乏燃料貯存格架用中子吸收材料加速腐蝕及加速輻照性能研究.pdf

1、Al-B4C復(fù)合材料具有良好的機(jī)械力學(xué)性能和熱中子吸收性能，可同時兼作結(jié)構(gòu)材料和功能材料，是一種經(jīng)濟(jì)且安全的乏燃料貯存格架材料。因?qū)嶋H應(yīng)用環(huán)境中材料不可避免地受到腐蝕和輻照的作用，需要對材料的耐腐蝕性能和耐輻照性能進(jìn)行測試，以驗證材料在使用過程中的安全可靠性。
　　本文對粉末冶金法制備的15wt.％B4C含量的Al-B4C復(fù)合材料，重點研究了材料的腐蝕性能，同時對材料的加速輻照裝置進(jìn)行設(shè)計和驗證。
　　腐蝕試驗中，利用電導(dǎo)率

2、測量儀、pH測量儀和電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)測試腐蝕溶液的參數(shù)。結(jié)果表明:1）腐蝕溶液pH值僅在腐蝕初始階段略微增加;2）腐蝕溫度越高，溶液電導(dǎo)率增加速率越大，達(dá)到平衡所需時間也越長;3）腐蝕后溶液中Al離子和Mg離子濃度變化顯著。
　　利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、X-射線能譜(EDS)分別對腐蝕試樣的物相、微觀相貌和元素分布進(jìn)行測試，并以一定的時間間隔測試試樣干重。結(jié)果表明:1）0ppm和500

3、ppm硼酸溶液中的試樣，腐蝕后表面生成一層導(dǎo)電性較差且致密的Al(OH)3氧化膜，腐蝕增重;2）2500ppm硼酸溶液中的試樣，腐蝕后表面附著有非晶形式的Al(OH)3鋁膠沉積物;3）10000ppm和25000ppm硼酸溶液中的試樣，腐蝕后可觀察到沿Al晶界發(fā)生的晶間腐蝕，且在局部區(qū)域內(nèi)觀察到明顯的腐蝕“坑”，腐蝕失重;4）相同硼酸濃度下，材料在40℃溶液中的腐蝕速率最大;5）相同腐蝕溫度下，硼酸濃度越高，材料腐蝕速率越大，耐腐蝕性能

4、越差。
　　以40℃下的腐蝕數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，評價材料在沸水堆和壓水堆乏燃料貯存水池中的抗腐蝕性能。評定結(jié)果表明:材料應(yīng)用于沸水堆時，表面生成的氧化膜對材料有保護(hù)效果，具有良好的抗腐蝕性能;材料應(yīng)用于壓水堆時，腐蝕速率為-2.16～-3.45μm/y，抗腐蝕性能較差，需要對其進(jìn)行陽極氧化、微弧氧化等表面保護(hù)處理。
　　用MCNP程序計算兩種不同的輻照裝置方案，通過對輻照試件γ劑量率、熱中子注量率、快中子注量率和發(fā)熱率的比較，