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不銹鋼管超臨界水環境中均勻腐蝕性能研究
發布者:不銹鋼管廠(www.9600014.live) 發布時間:2019/8/4 閱讀:603

 腐蝕問題是核反應堆的一項隱患,反應堆結構部件或材料的均勻腐蝕關系到材料失效的快慢,也關系到進入回路介質可能被活化的金屬離子量、放射性劑量和放射性廢物的數量。例如,堆內不銹鋼管的均勻腐蝕,可引起放射性劑量增高;不銹鋼管的腐蝕也常引起運行中的停堆故障;包殼的腐蝕,影響燃耗的提供;包殼與芯塊的相互作用,影響燃料棒的安全服役。

 腐蝕分類方法很多,根據腐蝕形態,可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在核電站中,不銹鋼管包殼材料的均勻腐蝕會導致兩個后果:包殼產生表面膜和向冷卻劑中釋放金屬Ni、Fe等陽離子。并且,表面膜的完整性和穩定性又將影響腐蝕產物的釋放,以及影響應力腐蝕性能等。因此,表面膜的性能直接關系著不銹鋼管包殼材料長期服役時的行為。在輕水反應堆中,包殼材料的均勻腐蝕是一回路冷卻劑中腐蝕產物的主要來源,是導致放射性沿回路遷移的主要原因,但一般不決定燃料元件的壽命。而在超臨界水冷堆中,燃料包殼材料的均勻腐蝕卻成為制約超臨界水冷堆壽命的因素,這與腐蝕生成的表面膜特點有關,例如膜的熱導率、熱膨脹率、粘附性等物理性質。
 
 在超臨界水冷堆中,燃料包殼材料將在更高溫度、更高壓力、更高流速以及輻照等條件下服役,這些因素都會加速材料的均勻腐蝕速率。均勻腐蝕性能是超臨界水冷堆候選材料的主要應用性能之一,均勻腐蝕性能也是超臨界水冷堆部件材料的壽命限制因素。首先,超臨界水冷堆的溫度比外面環境工作溫度要高,高溫會升高材料的活性,使不銹鋼管腐蝕速率增大,并影響腐蝕產物的釋放、遷移和活化等;同時,由于為了更好的傳熱以及減少包殼對中子的不必要的吸收,冷卻劑通道和包殼都設計得很薄,且整個壽期內的壁厚減少量要求不大于10%。因此,這樣的條件和要求對不銹鋼管的抗腐蝕性能要求非?量。第二,超臨界水冷堆的冷卻劑流速較快,流動會加速材料的腐蝕。因為其為無水位和冷卻劑循環的直接循環,進出口冷卻熱水溫度遠大于室內溫度,基本安全的要求是保持堆芯的冷卻劑的流量,而非裝量。因此,燃料包殼材料的均勻腐蝕行為是超臨界水冷堆研發首要關注的問題。

 

 
 

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