Причины возникновения коррозии в воде. Понятие двойного электрического слоя

В процессе эксплуатации энергетического оборудования происходит разрушение металла вследствие протекания физико-химических процессов на границе раздела металл – теплоноситель (вода). Такое разрушение металла называется коррозией.

В ЯУ разрушение вследствие коррозии оболочек ТВЭЛОВ, теплообменников может привести к остановке реактора.

По механизму протекания коррозионного процесса следует различать два типа коррозии:

1. Химическая, подчиняется чисто химическим законам гетерогенных реакций

2. Электрохимическая, протекает в присутствии электролитически проводящей среды

По условиям протекания коррозионного процесса различают сле­дующие виды электрохимической коррозии:1.коррозия при полном, частичном и переменном погружении в электролит;

2. щелевая и контактная коррозия;

3. коррозия под действием механических напряжений.

В зависимости от вида коррозионного разрушения принято под­разделять коррозию на общую и местную. В первом случае коррозии подвергается вся поверхность металла, во втором - только часть ее. Оценить влияние водного теплоносителя на ресурс оборудования АЭС можно лишь с учетом процессов, протекающих на границе металл – вода, где образуется двойной электрический слой.

Контакт с молекулами воды существенным образом влияет на свойства поверхности металла. Электроны металла, находящиеся в зоне проводимости, вследствие кулоновского взаимодействия с положительным зарядом молекул воды образуют в металле отрицательный слой. Отрицательные заряды молекул воды создают положительно заряженный слой. Оба слоя как бы образуют как бы двойной электрический слой.

Двойной электрический слой

Контакт с молекулами воды существенным образом влияет на свойства поверхности металла. Молекула воды может случайным образом ориентироваться относительно поверхности, как это изображено на рисунке 1, а. Электроны металла, находящиеся в зоне проводимости, вследствие кулоновского взаимодействия с положительным зарядом молекулы воды (которая является диполем) образуют в металле отрицательно заряженный слой. Положительные заряды молекул воды, ориентированные в положении а, создают положительно заряженный слой. Оба эти слоя образуют плоский конденсатор или двойной электрический слой. На участке поверхности металла, откуда электроны ушли на образование отрицательно заряженного слоя, возникает недостаток электронов, и энергетически выгодным станет образование двойного слоя при положении молекул воды согласно схеме рисунок 1, б. Между атомами металла и молекулами воды, образующими наружную обкладку двойного слоя, никакого вещества нет. В связи с этим кулоновские силы между зарядами металлической поверхности и зарядами молекулы воды не ослабляются и диэлектрическая постоянная может быть принята равной единице.