干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 铅基堆结构材料在氧控铅铋环境中的腐蚀性能研究

Arid

	铅基堆结构材料在氧控铅铋环境中的腐蚀性能研究
	姜志忠; 罗林; 陈建伟; 宋亮亮; 黄群英; 凤麟团队
中文摘要	以液态铅或铅铋合金作为冷却剂的铅基反应堆在安全性、小型化和可持续性方面具有显著优势,被"第四代核能系统国际论坛组织GIF"评定为有望首个实现工业示范和商业应用的第四代反应堆,是一种能够实现多种应用且可持续发展的先进核能系统。在30多年的铅基反应堆设计和关键技术开发工作的基础上,中国科学院核能安全技术研究所·凤麟团队提出了超小型移动式先进核能系统"核电宝"创新设计,有望实现小型高功率能源的技术革命,可广泛应用于海岛和海洋平台供电、船舶动力、海水淡化、空间电源与动力、沙漠和偏远地区分布式供电、独立工业园区热点联供等方面。铅铋共晶合金(LBE)熔点低且又保持了高的沸点,因此被认为是现阶段"核电宝"等铅基反应堆的首选冷却剂材料。目前铅基反应堆主要选用马氏体钢和奥氏体钢作为候选结构材料,通过将LBE中的溶解氧浓度控制在合适的范围来有效地抑制结构材料在LBE中的腐蚀,但是由于钢铁主要组成元素Fe、Cr和Ni等在高温铅铋合金中溶解度高,因此,钢铁材料在LBE中的腐蚀性能依然是铅基堆结构材料选择时的关键要素。为了评估结构材料在LBE环境的腐蚀性能以及研制出更耐蚀的材料,中国科学院核能安全技术研究所·凤麟团队在氧控铅铋环境下已经开展了一系列材料腐蚀实验,主要进展如下所示:为了评估氧浓度对典型马氏体钢和奥氏体钢腐蚀行为的影响,分别选择T91和15-15Ti作为马氏体钢和奥氏体钢的代表,在500℃不同氧浓度下(1×10-6wt%, 10-7wt%和10-8wt%)的静态LBE环境开展了累计2000小时的腐蚀实验,分析了腐蚀产物的类型、组分和生长动力学曲线,并获得了保护性氧化膜形成对氧浓度的敏感性。为了评估候选结构材料T91、15-15Ti、CLAM和316L钢在中国铅基研究实验反应堆CLEAR-I服役条件下的腐蚀性能,采用大型液态金属技术综合实验回路KYLIN-II在500℃、流速为1m/s、氧浓度为1-3×10-6 wt%的LBE中开展了8000小时的长周期腐蚀实验。实验获得了上述材料氧化膜以及各亚层的生长动力学曲线,发现其均符合抛物线规律,其中15-15Ti的速率常数Kp最小。此外,基于15-15Ti和ODS-9Cr钢,通过成分优化发展了新型富Si的奥氏体钢和ODS-9Cr钢,腐蚀测试表明其抗LBE腐蚀性能均有相当大的提高。
中文关键词	铅基反应堆 ; 液态铅铋合金 ; 反应堆材料 ; 相容性 ; 腐蚀
来源出版物	第十届全国腐蚀大会摘要集
出版年	2019
页码	1
语种	中文
中图法分类号	TL341;TG178
资源类型	会议论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337320
作者单位	中国科学院核能安全技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	姜志忠,罗林,陈建伟,等. 铅基堆结构材料在氧控铅铋环境中的腐蚀性能研究[C],2019:1.