HIGH-TEMPERATURE PASSIVATION OF THE SURFACE OF CANDIDATE MATERIALS FOR LSR BY ADDING O 2–  TO THE SALT PHASE OF THE HALIDE MELT

E. A. Karfidov; Карфидов Э. А.; Yu. P. Zaikov; Зайков Ю. П.; E. V. Nikitina; Никитина Е. В.; K. E. Seliverstov; Селиверстов К. Е.

doi:10.31857/S0235010622040065

Высокотемпературное пассивирование поверхности кандидатных материалов для ЖСР посредством добавления О^2– в солевую фазу галогенидного расплава

Авторы: Карфидов Э.А.¹, Зайков Ю.П.¹, Никитина Е.В.¹, Селиверстов К.Е.¹
Учреждения:
1. Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
Выпуск: № 1 (2023)
Страницы: 39-47
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0235-0106/article/view/138531
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010622040065
EDN: https://elibrary.ru/DHSZUO
ID: 138531

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Были проведены эксперименты по определению скорости коррозии нержавеющей стали AISI 316 во фторидных расплавах с различной концентрацией O^2– (путем добавления в расплав оксида лития в диапазоне концентраций от 0 до 5 мас. %). В результате серии экспериментов установлено, что происходит снижение скорости коррозии на порядок при концентрации анионов кислорода в расплаве от 0.2 до 0.4 мас. %, что может свидетельствовать об обнаружении явления высокотемпературной пассивации материала за счет модифицирования состава фторидного расплава и снижения его коррозионной активности. Кроме того, типичный для нержавеющих сталей тип межкристаллитной и питтинговой коррозии во фторидных расплавах, наиболее опасной с точки зрения конструкционного реакторного материала, при добавлении оксида лития изменяется на сплошной за счет “залечивания” отдельных коррозионных очагов избыточными кислородсодержащими соединениями. Установлено образование защитного слоя шпинельного типа толщиной 1 мкм.

Ключевые слова

коррозия, кандидатные материалы для ЖСР, расплав галогенидов щелочных металлов, высокотемпературное пассивирование, оксиды шпинельного типа

Список литературы

Комаров В.Е, Смоленский В.В., Афоничкин В.К. Перспективы использования расплавленных солей в радиохимических технологиях // Расплавы. 2000. № 2. С. 59–65.
LeBlanc D. // Nucl. Eng. Des. 2010. 240. P. 1644–1656. https://doi.org/10.101j.nucengdes.2009.12.033
Khokhlov V., Ignatiev V., Afonichkin V. Evaluating physical properties of molten salt reactor fluoride mixtures // J. Fluorine Chemistry. 2009. 130. P. 30–37.
Barnes J., Coutts R., Horne T., Thai J. Characterization of molten salts for application in molten salt reactors. PAM Review. 2019.
Magnusson J., Memmott M., Munro T. Review of thermophysical property methods applied to fueled and un-fueled molten salts // Annals of Nuclear Energy. 2020. 146. P. 107608.
Serp J., Allibert M., Benes O. Delpech S., Feynberg O. and other. The molten salt reactor (MSR) in generation IV: overview and perspectives // Prog. Nucl. Energy. 2014. 77. P. 308–319.
Williams D.F. Assessment of candidate molten salt coolants for the advanced highi-temperature reactor (AHTR), 2006.
Ядерные реакторы. Ч. 3. Материалы для ядерных реакторов. М.: Изд-во иностранной литературы, 1956.
Менли В., Кубс Д., де Ван Д, Дуглас Д., Инуи Х., Пэтриарка П., Роч Т., Скотт Д. Металлургические проблемы, связанные с использованием расплавленных систем фторидов // Ядерное горючее и реакторные материалы. 1959. С. 36–52.
Manly W.D., Adamson G.M., Coobs J.H., DeVan J.H., Douglas D.A., Hoffman E.E., Patriarca P., Aircraft reactor experiment-metallurgical aspects. ORNL-2349, 1957.
Игнатьев В.В., Крюков О.В., Хаперская А.В. и др. Жидкосолевой реактор для замыкания ядерного топливного цикла по всем актиноидам // Атомная энергия. 2018. 125. № 5. С. 251–255.
Young D.J. High Temperature Oxidation and Corrosion of Metals. Elsevier Science, 2016.
Guo S., Zhang J., Wub W., Zhou W. Corrosion in the molten fluoride and chloride salts and materials development for nuclear applications // Progress in Material Science. 2018. 97. P. 448–487.
Wang Y., Zhang S., Ji X., Wang P., Li W. Material corrosion in molten fluoride salts // Int. J. Electrochem. Sci. 2018. 13. P. 4891–4900.
DeVan J.H., Evans R.B. Corrosion behavior of reactor materials in fluoride salt mixtures. ORNL-TM-328, 1962.
Janz G.J. // Molten Salts Handbook. 1967. P. 383–387. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-395642-2.50032-0
Olson L.C., Ambrosek J.W., Sridharan K., Anderson M.H., Allen T.R. Materials corrosion in molten LiF–NaF–KF salt // J. Fluorine Chem. 2009. 130. P. 67–73.
Kelleher B.C., Dolan K.P., Brooks P., Anderson M.H., Sridharan K. // J. Nucl. Eng. Radiat. Sci. 2015. 1. № 4. P. 041010. https://doi.org/10.1115/1.4030963
Zheng G., Kelleher B., Cao G., Anderson M., Allen T., Sridharan K. // J. Nucl. Mater. 2015. 46. P. 143–150. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.03.004
Yang X., Zhang D., Liu M., Feng S. and other // Corrosion Sci. 2016. 109. P. 62–67. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.03.029
De Van J.H. Effect of alloying additions of corrosion behavior of nickel-molybdenum alloys in fused fluoride mixtures. ORNL TM-2021, 1969.
Ozeryanaya I.N. Corrosion of metals by molten-salts in heat-treatment processes // Met. Sci. Heat Treat. 1985. 27. № 3–4. P. 184–188.
Fabre S., Cabet C., Cassayre L., Chamelot P., Delepech S., Finne J., Massot L., Noel D. Use of electrochemical techniques to study the corrosion of metals in model fluoride melts // J. Nucl. Mater. 2013. 441. P. 583–591.
Delpech S., Cabet C., Slim C., Picard G.S. Molten fluorides for nuclear applications // Mater. Today. 2010. 13. № 12. P. 34–41.
Raiman S.S., Lee S. Aggregation and data analysis of corrosion studies in molten chloride and fluoride salts // J. Nuclear Materials. 2018. 511. P. 523–535.