Het servicegedrag van materialen onder extreme omstandigheden is een van de knelpunten die de ontwikkeling van geavanceerde kernenergiesystemen in de weg staan. Onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben onlangs nieuwe resultaten verkregen over het corrosiegedrag van legeringsmaterialen onder sterke bestraling, corrosieve omgevingen met hoge temperaturen en koelvloeistof.

Om de omgeving te simuleren waarmee de structurele materialen van superkritische watergekoelde reactoren worden geconfronteerd, de onderzoekers hebben onafhankelijk een dynamisch corrosietestapparaat voor water op hoge temperatuur en onder hoge druk ontworpen en gebouwd, waarvan de maximale bedrijfstemperatuur, druk en waterdebiet zijn respectievelijk 700 graden Celsius, 10 MPa en 10 m/s, en de minimale zuurstofconcentratie is 5 ppb.

Ferriet-martensitische staalsoorten SIMP en T91 worden voorgesteld als kandidaatmaterialen voor de superkritische watergekoelde reactor. Onderzoekers bestudeerden zowel de kinetiek van watercorrosie bij hoge temperatuur als het corrosiegedrag van SIMP en T91 onder bestraling met behulp van de Heavy Ion Research Facility in Lanzhou en het dynamische corrosieapparaat voor water bij hoge temperatuur en hoge druk.

Het is gebleken dat SIMP-staal een betere weerstand tegen watercorrosie heeft dan T91-staal. De corrosiesnelheid wordt verbeterd door de stroomsnelheid, wat ook een significant effect heeft op de fase van de oxidefilm.

De resultaten van pre-bestralingsexperimenten met zware ionen bevestigen dat bestraling een significante toename van de corrosiesnelheid van materialen veroorzaakt. Volgens de experimentele resultaten, de onderzoekers bespraken ook het corrosiegedrag bij hoge temperatuur van het materiaal en het mechanisme van de degradatie van de corrosieweerstand onder bestraling.

Deze prestaties bieden niet alleen een belangrijk onderzoeksplatform, maar ook experimentele methoden voor het snel screenen en evalueren van kandidaatmaterialen voor geavanceerde watergekoelde reactoren.

Resultaten zijn gepubliceerd in Corrosiewetenschap .