东亚大学 Gu Minsoo 教授团队实时电化学揭示“乏燃料干式贮存容器腐蚀反应”
韩国材料研究院 Kim Seunghyun 博士参与合作研究,论文发表于前1% SCI期刊
“有助于提高储存容器长期安全性,具备在多领域应用的高潜力”
韩国本土研究团队首次在全球范围内对使用后核燃料干式贮存容器中可能发生的腐蚀现象进行实时分析,并将研究成果发表在国际学术期刊上。
业界评价认为,这一成果使长期保障贮存容器结构稳定性和安全性向前迈进了一大步。
东亚大学22日表示,化学工程系教授 Koo Minsoo 与韩国材料研究院核安全研究团博士 Kim Seunghyun 共同领导的联合研究团队,其研究结果已刊登在能源领域最高权威学术期刊之一《International Journal of Energy Research》上。该期刊是科学引文索引(SCI)前1%的学术期刊,被认为是核能与能源领域全球最具影响力的学术期刊之一。
论文题目为《In-situ Electrochemical Investigation of Pitting and Interphase Galvanic Corrosion of Duplex Stainless Steels via Scanning Electrochemical Microscopy for Dry Storage Canisters of Spent Nuclear Fuels》,核心内容是利用扫描电化学显微镜(SECM)开展实时分析,将双相不锈钢的局部腐蚀反应可视化。
使用后核燃料干式贮存容器是长期贮存核电站排放的高放射性废物的核心设施,对耐久性和耐腐蚀性要求极高。作为代表性候选材料的双相不锈钢(Duplex Stainless Steel),在海边高盐分环境中可能发生“氯化物应力腐蚀开裂(CISCC)”。
研究团队特别关注其中被认为是诱发腐蚀的主要因素——“相界面电偶腐蚀”。他们注意到,在双相不锈钢内部铁素体相与奥氏体相交界的界面会产生电位差,从而促进局部腐蚀反应的发生。
在实验中,研究团队在再现实际高温、高湿环境的条件下,利用 SECM 以微小电流追踪发生腐蚀反应的位置。由此,他们成功以电化学方式实时揭示了点蚀(pitting)和电偶腐蚀从初始反应到扩展传播的全过程。
Koo Minsoo 教授表示:“我们以电化学方式对以往依靠事后分析难以掌握的腐蚀初始反应进行了定量化研究。本次研究为解释贮存容器腐蚀问题的根本原因提供了关键线索。”
Kim Seunghyun 博士补充称:“在位于海岸地区的实际贮存设施中,腐蚀可能成为长期运行中的致命风险。本次研究结果将有助于大幅提升贮存容器的可靠性和使用寿命。”
该研究在韩国材料研究院基础项目以及韩国能源技术评价院能源人才培养项目的支持下完成,同时也被评价为学界与研究机构间融合研究的代表性成功案例。
相关技术今后有望广泛应用于能源、海洋、化学等产业领域,在高耐蚀新材料设计以及精密腐蚀传感器开发等方面具有较高的应用前景。
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