乏燃料后处理用合金腐蚀行为研究进展

作     者：宋贵康 王一 查智博 公维佳 王显宗 李金山 李中奎 

作者机构：西北工业大学材料学院 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 082702[工学-核燃料循环与材料] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(U2067217) 国家国防科技工业局后处理专项:后处理溶解器用耐蚀锆合金研究 

主　　题：乏燃料后处理 腐蚀 锆合金 钛合金 不锈钢 

摘      要：核电的快速发展带来大量亟待处理的乏燃料，乏燃料后处理的前端溶解工艺与后端高放废液蒸发浓缩工艺均涉及沸腾浓硝酸的使用。其核心设备溶解器和高放废液蒸发器长期服役于强酸、强氧化性环境，合金的腐蚀损伤严重威胁其安全运行。因此，在急需提升乏燃料后处理能力的背景下，针对乏燃料后处理用合金腐蚀行为开展综述研究，具有重要的科学和工程意义。围绕后处理用的三种典型合金：低碳不锈钢、钛合金、锆合金，分别对其腐蚀行为研究进展、影响因素以及应用在后处理领域所面临的主要挑战进行详细的分析总结。详细讨论了低碳不锈钢、钛合金和锆合金在后处理环境中的腐蚀行为及其机理。结果表明，三种合金在硝酸中对应的腐蚀速率依次呈数量级降低，锆合金的腐蚀速率低至10-4数量级；三种合金在硝酸中的腐蚀行为均受到硝酸温度、浓度、氧化性离子等因素的影响；不锈钢在高温、浓度高于8 mol/L或者存在强氧化性离子的硝酸中面临晶间腐蚀问题，钛合金存在三相腐蚀问题，锆合金则在氟化硝酸中腐蚀严重。最后，简要地展望了后处理合金需要重点开展研究的内容。