鐵素體/馬氏體鋼和奧氏體不銹鋼的液態(tài)鉛鉍腐蝕行為與機理

龔 星，肖 軍，王 浩，楊志彬，陳嘉駿，胡飛宇，殷 園

(1.深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院核科學(xué)與核技術(shù)系先進核能團隊，廣東 深圳 518060；2.中國核動力研究設(shè)計院反應(yīng)堆燃料及材料重點實驗室，四川 成都 610213)

LBE具有優(yōu)良的熱工水力和中子學(xué)性能，是第四代先進液態(tài)金屬冷卻快中子反應(yīng)堆最重要的冷卻劑和散裂靶材料之一[1-3]。液態(tài)鉛鉍冷卻快中子反應(yīng)堆(liquid LBE-cooled fast reactors, LFRs)相對于商用輕水堆和液態(tài)鈉冷快堆具有很多技術(shù)優(yōu)勢。比如，作為快中子反應(yīng)堆，LFRs可進行燃料增殖，提高鈾資源利用率，減少核廢料的產(chǎn)生，實現(xiàn)核燃料的“閉式循環(huán)”[4]。其次，LBE優(yōu)良的導(dǎo)熱、傳熱性能可以使堆芯結(jié)構(gòu)設(shè)計更緊湊和使反應(yīng)堆小型化，未來可為偏遠海島甚至深海提供可移動式能源供給，具有極其重要的戰(zhàn)略意義。此外，相對于液態(tài)鈉冷快堆，液態(tài)鉛鉍與水和空氣不發(fā)生劇烈反應(yīng)，一定程度上為反應(yīng)堆賦予了更高的本征安全性[1]。最后，將LFRs與質(zhì)子加速器耦合形成的加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(Accelerator Driven System, ADS)是目前公認(rèn)的最具應(yīng)用前景的核廢料處置方法之一，可以將乏燃料中殘留的高放射性、衰變周期長達幾十萬年甚至百萬年的次錒系核素嬗變成衰變周期僅有幾百年的低放射性核素[4,5]。總之，LFRs具有一系列獨特的技術(shù)優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景，是近年來國內(nèi)外重點研究的新一代先進核能系統(tǒng)之一。

但是，目前國際上主推的堆用候選結(jié)構(gòu)材料與LBE冷卻劑存在液態(tài)金屬腐蝕(liquid metal corrosion，LMC)等相容性問題，阻礙了LFRs的工程化應(yīng)用進度[1]。……