dati relativi alla contaminazione radiologica risultano per alcuni sistemi coerenti con le campagne precedenti e correlabili alla zona e alla funzione del sistema.
Per alcuni sistemi i campioni prelevati hanno fornito risultati omogenei consentendo di individuare un dato mediato di contaminazione superficiale. In alcuni casi le misure di campioni prelevati nello stesso punto hanno fornito risultati meno omogenei, tali da non poter essere mediabili.
Nel caso particolare del moisture separator le misure sono di difficoltosa interpretazione e tali da giustificare ulteriori indagini.
Aspetti morfologici
L’ossido è formato prevalentemente da ematite associata a magnetite, con spessori molto variabili da 30 ÷ 150 m di valore medio con punte di 490 m come valore massimo. Apparentemente i valori degli spessori non dipendono dalla temperatura . In alcuni campioni i risultati dell’analisi chimica elementare hanno confermato la presenza significativa di altri elementi estranei all’ossidazione della superficie, quali: silicio, Manganese, Carbonio, Nichel, Alluminio, Zolfo, Calcio. Questi elementi si presentano inglobati nell’ossido.
I dati ottenuti durante l’attività di indagine condotta sono riportati nella seguente tabella
STIMA DELLO SPESSORE, DEL PESO E DEL VOLUME DELL’OSSIDO
CAMPIONE POSIZIONE LATO SPESSORE PESO VOLUM E Medio( m) Max ( m) (g/cm2) (cm3) TUB38-3A-98 Tubazione 8’’ ingresso vapore al 2° stadio moistur separator C 102,5 490,0 0,491 0,094 MTMC-G2-98 Moisture separator C vapore surriscaldato tubo alettato Tubo conc 19,0 200,0 0,047 0,009 Alett. conv 55,0 290,0 0,527 0,101
separator C vapore surriscaldato tubo alettato Alett. conv 51,9 160,0 0,497 0,096 TUB3-98 Tubazione vapore principale alle turbine bassa pressione Tubo conc 102,6 333,4 0,508 0,098 Tubo conv 72,9 268,7 0,361 0,069 SV1-4-98 Valvola di stop turbina principale Val piano 25 164,3 0,123 0,024 MTMB3-98 Moisture separator B vapore intermedio tubo alettato Tubo conc 47,4 163,2 0,116 0,022 Alett conv 58,4 197,0 0,560 0,108 TUB29-6-98 Preriscaldatore di alta HPB spillamentovap ore Tubo conc 29,1 150,2 0,133 0,025 Tubo conv 2,0 2,0 0,009 0,002 MTMA-5-98 Moisture separator A vapore surriscaldato tubo alettato Tubo conc 50,0 290,0 0,122 0,024 Alett conv 32,0 180,0 0,306 0,059 MTMC-A6-98 Moisture separator C vapore intermedio tubo alettato Tubo conc 150,0 430,0 0,367 0,071 Alett conv 55,6 133,3 0,532 0,102 LAM-C Moistur separator C vapore 22,0 84,9 0,037 0,007
intermedio porzione lamiera (tegolo) MTMC-E2-98 Moisture separator C vapore surriscaldato tubo alettato Tubo conc 30,0 30,0 0,073 0,014 Alett conv 13,5 87,5 0,13 0,025 5.10 CONCLUSIONI
L’analisi dei risultati delle prove sperimentali effettuate e lo studio delle informazioni ricavate dalla analisi bibliografica disponibile ha permesso di concludere che il contaminante salvo condizioni molto particolari è depositato all’interno dello strato ossidato presente sulle superfici interne delle varie linee e e apparecchiature.
La deposizione dl contaminante con rilevabile dalle varie caratterizzazioni che sono state condotte sulle varie linee di impianto è concentrata quasi elusivamente sulle linee attraversate da vapore ad alta temperatura: tale condizione è determinata dalla presenza contemporanea di condizioni per la formazione dello strato d’ossido e la presenza di flussi di contaminante più importanti per il collegamento diretto con la mandata dal reattore.
All’interno delle linee vapore si assiste ad una contaminazione diffusa: al contrario in corrispondenza di tutti i sistemi di condensazione, estrazione del condensato e rinvio al reattore la contaminazione è limitata a condizioni particolari di deposito legate alla fluidodinamica.
In linea di massima la struttura dell’ossido si presenta più compatta e di spessore minore per le linee soggette a flussi di vapore con temperature maggiori, al decrescere della severità delle condizioni di esercizio generalmente si assiste ad un inspessimento dello strato d’ossido che diventa però più poroso e incoerente.
