Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van ANSTO heeft ontdekt dat koudwalsen de gevoeligheid van materialen voor corrosie door gesmolten zout verhoogt door een toename van de lengte van de korrelgrens, en andere microstructurele defecten, die typisch bijdragen aan materiële versterking.

Dr. Ondrej Muránsky, Leiding, Hoge temperatuur en gesmolten zoutcorrosieprestaties van geavanceerde materialen, Nuclear Fuel Cycle bij ANSTO en mevrouw Mia Maric (beiden hierboven afgebeeld) zeiden dat dit onderzoek relevant is voor toekomstige Molten Salt Reactor (MSR), Geconcentreerde Solar Thermal (CST) en Thermal Energy Storage (TES) systemen die momenteel in ontwikkeling zijn.

De studie, die werd gepubliceerd in Corrosiewetenschap , werd gedaan op 316L roestvrij staal dat wordt gebruikt in de huidige kernreactoren en dat ook wordt beschouwd als het structurele materiaal voor toekomstige nucleaire en niet-nucleaire energieopwekkingssystemen (MSR, CST) en energieopslagsystemen (TES).

Met behulp van elektronendiffractie- en neutronendiffractietechnieken bij ANSTO, de onderzoekers ontdekten dat koudwalsen leidt tot microstructurele defecten die het materiaal sterker maken, maar ook vatbaarder maken voor corrosie door gesmolten zout.

Het gebruik van hoge-resolutie neutronendiffractie (HRND) op het Echidna-instrument onthulde een toename van het aantal dislocaties, terwijl de Electron Back Scatter Diffraction (EBSD) techniek een significante toename van de korrelgrenslengte in koudgewalste toestand onthulde in vergelijking met als-uitgegloeide toestand.

"HRND- en EBSD-metingen geven ons informatie over het effect van opgelegde plastische vervorming op de microstructuur van de legering", zei Muránsky.

Corrosietests werden uitgevoerd bij ANSTO in een speciale installatie voor gesmolten zout in FLiNaK gesmolten zout bij 600°C gedurende 300 uur.

De corrosieweerstand van geteste legeringsomstandigheden (0%, 20% en 30% koudwalsen) werd beoordeeld op het materiaalmassaverlies als gevolg van de blootstelling aan het gesmolten zout.

Het bleek dat de hoeveelheid koudwalsen een sterke relatie heeft met het materiaalmassaverlies in het gesmolten zout.

Grotere hoeveelheden koudwalsen leidden tot een toename van het materiaalmassaverlies.

"Dit houdt in dat er een verhoogde gevoeligheid van het materiaal is om te reageren met het gesmolten zout en als gevolg daarvan versnelde corrosie te ondergaan, ’ zei Muránsky.

Een Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) aan de Universiteit van New South Wales (UNSW) onthulde dat het bulkmateriaal een uniforme verdeling van ijzer (Fe) en nikkel (Ni) behield, terwijl er een verhoogde diffusie van chroom (Cr) en molybdeen (Mo) naar de korrelgrenzen was.

"Hier, ze konden gemakkelijk reageren met het gesmolten zout, waarbij chroom- en molybdeenrijke corrosieproducten werden gevormd, ’ zei Muránsky.