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　　強輻照、高溫和冷卻劑腐蝕環(huán)境下材料的服役行為是制約先進核能系統(tǒng)研發(fā)的瓶頸問題之一。近期，中國科學(xué)院近代物理所科研人員在合金材料的高溫水腐蝕和輻照/腐蝕研究方面取得進展。

　　近代物理所核能工程材料室的研究人員針對超臨界水冷反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料面臨的強輻照和高溫高壓水腐蝕環(huán)境，自主設(shè)計和建造了高溫高壓水動態(tài)腐蝕實驗裝置，用于反應(yīng)堆候選結(jié)構(gòu)材料的高溫水腐蝕和輻照/腐蝕模擬研究。該裝置運行的最高溫度為700 ℃、最高壓力為10 MPa、最快水流速為10 m/s、最低氧濃度為5 ppb。 

　　圖1:高溫高壓水動態(tài)腐蝕裝置示意圖（劉超/圖） 

　　利用蘭州重離子加速器（HIRFL）等裝置提供的重離子束和高溫高壓水動態(tài)腐蝕裝置，科研人員開展了超臨界水冷堆候選材料——SIMP和T91鐵素體/馬氏體鋼的高溫水腐蝕動力學(xué)及輻照/高溫水腐蝕行為研究。 

　　結(jié)果表明，SIMP鋼比T91鋼具有更好的抗水腐蝕性能。研究還發(fā)現(xiàn)流速增強腐蝕現(xiàn)象以及流速對氧化膜的組成結(jié)構(gòu)有顯著影響。重離子輻照/高溫高壓水腐蝕實驗結(jié)果證實，輻照導(dǎo)致材料腐蝕速率顯著增大。根據(jù)實驗結(jié)果，科研人員對材料的高溫水腐蝕行為及其在輻照環(huán)境下抗腐蝕性能退化的機制進行了探討。 

　　這些成果為先進水冷堆候選材料的快速篩選和評價提供了重要的研究平臺、實驗方法和科學(xué)數(shù)據(jù)。 

　　圖2:SIMP和T91鋼的腐蝕動力學(xué)曲線（流速5 m/s、氧含量5 ppb）（劉超/圖） 

　　圖3:T91鋼的氧化膜厚度隨輻照劑量的變化（溫度450 ℃、流速5 m/s、壓力10 MPa、氧含量5 ppb）（劉超/圖） 

　　相關(guān)成果發(fā)表在材料腐蝕領(lǐng)域國際頂級期刊Corrosion Science（Corros. Sci. 187（2021）109474;  Corros. Sci.189（2021）109602）上。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點項目、中科院重點部署項目和蘭州重離子加速器國家實驗室等的支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109474； 

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109602

　?。ê四芄こ滩牧鲜?span>  供稿）