Proč se v systémech chladicí vody jaderných elektráren používá duplexní nerezová ocel?
Jako čistý zdroj energie je jaderná energie hlavním přispěvatelem ke snižování emisí uhlíku na celém světě. Potrubní systém chladicí vody je klíčem k bezpečnému provozu jaderné elektrárny. Skládá se z tisíců stop trubek různých průměrů a velikostí. Poskytuje spolehlivou dodávku vody pro chlazení zařízení závodu. Nebezpečný potrubní systém musí poskytovat dostatek chladicí vody pro chlazení elektrárny, zatímco bezpečnostní systém musí poskytovat dostatek chladicí vody, aby dostal reaktor pod kontrolu a bezpečně jej odstavil v případě nouze.
Tyto materiály potrubí musí být odolné vůči korozi chladicí vody po celou dobu životnosti zařízení. V závislosti na umístění závodu se může typ chladicí vody pohybovat od relativně čisté sladké vody až po kontaminovanou mořskou vodu. Zkušenosti ukázaly, že jak systémy stárnou, může docházet k různým problémům s korozí a různým stupňům koroze, které poškozují systém a brání mu v poskytování požadované chladicí vody.
Problémy s potrubím chladicí vody často zahrnují materiály a jejich interakce s chladicí vodou. Únik ze znečištění (ucpání) a koroze systému jsou nejběžnější problémy, včetně hromadění sedimentu, biologického uchycení na moři (biologického znečištění), hromadění produktů koroze a zablokování cizích látek. Únik je obvykle způsoben mikrobiální korozí (MIC), což je velmi korozivní koroze způsobená určitými mikroorganismy ve vodě. Tato forma koroze se často vyskytuje u uhlíkové oceli a nízkolegované nerezové oceli.
Nerezová ocel byla dlouho považována za schůdnou možnost pro stavbu nových vodovodních potrubních systémů a pro opravu nebo výměnu stávajících systémů z uhlíkové oceli. Nerezová ocel běžně používaná v řešeních upgradu potrubí je nerezová ocel 304L, 316L nebo 6%-Mo. Nerezová ocel 316L a 6% Mo s velkými rozdíly ve výkonu a ceně. Pokud je chladicím médiem neupravená voda, která je vysoce korozivní a nese riziko mikrobiální koroze, 304L a 316L nejsou vhodnou volbou. V důsledku toho musely jaderné elektrárny přejít na nerezovou ocel 6%-Mo nebo se smířit s vysokými náklady na údržbu systémů z uhlíkové oceli. Některé jaderné elektrárny stále používají vložkové trubky z uhlíkové oceli kvůli nižším počátečním nákladům. Podle ASTM A240 jsou potrubní systémy průmyslového vodovodu často vyrobeny z nerezové oceli níže:
| Známky | UNS | C | N | Cr | Ni | Mo | Cu |
| 304 l | S30403 | 0.03 | / | 18.0-20.0 | 8.0-12.0 | / | / |
| 316L | S31603 | 0.03 | / | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0-3.0 | / |
| 6%Mo | N08367 | 0.03 | 0.18-0.25 | 20.0-22.0 | 23.0-25.0 | 6.0-7.0 | 0.75 |
| 2205 | S32205 | 0.03 | 0.14-0.2 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 3.0-3.5 | / |
Duplexní nerezová ocel 2205 se ukázala jako vynikající volba. Jaderná elektrárna Catawba společnosti Duke Power v Jižní Karolíně je první jadernou elektrárnou, která ve svých systémech používá dvoufázovou nerezovou ocel 2205 (UNS S32205). Tato třída obsahuje přibližně 3,2% molybden a má zlepšenou odolnost proti korozi a výrazně lepší odolnost proti mikrobiální korozi než nerezové oceli 304L a 316L.
Vložkové potrubí z uhlíkové oceli na nadzemní části potrubního systému přivádějícího napájecí vodu do chladicí věže hlavního kondenzátoru bylo nahrazeno duplexním nerezovým potrubím 2205.
Nová náhrada 2205 duplexní nerezová trubka byla instalována v roce 2002. Potrubí je dlouhé 60 metrů, má průměr 76,2 cm a 91,4 cm, tloušťka stěny trubky je 0,95 cm. Systém specifikovaný v souladu s ASME B31.1 Power pipeping, což je jeden z řídících kódů pro bezpečné používání potrubních systémů elektráren a je široce používán ve světě. Po 500 dnech provozu byl systém důkladně zkontrolován. Při kontrole nebylo zjištěno žádné okuje ani koroze. Duplexní nerezová ocel 2205 si vedla velmi dobře. Potrubí z nerezové oceli 2205 funguje dobře již více než deset let od své instalace. Na základě této zkušenosti Duke Power použil 2205 duplexní trubky z nerezové oceli v jiných částech jeho systému.
Vnitřní část potrubí 2205 po 500 dnech používání.
Projektanti vodních systémů jaderných elektráren mají nyní ještě jednu možnost, pokud jde o výběr potrubních materiálů pro chladicí vodu odolnou proti korozi. Úspěšná aplikace duplexní nerezové oceli 2205 může snížit náklady na údržbu, zkrátit prostoje a zajistit bezpečnost provozu jaderných elektráren.
