CAP 6
CARATTERIZZAZIONE DELL’ATTACCO CHIMICO SU SCALA DI LABORATORIO
6.1 PREMESSA
All’interno di questo capitolo sono state descritte le attività sperimentali condotte nel laboratorio chimico caldo della centrale di Caorso condotte per valutare la risposta di varie sezioni dei sistemi N11 e N38 all’attacco acido. L’attacco acido è stato realizzato in laboratorio tramite riproduzione in scala del trattamento delle lamiere che avviene all’interno delle vasche dell’impianto PHADEC.
Simulazione in laboratorio delle vacshe di trattamento
Nello specifico è stata adottata una procedura di prova che permettesse di riprodurre il trattamento nel bagno acido e la fase successiva di lavaggio del componente con acqua con lance ad alta pressione.
In allegato è riportata la procedura di prova dettagliata impiegata per l’esecuzione delle prove
Lo scopo dell’attività sperimentale sviluppata all’interno di questa sezione è quella di valutare all’interno di due componenti del sistema vapore N11 l’andamento della contaminazione a seguito dei trattamenti. Per questo scopo sono stati condotti preventivamente smear test sulle singole sezioni di linea per la caratterizzazione di dettaglio dei tratti di linea che sono stati presi in esame. Lo smear test è stato condotto su superfici di dimensioni 30mm x 30mm mentre il conteggio è stato eseguito mediante sistema con sonda HpGe e sistema di acquisizione multicanale (in allegato scheda dello strumento impiegato).
Questa attività di caratterizzazione è stata condotta anche con l’obbiettivo dei successivi confronti con quanto prevedibile tramite la modellizzazione condotta con software CFD.
Successivamente all’attività di caratterizzazione è stata condotta l’attività di decontaminazione secondo le procedure di cui sopra e quindi la misura per la valutazione dei livelli di decontaminazione raggiunti. Sono state inoltre fatte alcune valutazioni con lo scopo di capire eventuali correlazioni tra la decontaminazione, la tipologia di contaminante e di ossido presente e le modalità di gestione delle linee
6.2 ANALISI SPERIMENTALE DELLA DISTRIBUZIONE DELLA CONTAMINAZIONE IN LINEA ALL’INTERNO DEL SISTEMA N11 E N38
Il primo studio è stato condotto in corrispondenza di due sezioni distinte del sistema N11.
La prima sezione è costituita da una parte dell’anello di dilatazione del vapore su cui confluisconi le linee di mandata dal reattore e si distaccano le linee di adduzione vapore al sistema alta pressione della turbina. Il collettore è costituito da tubazione in acciaio al carbonio con diametro nominale 80 (24”) In particolare il componente A è costituito da una curva 90°, mentre il componente B è costituito da un T.
Di seguito è riportato uno schema semplificato del sistema vapore (sistema N11) in ingresso al corpo di alta pressione della turbina, distribuzione al sistema di surriscaldatori, alimento corpi di bassa pressione e stacchi per turbopompa di alimento reattore.
Il secondo studio è invece stato condotto in corrispondenza del sistema N38
schema semplificato del sistema vapore (sistema N11) con relativi punti di prelievo campioni
Componente A (Sistema N11) S I S T E M A N 1 1 V A P O R E P R I N C I P A L E S I S T E M A N 1 1 V A P O R E P R I N C I P A L E S I S T E M A N 1 1 V A P O R E P R I N C I P A L E S I S T E M A N 1 1 V A P O R E P R I N C I P A L E v a p o r e d a l r e a t t o r e v a p o r e d a l r e a t t o r ev a p o r e d a l r e a t t o r e v a p o r e d a l r e a t t o r e M S R A M S R A M S R A M S R A M S R B M S R BM S R B M S R B M S R C M S R C M S R C M S R C M S R D M S R D M S R D M S R D E I E T T O R E P R I N C I P A L E E I E T T O R E P R I N C I P A L E E I E T T O R E P R I N C I P A L E E I E T T O R E P R I N C I P A L E E I E T T O R E S E C O N D A R I O E I E T T O R E S E C O N D A R I OE I E T T O R E S E C O N D A R I O E I E T T O R E S E C O N D A R I O S I S T E M A N 3 3 S I S T E M A N 3 3 S I S T E M A N 3 3 S I S T E M A N 3 3 E I E T T O R E S E C O N D A R I O E I E T T O R E S E C O N D A R I OE I E T T O R E S E C O N D A R I O E I E T T O R E S E C O N D A R I O T U R B O P O M P A A - BT U R B O P O M P A A - BT U R B O P O M P A A - BT U R B O P O M P A A - B V A L V O L E B Y - P A S S V A L V O L E B Y - P A S S V A L V O L E B Y - P A S S V A L V O L E B Y - P A S S N11GG001_ACC06_1
Tratto di linea vapore studiato
Sezioni del componente su cui è stato condotto lo smear test
Componente A 0,000E+00 2,000E+00 4,000E+00 6,000E+00 8,000E+00 1,000E+01 1,200E+01 1,400E+01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Posizione lungo la tubazione
A tt iv it à s u p e rf ic ia le ( B q /c m 2 ) esterno superiore inferiore interno
Andamento dell’attività misurata sperimentalmente sul componente A
9 8 7 6 4 3 2 1 5 R901 ,5 6 1 5 5 3 5 internal meridian external meridian lower meridian
Componente B (Sistema N38)
Tratto di linea studiato
Sezioni del componente su cui è stato condotto lo smear test
Ø540 825 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9999 1 0101010 1 1111111 1 2121212 1770 866 900 270 1620 Generatrice superiore Generatrice inferiore
0,000E+00 2,000E+00 4,000E+00 6,000E+00 8,000E+00 1,000E+01 1,200E+01 1,400E+01 0 5 10 15 20
Posizione lungo la tubazione
A tt iv it à s u p e rf ic ia le ( B q / cm 2 ) superiore inferiore
Andamento dell’attività misurata sperimentalmente sul componente B
6.3 RISULTATI DI PROVE DI DECONTAMINAZIONE IN LABORATORIO DI ALCUNI COMPONENTI DEL SISTEMA VAPORE
Di seguito alcune foto dei provini estratti dai due componenti e trattati con attacco acido in laboratorio. Tutti i provini (carote di diametro 30 mm) sono state estratte dall’impianto durante la fase di caratterizzione radiologica mediante tagli a freddo in modo da ridurre al minimo l’alterazione dello strato contaminato secondo spefiche procedure.
Campione N38GG001_ACC06_01
All’interno della tabella seguente sono indicate le condizioni di esercizio delle linee in corrispondenza dei campioni estratti e analizzati
Risultati dell’analisi del trattamento del campione N11GG001_ACC06_1
N° CAMPIONE POSIZIONE te m p e ra tu ra d i e s e rc iz io ( °C ) p re s s io n e d i e s e rc iz io a s s o lu ta c o n d iz io n i d i e s e rc iz io ti p o f lu id o p o rt a ta t o n /h ti to lo v a p o re p o s iz io n e c a m p io n e (g ra d i ri s p e tt o posizione rispetto alle curve note posizione campione d ia m e tr o l in e a m a te ri a le l in e a
SISTEMA N11 (vapore principale) N11GG001_ACC06_1 Collettore vapore principale 280 73,7 continu o linea vapore 5000 99,90% 180° centrato distanza 10m dalla prima
fondo tubo parte bassa 36"
acciaio al carbonio
SISTEMA N38 (Surriscaldatori di vapore) N38GG001_ACC06_01 Vapore a 2° stadio a MSRH A-B (a monte NN004A) 280 73,7 continu o linea vapore 79 kg/h 99,90% 180°
su linea vapore vivo a 2° stadio MSRH A e B 10" acciaio al carbonio N38GG007_ACC06_03 Vapore a 1° stadio a MSRH A-B (a monte NN009A) 221 25 continu o linea vapore 34 kg/h 97,00% 180° posizione inferiore linea spillamento 5° stadio 10" acciaio al carbonio
tem po spessore m inim o
te m p o tr a tt a m e n to s p e s s o re m a s s im o d ia m e tr o a tt iv it à e rr o re m is u ra a tt iv it à p e z z o A tt iv it à f il tr o P e s o (t a ra 3 5 ,7 3 ) P e s o a c q u a la v a g g io p e s o f il tr o ( ta ra 8 ,7 1 ) 0 11,58 0 14,57 40,5 99,78 1,07 / 138,48 271,24 / 20 11,45 20 12,5 40,6 22,89 1,05 1,21+/-0,21 138,15 266,44 9,09 40 11,35 40 12,45 40,2 8,22 0,88 1,62+/-0,27 137,06 237,86 8,92 60 11,2 60 12,36 40,03 4,53 0,64 0,40+/-0,14 136,17 225,25 8,89 80 11,1 80 12,15 40,1 3,8 0,57 <MDA (0,26) 136,16 211,35 8,91 100 11 100 12,12 40,15 3,51 0,13 <MDA (0,26) 136,12 207,58 8,71 120 10,9 120 12,1 40,05 0,3958 0,204 0,55+/-0,17 136 202 8,8
Risultati dell’analisi del trattamento del campione N11GG001_ACC06_1
Attraverso i dati sperimentali sopra misurati sono stati costruiti gli andamenti di seguito riportati
campione N11GG001_ACC06_1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0 0,5 1 1,5 2 2,5
Tempo di attacco (min)
S p e s s o re r im o s s o ( m m ) 0 20 40 60 80 100 120 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Spessore rimosso (mm) A tt iv it à d e l c a m p io n e ( B q ) Campione N38GG001_ACC06_01 Campione N38GG007_ACC06_03
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 1 2 3 4 5
Durata attacco acido (h)
S p e s s o re r im o s s o ( m m ) N38-1 N38-3 0 50 100 150 200 250 300 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Attività del campione (Bq)
S p e s s o re r im o s s o ( m m ) N38-1 N38-3
6.4 ANALISI AL MICROSCOPIO ELETTRONICO DELL’ATTIVITA’ DI
TRATTAMENTO IN CORRISPONDENZA DELLO STRATO OSSIDATO
Di seguito sono riportate alcune indagini eseguite al SEM relative all’analisi dei risultati ottenuti con un trattamento del componente per un tempo di 20 minuti secondo la procedura riportata in allegato
6.5 CONCLUSIONI
La determinazione della variazione di attività in funzione dello spessore rimosso ha mostrato che la massima attività è concentrate nello spessore di ossido più prossimo alla superficie. Pertanto il raggiungimento di condizioni di clearance può essere di fatto raggiunto solo attraverso la rimozione dello strato ossidato.
Lo smear test condotto sui componenti delle due tubazioni (raccordo a T e curva) ha permesso di valutare sperimentalmente la distribuzione di attività all’interno delle superfici
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 1 2 3 4 5
Durata attacco acido (h)
S p e s s o re r im o s s o ( m m ) N38-1 N38-3 N11 0 50 100 150 200 250 300 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Spessore rimosso (mm) A tt iv it à d e l c a m p io n e ( B q ) N38-1 N38-3 N11
La sovrapposizione dei dati ottenuti permette di fare anche alcuni confronti tra i vari sistemi vapore determinati dalla tipologia di ossido generato sulle superfici delle linee:
• In corrispondenza del sistema N11 a parità di durata dell’attacco acido lo spessore rimosso è inferiore.
• Per tempi lunghi di attacco acido (quindi con tempi di trattamento fino a 3 ore) per il sistema N11 la capacità di rimozione tende a non crescere a differenza del sistema N38 dove invece l’andamento è più ‘lineare’
• La riduzione di attività a parità di spessore rimosso è maggiore nel sistema N11 rispetto al sistema N38:
Le differenze di comportamento tra il sistema N11 e il sistema N38 sono legate in gran parte alla tipologia di ossido che ricopre le superfici (e nel quale è contenuta gran parte della contaminazione) Come illustrato nelle foto che seguono l’analisi qualitativa condotta dimostra che nei campioni prelevati dal sistema N11 lo strato d’ossido ha uno spessore dell’ordine dei 30mm e ha una struttura piuttosto compatta mentre nel sistema N38 i valori di spessori sono maggiori con valori spesso anche doppi. Inoltre la struttura appare meno compatta con presenza piuttosto frequente di cavità interne.
