RGN N° 6 Novembre-Décembre 2012 p. 45–55

Issues and remedies for secondary system of PWR/WER

Problématiques et remèdes pour le circuit secondaire des REP et WER

ANT-International

Abstract

Secondary side degradation of steam generators (SG) and Flow Accelerated Corrosion (FAC) in the secondary system have been for a long time important issues in PWR and VVER types of Nuclear Power Plants.

With the evolution of the design, the most important issues are progressively moving from secondary side corrosion of Alloy 600 SG tubing, which is being replaced, to a larger variety of risks associated with potential inadequate chemistries. As far as FAC of carbon steel is concerned, the evolution of treatment selection for minimizing corrosion products transport toward the SG, as well as progressive replacement of components in the feedwater train, decreases the risk of dramatic failures which have occurred in the past.

After having briefly explained the reason for the past problems encountered in the secondary system of PWR and VVER, this paper evaluates the risk associated with various impurities or contaminants that may be spresent in the secondary system and how to mitigate them in the most appropriate, efficient, economical and environmental friendly way. The covered species are sodium, calcium, magnesium, chloride, sulphate and sulphur compounds, fluorides, organic compounds, silica, oxygen, lead, ion exchange resins.

This paper also proposes the best remedies for mitigating the new issues that may be encountered in operating plants or units under construction. These are mainly:

• Selecting a steam water treatment able to minimize the quantity of corrosion products transported toward the SG;

• Mitigating the risk of Flow Induced Vibration by a proper control of deposits in sensitive areas;

• Minimizing the risk of concentration of impurities in local areas where they may induce corrosion;

• Avoiding the presence of abnormal quantities of some species in SG, such as the detrimental presence of lead and ion exchange resin debris or the controversial presence of organic compounds;

• Optimizing costs of maintenance activities (SG mechanical, chemical cleaning);

• Applying preventive remedies such as soft SG cleanings and dispersant addition for avoiding expensive curative cleanings;

• Optimizing operating costs and release of effluents into the environment.

This paper also explains the past issues that do not deserve any more of the same drastic efforts according to the design evolution. For example, the paper explains the:

• Benefit of elimination or by pass of condensate polishers;

• Absence of need for expensive lead investigation, if no specific pollution occurred;

• Absence of need for very low oxygen in the condensate water;

• Necessary and optimum number of on-line monitors.

Résumé

La dégradation côté secondaire des générateurs de vapeur (GV) et la corrosion-érosion (FAC) du circuit secondaire ont longtemps constitué des problématiques importantes des centrales nucléaires de type REP (PWR) et WER.

Avec les évolutions de conception, les problématiques les plus importantes ont progressivement évolué de la corrosion côté secondaire des tubes GV en Alliage 600, qui sont remplacés, vers une plus grande diversité de risques associés à des chimies potentiellement inadaptées. Pour ce qui concerne la corrosion-érosion des aciers au carbone, l’évolution du choix de conditionnement afin de diminuer le transport des produits de corrosion vers les GV, de même que le remplacement progressif des composants du poste d’eau alimentaire, ont considérablement diminué le risque de ruptures dramatiques qui se sont produites par le passé.

Après avoir brièvement expliqué les raisons des problèmes rencontrés par le passé sur le circuit secondaire des REP et VVER, cet article évalue les risques qui découlent des diverses impuretés ou polluants qui peuvent être présents dans le circuit secondaire et indique comment les éviter de la façon la plus appropriée sur le plan efficacité, économie et impact environnemental. Les espèces concernées sont le sodium, le calcium, le magnésium, les chlorures, les sulfates et sulfures, les fluorures, les composés organiques, la silice, l’oxygène, le plomb et les résines échangeuses d’ions.

Cet article propose également les meilleurs remèdes contre les nouvelles problématiques que l’on peut rencontrer sur les centrales en exploitation ou en construction. Celles-ci sont principalement :

• Choisir le conditionnement du circuit secondaire capable de minimiser la quantité de produits de corrosion transportés vers les GV ;

• Maîtriser la fatigue vibratoire par un contrôle approprié des dépôts dans les zones sensibles ;

• Minimiser le risque de concentration des impuretés dans les zones confinées où elles peuvent conduire à de la corrosion ;

• Eviter la présence de quantités anormales de certaines espèces dans les GV, telles que la présence néfaste de plomb et de fines de résines échangeuses d’ions ou celle controversée de composés organiques ;

• Optimiser les coûts des activités de maintenance (nettoyage mécanique et chimique des GV) ;

• Mettre en oeuvre des remèdes préventifs tels que le nettoyage chimique doux ou l’ajout de dispersant pour éviter des nettoyages curatifs onéreux ;

• Optimiser les coûts de fonctionnement et les rejets d’effluents dans l’environnement.

Cet article explique également les problématiques passées qui ne méritent plus les mêmes efforts conséquents du fait des évolutions de conception. Il explique par exemple :

• L’avantage qu’il y a à by-passer les installations de traitement des condensats ;

• L’absence de besoin de réaliser des investigations onéreuses sur le plomb, si aucune pollution particulière n’est survenue ;

• L’absence de besoin d’obtenir de très faibles concentrations en oxygène dans l’eau d’extraction du condenseur ;

• Le nombre nécessaire et optimum d’automates chimiques à utiliser.