本发明专利技术涉及一种旨在确保在主回路(8)和大气(9)之间密封的用于密封核反应堆的主电机驱动泵单元的轴(7)的系统(4)的填料密封件(1)，所述填料密封件(1)包括一个旋转活性表面(10)和一个浮动活性表面(11)，其特征在于，该浮动活性表面(11)和/或旋转活性表面(10)的面(12)覆盖有保护层，该保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域是压水核反应堆(EPR)的主电机驱动栗单元的领域。更确切地，本专利技术涉及主电机驱动栗单元的主机械填料密封件的活性表面，也称为活性面。
技术介绍
在核反应堆中，主栗在压水反应堆的主回路中产生水循环。一种轴动态密封系统确保了在该主回路和大气之间的密封。该轴密封系统是一种受控的泄漏系统。它包括三个串联布置的密封件。每个密封件都包括确保主密封的两个活性表面。一个活性表面，被称为旋转活性表面，安装在一个被连接到该轴的旋转组件中，另一活性表面，被称为浮动活性表面，被安装在一个非旋转组件中，但其自由地被轴向地设置以遵循该轴的可能的轴向位移。密封件n° 1确保了在主回路和大气之间的最大部分压降。它是流体静力学类型的，具有10 μ m数量级的厚度的水膜。确保主密封的活性表面的面的特定几何形状能够在旋转中在关闭时自动调整它们的间距，该间距仅取决于密封件的AP。活性表面最初由氧化铝制成，但它们越来越经常由更耐磨的氮化硅制成。密封件n° 1以受控的泄漏率操作，由于在其活性面上加工的特定轮廓，在操作中以6001/h的数量级。这可以从155巴的压力切换到约为2巴的压力。然而，在现有技术的密封件n° 1中，需要注意到的是，氧化铁的严重沉积污染了活性面并修改了这些面的梯度，导致对泄漏率的改变。Gregory Lefevre, Ljiljana S.Zivkovic and Anne Jaubertie 的文献“赤铁矿粒子在核反应堆冷却栗-实验室实验的氧化铝密封面板上的沉积和工业反馈”，Hem.1nd.，2012年，解释了该污染现象是由于一种两个步骤的现象:-粒子通过流体动力学的、电泳的和热泳的现象从所述溶液朝所述活性表面运输；-然后它们通过物理化学相互作用粘附到密封面上。在现有技术中，这些交互被视为实质上是由于赤铁矿粒子带正电，而活性表面的面带负电的事实。为了克服该问题，文献US7287756提出了在活性表面的面上增加催化剂。该催化剂优选为以下组分或以下组分的混合物:铼、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金。从文献US7287756中，铁作为FeOOH (针铁矿)和Fe2+离子存在于溶液中。针铁矿将沉积在填料密封件的面上。同时，Fe2+离子将由分子氧氧化成将沉淀和强化该沉积物的Fe3+离子。该沉积物然后将发展成赤铁矿(Fe203)。催化剂的使用将可以在其中分离二氢，导致减少化学势，以防止Fe2+离子氧化和减少转化到Fe 2+离子的当前Fe 3+，因此防止了发生氧化物沉积。申请人已经确定了用于在活性表面的面上形成氧化物沉积物的另一机构。因此，我们提出一种考虑该形成机构的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供一种有效的解决方案，以防止核反应堆的主电机驱动栗单元的轴密封系统的密封件n° 1的活性表面的污染，克服了现有技术的缺点。为此，本专利技术旨在用涂层涵盖密封件n° 1的活性表面的面，该图层阻止了 Fe2+离子吸附在该活性表面的面上。事实上，申请人的实验已显示出，Fe2+和赤铁矿粒子的同时出现对于形成沉积物是必需的。该沉积物仅在Fe2+为热力学稳定形式的Pourbaix图的场中实施，该动力学导致了赤铁矿粒子仍然存在。此外，这表明了，沉积发生在低能面上，该低能面为不良的电子给体。例如在全氟烷氧基(PFA)上观察到，其具有小于20mJ/m2的总表面能以及小于5mJ/m2的电子给体组分。沉积也发生在高能表面上，该高能表面为强电子给体组分，例如具有50mJ/m2的总表面能和56mJ/m2的电子给体组分的氮化硅。然而，沉积以低电子给体组分(3mJ/m2)强烈地延迟在高能微晶金刚石面(50mJ/m2)上。更确切地，本专利技术提供了一种用于旨在确保在主回路和大气之间密封的核反应堆的主电机驱动栗单元的轴密封系统的活性表面，该活性表面的一个面覆盖有保护层，该保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m 2的电子给体组分的材料制成。用一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m 2的电子给体组分的材料覆盖该活性表面的面可防止Fe2+离子吸附在该活性表面的面上。事实上，与现有技术的文献中描述的连接现象不同，赤铁矿粒子不直接地连接到该活性表面的面上，但它们连接到本身被吸附在该活性表面的面上的Fe2+离子。事实上，Fe2+铁离子被该活性表面的负电子给体面所吸引。Fe2+是一种路易斯酸，它与出现在该活性表面的面上的氧气基反应，并且进而能够与具有很强电子给体组分的胶体或微粒Fe203反应。Fe 2+离子然后可以吸附在赤铁矿粒子的面上并且该反应继续作为链式反应，其导致该活性表面被污染。因此，为了防止该活性表面被污染，申请人提出通过用一个保护层覆盖该面，Fe2+离子应被阻止吸附在该活性表面的面上。根据本专利技术的活性表面也可以具有单独或根据任何技术可能的组合所采取的一个或多个以下特征。该活性表面可以是一种浮动活动表面或旋转活动表面。被选择用于该保护层的材料优选地具有大于35mJ/m2的表面能，并且更优选地大于37mJ/m2，甚至更有利地大于50mJ/m2。实际上，所选材料的表面能越大，该面越将会与结合水的膜水合，该膜屏蔽Fe2+离子的面并防止其吸附。被选择用于该保护层的材料具有一种优选地小于10mJ/m2以及更优选地少于5mJ/m2的电子给体组分，从而限制与Fe 2+离子的相互作用和防止其吸附。该电子给体组分或基本组分由带有三种液体的接触角所确定:双极、单极和非极液体。根据一个实施例，被选择用于该保护层的材料是具有50mJ/m2的表面能和3mJ/cm2的低电子给体组分的纳米或微晶体钻石。根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有44mJ/m2的总表面能和0.3mJ/cm2的电子给体组分的氮化钛(TiN)。根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有41mJ/m2的总表面能和0.4mJ/cm2的电子给体组分的氮化铬(CrN)。根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有33mJ/m2的表面能和9mJ/cm2的电子给体组分的化学镍(Ni)。根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是碳化硅(SiC)。事实上，作为其组成物的函数，该材料可以具有足够高的表面能以防止Fe2+离子被该活性表面的面所吸引并且具有足够低的电子给体组分以限制在Fe2+离子和该面之间的相互作用。本专利技术不仅限于所提到的层。有利地，该保护层具有一个大于lOOnm从而连续，以及小于100 μ m从而减少裂纹风险并在断开的情况下限制干扰的厚度。该层优选地具有一个在1和5 μπι之间的厚度。有利地，该活性表面由氮化硅制成。旨在接触水膜的每个活性表面的面优选地完全覆盖有该保护层。根据一个实施例，该活性表面可进一步覆盖有一个设置在该保护层和该活性表面的面之间的连接层。该连接层允许改进该保护层的连接。该连接层的组分取决于该保护层的组分。根据一个实施例，该活性表面的面，以及更精确地该保护层的，进一步通过凸块阵列被微结构化或纳米结构化，该凸块可可以是孔或支柱。每个孔都具有在10nm和5 μ m之间的侧面尺寸，以及在10nm到5 μ m的深度。在两个连续孔之间的距离是在10nm和5 μ m之间。每个支柱都具有在10nm和5 μπι之间的尺寸。长宽比，也就是高度/侧面尺寸比本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旨在确保在主回路(8)与大气(9)之间的密封的用于密封核反应堆的主电机驱动泵单元的轴(7)的系统(4)的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其特征在于，所述活性表面的面(12)覆盖有保护层(13)，所述保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐伊·特比，
申请(专利权)人：阿利发NP有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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