Fig. 1. Schema schematico del dispositivo di corrosione dinamica dell'acqua ad alta temperatura e alta pressione. Credito:LIU Chao
Il comportamento di servizio dei materiali in ambienti estremi è uno dei colli di bottiglia che limita lo sviluppo di sistemi avanzati di energia nucleare. I ricercatori dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno recentemente ottenuto nuovi risultati sul comportamento alla corrosione dei materiali in lega sotto forte irradiazione, ambienti ad alta temperatura e corrosivi del refrigerante.
Per simulare l'ambiente affrontato dai materiali strutturali dei reattori supercritici raffreddati ad acqua, i ricercatori hanno progettato e costruito in modo indipendente un dispositivo per test di corrosione dinamica dell'acqua ad alta temperatura e alta pressione, la cui temperatura massima di esercizio, la pressione e la portata dell'acqua sono rispettivamente di 700 gradi Celsius, 10 MPa e 10 m/s, e la concentrazione minima di ossigeno è 5 ppb.
Gli acciai ferrite-martensitici SIMP e T91 sono proposti come materiali candidati per il reattore supercritico raffreddato ad acqua. I ricercatori hanno studiato sia la cinetica di corrosione dell'acqua ad alta temperatura che il comportamento alla corrosione di SIMP e T91 sotto irraggiamento utilizzando l'impianto di ricerca sugli ioni pesanti di Lanzhou e il dispositivo di corrosione dinamica dell'acqua ad alta temperatura e alta pressione.
Si è riscontrato che l'acciaio SIMP ha una migliore resistenza alla corrosione dell'acqua rispetto all'acciaio T91. La velocità di corrosione è aumentata dalla portata, che ha anche un effetto significativo sulla fase del film di ossido.
I risultati degli esperimenti di pre-irraggiamento con ioni pesanti confermano che l'irradiazione provoca un aumento significativo della velocità di corrosione dei materiali. Secondo i risultati sperimentali, i ricercatori hanno anche discusso il comportamento del materiale alla corrosione dell'acqua ad alta temperatura e il meccanismo di degradazione della resistenza alla corrosione sotto irraggiamento.
Fig. 2. Curve cinetiche di corrosione degli acciai SIMP e T91 (5 m/s, 5 pp). Attestazione:LIU Chao
Fig. 3. Variazione dello spessore del film di ossido dell'acciaio T91 con dose di irraggiamento (450 ℃, 5 m/s, 10 MPa, 5 pp). Credito:LIU Chao
Questi risultati forniscono non solo un'importante piattaforma di ricerca, ma anche metodi sperimentali per lo screening rapido e la valutazione di materiali candidati per reattori avanzati raffreddati ad acqua.
I risultati sono stati pubblicati in Scienza della corrosione .
