高放廢物包裝容器鐵基材料的Cl吸附腐蝕微觀機理研究

張潔茹 楊 波,2 潘海映 郝鵬飛 魏強林 劉義保,2

1（東華理工大學核科學與工程學院 南昌 330013）

2（東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室 南昌 330013）

對高水平放射性廢物（高放廢物）進行深地質處置是國際上普遍接受的處理方法［1］，即將高放廢物體置于地下500～1 000 m，使其與人類生存環境隔離長達數萬年、甚至是百萬年，隔離措施包括工程屏障和天然屏障。包裝容器作為防止高放廢物泄漏的第一道工程屏障，其完整性對于整個處置庫的安全有著重要意義［2］。在工程實踐中，包裝容器處于強放射性和地下水侵蝕的環境中，材料輻照損傷、水輻射分解產物可能促進材料吸附地下水中的Cl，增強容器腐蝕，因此，研究容器材料在強輻射-地下水耦合作用下的腐蝕機理對預判容器的腐蝕趨勢極其重要。本文結合我國甘肅北山預選處置庫的環境［3-4］，選取最具潛力的鐵基材料（鑄鐵、碳鋼［5］）開展研究。

實驗方面，Smart 等［6］的研究表明，鑄鐵在無氧弱堿性的地下水環境中的腐蝕速率不高于1 μm·a?1。魏強林等［7］研究了強γ輻照下Q235碳鋼在北山模擬液中的腐蝕行為，結果表明輻照會增強地下水模擬液的氧化性，腐蝕速率明顯增加。薛芳［8］研究了不同濃度的重碳酸鹽中SO42?和Cl?對低碳鋼的腐蝕影響，結果表明均勻腐蝕和局部腐蝕都可能發生。模擬計算方面，趙巍等［9］基于密度泛函理論得出H2O分子在Fe（100）、Fe（110）和Fe（111）晶面上最穩定的吸附結構均為平行于體系表面的頂位。陳正［10］對不銹鋼腐蝕的研究表明，氧的存在會影響H2O 分子與鐵表面的相互作用。……