Materialens servicebeteende under extrema miljöer är en av flaskhalsarna som begränsar utvecklingen av avancerade kärnenergisystem. Forskare vid Institute of Modern Physics (IMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har nyligen fått nya resultat om korrosionsbeteendet hos legeringsmaterial under stark bestrålning, hög temperatur och kylvätskekorrosiva miljöer.

För att simulera miljön som de strukturella materialen i superkritiska vattenkylda reaktorer möter, forskarna har självständigt designat och byggt en högtemperatur- och högtrycksvattendynamisk korrosionstestanordning, vars maximala driftstemperatur, tryck och vattenflöde är 700 grader Celsius respektive, 10 MPa och 10 m/s, och minsta syrekoncentration är 5 ppb.

Ferrit-martensitiska stål SIMP och T91 föreslås som kandidatmaterial för den superkritiska vattenkylda reaktorn. Forskare studerade både vattenkorrosionskinetiken vid hög temperatur och korrosionsbeteendet hos SIMP och T91 under bestrålning genom att använda Heavy Ion Research Facility i Lanzhou och den dynamiska korrosionsanordningen för hög temperatur och högt tryck för vatten.

Det har visat sig att SIMP-stål har bättre vattenkorrosionsbeständighet än T91-stål. Korrosionshastigheten förstärks av flödeshastigheten, vilket också har en betydande effekt på oxidfilmens fas.

Resultaten av förbestrålningsexperiment med tunga joner bekräftar att bestrålning orsakar en signifikant ökning av korrosionshastigheten hos material. Enligt experimentresultaten, forskarna diskuterade också materialets högtemperaturvattenkorrosionsbeteende och mekanismen för nedbrytning av korrosionsbeständighet under bestrålning.

Dessa prestationer ger inte bara en viktig forskningsplattform, men också experimentella metoder för snabb screening och utvärdering av kandidatmaterial för avancerade vattenkylda reaktorer.

Resultaten har publicerats i Korrosionsvetenskap .