Коррозия сплава 600 - комментарий читателя

Сайт AtomInfo.Ru публикует один из откликов наших читателей, полученных на статью Владимира Рычина АЭС Дэвис-Бесс - ошибка в ДНК. Фамилия автора известна редакции, однако по его просьбе мы ограничились в подписи только именем. Текст письма публикуется с незначительными редакторскими правками.

Работа над ошибками

Прежде всего, я хотел бы обратить внимание на обидные неточности, которые способны испортить очень интересную статью на предельно важную тему.

В англоязычных документах принято два названия того вида коррозии, которая поражает элементы из сплава 600 - PWSCC (primary water stress corrosion cracking) или boric acid corrosion. Борная кислота в воде первого контура реакторов под давлением присутствует всегда, а не попадает в него "вследствие утечки", как можно понять из статьи.

Коррозия - а не "разъедание", как пишет Владимир Рычин - элементов из сплава 600 известна западной атомной энергетике очень давно. По крайней мере, намного раньше случая на АЭС "Дэвис-Бесс". В официальном отчёте Комиссии по ядерному регулированию (NRC) США NUREG-1823, выпущенном в 2005 году, утверждается, что первый подобный случай был зарегистрирован на третьем блоке АЭС "Сан-Онофре" в Калифорнии с реактором PWR-1000. Здесь коррозии подвергся патрубок для аппаратуры КИП на компенсаторе объёма.

В 1987 году потекли втулки такого же компенсатора на блоке с PWR в Арканзасе. А в 1989 году появились первые сведения о коррозии PWSCC на французских блоках. Ещё спустя два года были обнаружены первые случаи коррозионного повреждения патрубков для входа приводов СУЗ на крышках западных реакторов под давлением. В наши дни наблюдаются течи измерительных датчиков в днищах реакторов и появления трещин в стыковых швах (butt weld). Ну а начиналось всё аж в 1971 году с течей в парогенераторах.

Все эти и другие инциденты хорошо документированы и собраны в упоминавшемся докладе NUREG-1823 или в другом известном документе MRP-111 (Materials Reliability Program Resistance to Primary Water Stress Corrosion Cracking of Alloys 690, 52, and 152 in Pressurized Water Reactors).

Как видите, никто и никогда не помещал сведения о проблемах со сплавом 600 "под гриф". Законы США просто не позволяют сделать этого. Но в чём абсолютно прав Владимир Рычин - все соответствующие публикации проходят, в основном, в узкоспециализированной профессиональной прессе, не попадая на страницы популярных изданий и, тем более, газет и журналов для массовой аудитории. Западные компании стараются строго блюсти свой образ проектантов, производителей и владельцев самой безопасной в мире атомной техники.

Вернёмся к "Дэвис-Бесс". Суть тамошней аварии состояла в том, что коррозия разрушила втулку патрубка для входа привода СУЗ. Следующим шагом коррозия принялась за крышку из углеродистой стали. Материал крышек, как правило, нестоек к PWSCC, и для её предотвращения в проектах предусматриваются втулки. Именно такая втулка оказалась разрушенной на американской станции.

Хочу обратить внимание, что крышки реактора подлежат защите от коррозии и в наших российских ВВЭР. Но, как показала практика эксплуатации, отечественные втулки были спроектированы гораздо более удачно, чем их западные - в первую очередь, американские - собратья. При подборе материалов для российских/советских втулок были учтены тревожные экспериментальные сведения о неустойчивости к PWSCC никелевых сплавов, отброшенные как "недостоверные" американскими проектантами.

Что же было дальше после разрушения втулки? Нижняя часть крышки реактора защищена наплавкой из нержавеющей стали (а не "плакировкой", как пишет Владимир Рычин). Собственно, эта наплавка и спасла американцев от крупной ядерной катастрофы. Радиоактивная вода вырвалась бы, кстати, не к приводам СУЗ, в помещение реактора.

Вездесущность сплава 600 в западных проектах

Любому, кто пытается самостоятельно разобраться в проблеме сплава 600, очень важно понимать - главная трудность связана с тем, что этот материал излишне часто использовался западными конструкторами в самых разных элементах энергоблока. Стоит посмотреть на диаграммы основных западных проектов, чтобы убедиться в необычайно широкой распространённости этого сплава.

Диаграмма реакторной установки PWR проекта "Вестингауз" (красным помечены элементы, использующие сплав 600) - щёлкните мышью для открытия в отдельном окне

Диаграмма реакторной установки PWR проекта "Combustion Engineering" (красным помечены элементы, использующие сплав 600) - щёлкните мышью для открытия в отдельном окне

Диаграмма реакторной установки PWR проекта "Babcock & Wilcox" (элементы, использующие сплав 600, отмечены стрелками) - щёлкните мышью для открытия в отдельном окне

Из сплава 600 на большинстве западных АЭС сделаны все втулки, штуцеры, гильзы, которые обеспечивают ввод в ёмкости и трубопроводы измерительных датчиков, приводов, нагревателей и сред. Американские проектанты использовали элементы из этого сплава в местах стыковки трубопроводов с патрубками ёмкостей из разных материалов. Такие переходники в англоязычной литературе называют safe end, но по иронии судьбы, "безопасные концы" или элементы безопасности оказались в западных проектах источниками реальной опасности.

И дополнительно не стоит забывать, что корродируют не только элементы из сплава 600, но и созданные на его основе сварочные материалы сплав 82 и сплав 182.

Не деньгами едиными

Рыночная экономика, безусловно, накладывает свои законы. Рассуждая о последствиях коррозии оборудования для АЭС, многие предпочитают вспоминать только о денежных потерях. Не избежал этой ошибки, к сожалению, и сайт AtomInfo.Ru. Но ведь говорим об атомной станции, и здесь за все непредусмотренные действия приходится платить дополнительными дозовыми нагрузками на персонал, то есть, на людей.

На фотографии ниже по тексту видно, в каких непростых условиях на АЭС "Окони" в Южной Каролине персоналу приходилось заменять оборудование и проводить иные работы в рамках программы по борьбе с коррозией сплава 600. Всего в ходе этой операции дополнительные дозы получили 269 человек, причём у 83 набранные дозы составили 0,1-0,4 бэр. Казалось бы, это не столь внушительные величины, но принцип ALARA ещё никто не отменял. Работы на АЭС "Окони" пришлось производить в условиях, когда уровень фона в отдельных случаях достигал 600 мР/ч, и риск переоблучения персонала был достаточно велик.

Работы по замене оборудования из сплава 600 на АЭС "Окони" в США

Дозозатраты на персонал при работах по замене оборудования из сплава 600 на АЭС "Окони" в США. На диаграмме по оси абсцисс отложены диапазоны доз в миллирентгенах (миллибэрах), по оси ординат - количество работников, облучённых в указанных диапазонах. Слева от графика приводится список из 10 наивысших индивидуальных доз, зафиксированных при замене оборудования. Щёлкните мышью для открытия в отдельном окне

Вместо заключения

В заключение, хотелось бы написать пару слов о том, что зачастую ускользает от многих при рассмотрении проблемы сплава 600. Сколько бы мы не говорили об описании конкретных проблем и о вызвавших их последовательностях действий, сколько бы мы не анализировали конкретные и общие мер по ограничению и предотвращению - за всей этой ситуацией, поставившей под сомнение репутацию атомной энергетики, стоит единственное понятие. Положившись на сплав 600 в качестве одного из основных конструкционных материалов, американские проектанты реакторов PWR допустили критическую ошибку - ошибку в выборе материала.

И в этом главном выводе, несмотря на все претензии технического толка, я полностью согласен с Владимиром Рычиным.

ИСТОЧНИК: "Евгений", специально для AtomInfo.Ru

ДАТА: 13.08.2007

Темы: АЭС, Сплав 600, США, Атомное машиностроение