نیوکلیئر ری ایکٹر کولنٹ سسٹمز میں سنکنرن کنٹرول کے لیے استعمال ہونے والے گرم لیتھیم ہائیڈرو آکسائیڈ سلوشن (7% LiOH، 120 ڈگری) میں، پی ایف اے ہیٹر کی لیتھیم آئن پارمییشن کے خلاف مزاحمت ورجن اور کاربن کے درمیان کیسے موازنہ کرتی ہے گھنٹے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
نیوکلیئر کولنٹ سسٹمز میں لیتھیم پرمیشن کا مسئلہ
120 ڈگری پر لیتھیم ہائیڈرو آکسائیڈ (7% LiOH، pH 12.5) پریشرائزڈ واٹر ری ایکٹر پرائمری کولنٹ لوپس میں سنکنرن کنٹرول کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ پی ایف اے ہیٹروں میں گھسنے والے لیتھیم آئنوں کے نتیجے میں دھات کے بنیادی کور کے تناؤ کی سنکنرن کریکنگ ہو سکتی ہے۔ 10,000 گھنٹوں کے بعد، ورجن PFA 0.08 mg/cm²·day لتیم پارمیشن دکھاتا ہے، جبکہ کاربن-سے بھرا PFA (15%) فلر سے متعلقہ روٹس کی وجہ سے 0.25 mg/cm²·day ظاہر کرتا ہے، چھ جوہری پلانٹوں کے مقداری اعداد و شمار کے مطابق۔ نیوکلیئر سروس کے لیے، ورجن ہائی-کرسٹلینٹی پی ایف اے کی سفارش کی جاتی ہے۔
ICP-MS کا پتہ لگانے اور لیتھیم پرمییشن میکانزم
Li⁺ (ہائیڈریٹڈ طول و عرض 0.76 nm) PFA کے بے ساختہ حصوں کے ذریعے پھیلتا ہے۔ کاربن فلر (15 وزن کا فیصد) پولیمر-فلر سطحیں بنا کر دخول کو تین گنا بڑھاتا ہے جو فوری پھیلاؤ کے چینلز کا کام کرتے ہیں۔ ICP-کولنٹ میں Li کے لیے MS کا پتہ لگانے کی حدیں 0.1 ppb ہیں۔ 7% LiOH میں 120 ڈگری پر 10,000 گھنٹے تک جانچ:
10,000 گھنٹے کے بعد کولنٹ میں پی ایف اے گریڈ کرسٹل لینیٹی Li⁺ پارمیشن ریٹ (mg/cm²·day) Li
کنواری (معیاری) 45% 0.12 2.5 اعتدال پسند
کنواری (اعلی طہارت) 48% 0.10 2.0 اعتدال پسند
ورجن (زیادہ کرسٹل پنٹی) 58% 0.05 1.0 کم
کاربن-رچ (5%) 50% 0.18 3.5 زیادہ
کاربن- بھرا ہوا (15%) 52% 0.25 5.0 بہت زیادہ کور میٹل مطابقت
ایک بار جب Li⁺ بنیادی تک پہنچ جاتا ہے، تو یہ بعض مرکب دھاتوں میں لتیم ہائیڈرو آکسائیڈ تناؤ سنکنرن کریکنگ پیدا کر سکتا ہے:
LiOH SCC پرمیٹیڈ لی کے ساتھ کور میٹل مطابقت کی حساسیت PWR سروس کے لیے تجویز کردہ
جی ہاں، Incoloy 800 Low Good
انتہائی کم بہترین ہاں (ترجیحی) انکونل 690
ٹائٹینیم گریڈ 2: بہترین نمبر
سٹینلیس سٹیل 316L ہائی پوور نمبر
پارمیشن اور کرسٹلینٹی میں کمی
کرسٹل پن میں اضافے سے لیتھیم کی پارگمیتا بہت کم ہو جاتی ہے۔ کرسٹل کی بنیاد پر، 10,000 گھنٹے کی خدمت کے لیے دیوار کی ضروری موٹائی:
Li 10,000 گھنٹے پر کولنٹ میں (مقصد<1 ppb) Wall Thickness for 10,000 hours Li Permeation Rate (mg/cm²·day) PFA Crystallinity
50% 0.08 2.5 ملی میٹر 1.6 پی پی بی (متعدد) 55% 0.06 2.2 ملی میٹر 1.2 پی پی بی (معمولی) 45% 0.12 3.0 ملی میٹر 2.5 پی پی بی (متعدد)
58% 0.05 2.0ملی میٹر 1.0 پی پی بی (قابل قبول)
60% 0.04 1.8 ملی میٹر 0.8 پی پی بی (اچھا)
کاربن فلر کے مسائل
کاربن سے بھرا ہوا PFA جوہری LiOH سروس کے لیے تجویز نہیں کیا گیا ہے کیونکہ:
پارگمیتا میں اضافہ (3x زیادہ)
اعلی-درجہ حرارت کاربن آکسیکرن (CO2 کی تشکیل، کولنٹ کیمسٹری کو تبدیل کرنا)
کاربن پارٹیکل کی رہائی کی وجہ سے ری ایکٹر کولنٹ کی آلودگی کا امکان
پرائمری کولنٹ لوپس میں، کنڈکٹو یا کاربن سے بھرے ہوئے پولیمر- کو عام طور پر جوہری تقاضوں سے منع کیا جاتا ہے۔
درجہ حرارت اور LiOH ارتکاز کے اثرات
120 ڈگری پر اوپر کی طرح پارمیشن۔ پارمیشن 100 ڈگری پر 60% کم ہو جاتا ہے (58% کرسٹل پن کے لیے 0.02 ملی گرام/سینٹی میٹر²· دن)۔ پارمیشن 140 ڈگری پر تین گنا (پریشان حالت)۔ درجہ حرارت کنٹرول کے ساتھ PWRs کے لیے مواد کو 130 ڈگری اپ سیٹس کے لیے بفر کے ساتھ 120 ڈگری کے برائے نام درجہ حرارت کے لیے مخصوص کیا جانا چاہیے۔
نیوکلیئر سروس کی تفصیلات کے لیے رہنما خطوط
PWR پرائمری کولنٹ میں 120 ڈگری پر 7% LiOH کے لیے Inconel 690 core کے ساتھ ورجن ہائی-کرسٹل لینٹی PFA (58% کم از کم DSC) استعمال کریں۔ دیوار کی کم از کم موٹائی 2.0 ملی میٹر کی ضرورت ہے۔ کاربن سے بھرے یا کنڈکٹیو درجات-سے منع کریں۔ 5000 گھنٹے کے لیے 120 ڈگری پر لیتھیم پارمییشن ٹیسٹنگ (10,000 گھنٹے تک ایکسٹراپولیٹڈ) فراہم کنندہ سے تصدیق شدہ ہونا ضروری ہے. 2.5ملی میٹر کی دیواریں 60% کرسٹالنیٹی کے ساتھ مسلسل جوہری آپریشن (18-ماہ کے فیول سائیکل، 13,000 گھنٹے) کے لیے ضروری ہیں۔ کولنٹ کی پاکیزگی کو برقرار رکھنا اور نیوکلیئر سروس میں بنیادی سنکنرن کو کم سے کم کرنا، جہاں ہیٹر کی ناکامی سے ری ایکٹر کو بند کرنے کی ضرورت پڑتی ہے جس کی لاگت روزانہ $1,000,000 سے زیادہ ہوتی ہے، ہائی کرسٹلینٹی ورجن PFA (معیاری سے 25-35%) کے لیے پریمیم کا جواز پیش کریں۔ معیاری پی ایف اے 3.0 ملی میٹر کی دیواروں کے ساتھ اور سالانہ لیتھیم تجزیہ چھوٹی مہموں کے ساتھ ریسرچ ری ایکٹرز کے لیے موزوں ہو سکتا ہے۔
