压水堆二回路工况下碱化剂对结构材料腐蚀的影响

利用长期浸泡的方法分析研究了压水堆二回路工况下A508Ⅲ和A106Gr.B低合金钢在乙醇胺(ETA)+二甲胺(DMA)、ETA、氨(NH_3·H_2O) 3种碱化剂中的均匀腐蚀行为,并利用扫描电镜、X射线光电子能谱和AES等技术分析了氧化膜的结构和组分。结果表明,在2 000 h试验后,A508Ⅲ试样在NH_3·H_2O中的腐蚀速率为0.15 mg/(dm~2·h),而在ETA+DMA条件下的腐蚀速率为0.087 mg/(dm~2·h),较在NH_3·H_2O中降低约42%。对于A106Gr.B材料,ETA+DMA环境的腐蚀速率相对于NH_3·H_2O环境下降约29.01%,说明复合碱化剂条件下,试样更耐蚀。氧化膜结构分析表明,氧化膜主要以Fe和O为主,ETA+DMA环境下的氧化膜厚度较薄,结构更加致密,氧化膜内含有N元素,说明胺分子参与了氧化膜的生成。复合碱化剂下材料耐蚀性提高的主要原因是由于复合碱化剂中的胺挥发性小于NH_3·H_2O,液相冷却剂pH值升高,减缓了Fe的氧化反应,另外胺分子易通过吸附作用吸附于氧化膜表面,降低了金属氧化反应的活化能,提高了材料的耐蚀性能。复合碱化剂与二回路设备材料具有较好的相容性,能有效降低设备材料的腐蚀速率,对于二回路水化学处理方法的改进有积极意义。     

高温高压动水回路中A106Gr.B和A672Gr.B60耐冲蚀作用的研究

碳钢和低合金钢由于Cr含量较低,易发生流动加速腐蚀,对安全产生严重影响。现阶段最先进的第三代核电技术AP1000使用Cr含量较高的A672Gr.B60代替A106Gr.B作为供水管的材料来减小流动加速腐蚀(FAC)的影响。试验采用腐蚀失重、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)等方法来分析流速、碱化剂以及物质组成对A672Gr.B60和A106Gr.B的影响。经336h的实验,结果显示A672Gr.B60较A106Gr.B具有更好的耐冲蚀性能,氧化膜更致密,不易脱落。使用乙醇胺(ETA)作为碱化剂相比于氨水能更好地降低FAC,也能使氧化膜更加致密。流速的变化会影响氧化物颗粒的分布、大小、形状,也会影响氧化膜的厚度。实验生成的氧化膜主要成分为Fe3O4。     

Inconel690在ETA/NH_3水化学环境中的均匀腐蚀行为研究

本文在模拟压水堆二回路的高温高压水化学环境下,研究了蒸汽发生器传热管材料镍基合金Inconel690试样在乙醇胺(ETA)和氨(NH3)水化学环境中的均匀腐蚀行为。结果显示:在5 000h均匀腐蚀试验后,ETA水化学环境下试样的均匀腐蚀速率为0.21mg/(m2·h),NH3水化学环境下试样的均匀腐蚀速率为0.50mg/(m2·h);在ETA水化学环境下试样表面形成的氧化膜中铬含量更高,氧化膜的保护性更好。以上结果表明,Inconel690在ETA水化学环境下的耐蚀性强于NH3水化学环境。     

ETA对PWR二回路设备材料抗蚀作用研究

世界上已有60％的核电厂采用新型碱化剂ETA(Ethanolamine乙醇胺)作为二回路水化学pH控制剂。美国有80％的核电厂采用ETA。ETA作为二回路水化学pH控制剂,能够显著抑制蒸汽发生器(SG)传热管和二回路系统材料的各种类型腐蚀,延长SG使用寿命,提高在役核电厂的经济性。     

模拟二回路环境下乙醇胺与3-甲氧基丙胺复合水工况对304L不锈钢的缓蚀特性

乙醇胺（ETA）作为碱化剂对减缓核电站二回路系统的腐蚀有良好效果。为增强ETA的缓蚀效果,进一步减少腐蚀产物向蒸汽发生器的迁移,本文研究了3 mg/L ETA与不同浓度（01、03、05、08 mg/L）3 甲氧基丙胺（MPA）复合水工况对304L不锈钢的缓蚀特性,通过高压釜高温挂片模拟二回路条件,并通过微分电容曲线与原子力显微镜（AFM）力曲线测试结合的表征手段对其缓蚀机理进行了探讨,并对其进行了形貌表征。微分电容曲线表明,ETA+MPA复合水工况可更好地抑制304L不锈钢表面的腐蚀,溶液中有机胺分子吸附在金属表面,改变了金属表面的双电层结构,并使金属电极的零电荷电位正移,吸附数据拟合结果符合Flory Huggins等温线模型。AFM力曲线结果显示,有机胺在304L不锈钢表面具有黏附力特征,这验证了不锈钢表面微分电容的变化,即有机胺浓度越大、有机胺的吸附层越致密均匀,在不锈钢表面的覆盖度越大,缓蚀效率越高;高温挂片的形貌分析（SEM）、成分分析（EDS）结果与上述微分电容曲线、AFM力曲线分析结果表现出一致性。     

HR3C在超临界水中的腐蚀性能研究

通过高压釜浸泡实验研究了超级奥氏体不锈钢HR3C在循环的超临界水（SCW）中的均匀腐蚀性能,实验温度分别为550、600、650 ℃,压力为25 MPa,并对实验后试样生成的氧化膜进行了SEM、EDS和XRD分析。实验结果显示,HR3C在SCW环境中的氧化腐蚀速率随着温度的升高而增大,1 500 h后650 ℃ SCW环境下材料的腐蚀增重约为550 ℃时的2倍。材料表面生成的氧化膜主要成分为FeCr₂O₃、Fe₃O₄和Fe₂O₃,内层氧化膜富Cr而外层氧化膜富Fe。     

硅酸镁吸附剂的制备及性能表征

以MgCl₂ 、NH₃•H₂O、NH₄Cl和硅胶球为原料,采用牺牲模板-水热法制备硅酸镁吸附剂。考察了合成温度、原料形貌及组成等因素对合成材料性能结构的影响,借助扫描电子显微镜(SEM)、X 射线粉末衍射(XRD)、比表面分析仪等分析方法对合成产品进行了表征,优化了合成条件,最终合成了最大比表面积为642.72m²/g的硅酸镁材料。     

乙醇胺在核电厂二回路水处理中的应用研究

乙醇胺(ETA)是一种碱性有机胺,碱度和挥发性优于氨。对ETA在二回路的应用进行研究,并对其在系统中的分布进行计算分析。经论证,采用ETA的水处理,能够有效提高蒸汽水分(液滴)和凝结水的pH值,减少流动腐蚀的危害,降低二回路材料的腐蚀速率,延长蒸汽发生器和二回路设备的使用寿命,提高在役核电厂的经济性。该工作对国产核电厂二回路水处理技术改进具有参考价值。     

热挤压690合金管材在高温水中的长期均匀腐蚀行为

采用长期浸泡和表面膜俄歇电子能谱（AES）与扫描电子显微镜（SEM）分析方法研究了热挤压690合金管材3段不同挤出顺序的管段（头部A、中部B和尾部C）在高温除氧水中的均匀腐蚀行为与机理。结果表明：热挤压690合金管材头部A、中部B和尾部C 3种试样在浸泡2 500 h后均匀腐蚀均达到稳定状态,其均匀腐蚀速率均低于5 mg/(月•dm²);头部A与尾部C的腐蚀速率相当,而明显低于中部B的腐蚀速率;氧化膜呈双层结构特征,即外层富Fe和Ni、内层富Ni和Cr,A与C试样氧化膜中间层存在铬壁垒,而B试样无明显的铬壁垒。     

LiH和LiT与H2O反应机理研究

氢材料在微量H₂O、CO₂、O₂和N₂存在下可能发生物理化学反应,使材料的物理品位下降。由于反应过程十分复杂,很难从实验上准确获取这类反应的最佳通道和具体产物信息,因此,从理论上研究氢材料分子的物理化学性质及其化学反应机制,了解化学反应过程具有十分重要的意义。本文使用Gaussian03软件包和Gaussview工具软件,在6-311G(d)全电子基函数水平上,应用二阶微扰理论优化得到了⁶LiH、⁶LiT与H₂O反应的中间体、过渡态及产物的结构,总能量,振动频率和零点能等。通过计算发现⁶LiH、⁶LiT均只有1个反应通道,⁶LiH与H₂O反应的焓变、活化能和反应速率常数分别为-156.99 kJ/mol、8.95 kJ/mol和3.75×10¹⁰(mol•dm^-3)^-1/s,⁶LiT与H₂O反应的焓变、活化能和反应速率常数分别为-159.02 kJ/mol、9.92 kJ/mol和1.72×10¹⁰ (mol•dm^-3)^-1/s。     

Structural study on uranyl ion in 1-butyl-3-methylimidazolium nonafluorobutanesulfonate ionic liquid

The structure of uranyl ion in 1-butyl-3-methylimidazolium nonafluorobutanesulfonate ionic liquid (BMINfO) has been studied with ¹H- and ³⁵Cl-NMR, Raman, and UV-visible spectroscopy. In the ¹H-NMR spectrum of the BMINfO solution prepared by dissolving UO₂(ClO₄)₂·5 6H₂O, the signal of H₂O coordinated to UO₂²⁺ was observed at 6.64 ppm at 50°C (free H₂O in BMINfO: 3.1 ppm at 50°C), suggesting that the uranyl species exists as the aquo complex, [UO₂(H₂O)_n]²⁺. The signal of the coordinated H₂O disappears with heating at 120°C for 3 h under vacuum. This indicates the dehydration from [UO₂(H₂O)_n]²⁺. On the other hand, the ³⁵Cl-NMR signal of ClO₄⁻ as the counter anion of UO₂²⁺ was observed at 1011 ppm (vs. Cl⁻ in D₂O) regardless of heating. This indicates that no ClO₄⁻ ion is in the first coordination sphere of UO₂²⁺. Furthermore, the UV-visible absorption spectra showed that the characteristic absorption bands due to UO₂²⁺ were sharpened with the dehydration. This means the simplification of the structure around UO₂²⁺. These results described above suggest that UO₂²⁺ in BMINfO has no ligand in its equatorial plane after the dehydration, i.e. UO₂²⁺ exists as a bare cation in this system.     

LiCl-KCl共晶熔盐中氧离子的去除

采用NH₄Cl和HCl气体进行LiCl-KCl共晶熔盐中氧离子的去除。在使用NH₄Cl和HCl气体去除LiCl-KCl共晶熔盐中的氧离子过程中，用钇稳定氧化锆测氧电极对熔盐中的氧离子浓度变化进行测定。结果表明，HCl与熔盐中氧离子反应生成H₂O，并将反应产物水通过HCl载带出去。NH₄Cl去除氧离子的过程也是通过NH₄Cl分解的HCl与氧离子反应除去熔盐中氧离子。NH₄Cl和HCl均能有效地去除LiCl-KCl熔盐中的氧离子，使氧离子浓度降低至10^-5～10^-4 mol/kg。     

LiCl-KCl共晶熔盐中氧离子的去除

采用NH₄Cl和HCl气体进行LiCl-KCl共晶熔盐中氧离子的去除。在使用NH₄Cl和HCl气体去除LiCl-KCl共晶熔盐中的氧离子过程中，用钇稳定氧化锆测氧电极对熔盐中的氧离子浓度变化进行测定。结果表明，HCl与熔盐中氧离子反应生成H₂O，并将反应产物水通过HCl载带出去。NH₄Cl去除氧离子的过程也是通过NH₄Cl分解的HCl与氧离子反应除去熔盐中氧离子。NH₄Cl和HCl均能有效地去除LiCl-KCl熔盐中的氧离子，使氧离子浓度降低至10^-5～10^-4 mol/kg。     

Vaporization behavior of lithium oxide: Effect of water vapor in helium carrier gas

The effect of water vapor in a helium carrier gas on the vaporization behavior of lithium oxide has been investigated in the temperature range 1023 to 1273 K. Based on the reaction Li₂O(s)+H₂O(g) → 2LiOH(g), the results of this study yield second and third law heats of reaction of 79.0 ± 3 and 82.1 ± 1 kcal/mol. Moisture significantly enhances the volatility of lithium oxide. The pronounced effect of water vapor on the volatilization of Li₂O (as LiOH) is important in understanding the behavior of a Li₂O solid breeding blanket in anticipated fusion reactor environments.     

螯合剂对铀在小鼠体内分布的影响研究

铀在生物体内的化学形态及分布是评价铀毒性的基础。文章通过尾静脉注射给药方式研究螯合剂对染铀小鼠体内铀分布的影响。通过建立包含主要体液金属离子、小分子配体及UO₂²⁺与螯合剂的热力学平衡模型,采用数值模拟方法研究UO₂²⁺在血液中的形态。实验结果表明：DTPA易与UO₂²⁺形成［(UO₂)₂(OH)DTPA］^2-,对小鼠血液中的UO₂²⁺有明显的促排作用,但在促排的同时对小鼠的肾脏和骨骼有损伤;抗坏血酸对小鼠体内各组织器官的铀促排几乎无作用,但形成的［(UO₂)₂(OH)Ascorbate］²⁺会阻碍肾脏中U(Ⅵ)的代谢;NTA对小鼠体内各组织器官铀的促排作用小,并会促使体内出现固相(UO₂)₃(PO₄)₂·4H₂O,对骨骼有较强的损伤作用,不适合作为铀的促排剂。     

Influence of water vapor concentration on discharge dynamics and reaction products of underwater discharge within a He/H_2O-filled bubble at atmospheric pressure

In this study, a two-dimensional fluid model is proposed to simulate the underwater discharge in a He/H_2O-filled bubble at atmospheric pressure. The molar fraction of water vapor is varied in the range of 0.01%–1% to investigate the dependence of discharge dynamics and reaction products on water vapor concentration(WVC). The numerical results show that most properties of the discharge sensitively depend on the WVC. The increase of WVC leads to an increase in the electron density and discharge propagation velocity, which is attributed to Penning ionization between He*and H_2O. The main positive ion switches from He+to H_2O~+, while the WVC increases from 0.01% to 1%. The dominant reactive oxygen species is OH, whose peak density is about two orders of magnitude higher than that of O. Besides, the densities of OH and O radicals increase with the increasing WVC. It is shown that the formation mechanism of O radicals is significantly affected by the WVC. The dominant reaction creating O radicals changes from the charge exchange between He+2 and H_2O to the electron impact dissociation of H_2O as the WVC increases from 0.01% to 1%. This study is helpful for better understanding the application of non-thermal plasmas discharges in water, such as biomedical, environmental engineering.     

A TEM study of D -implanted Cu following Ar-ion milling: Microstructure and epitaxial Cu2O formation

In examining the microstructure of TEM specimens prepared from D⁺-implanted Cu for the presence of bubbles it was found that cuprous oxide (Cu₂O) layers had formed over large areas of the specimen surfaces. The Cu was irradiated at normal incidence with 200 keV D⁺ ions at a temperature of 120 K to a dose of ˜2 × 10²¹ D⁺/m². Ar⁺ ion milling at 330 K was used to erode irradiated surfaces to various depths prior to chemical back-thinning in a jet electropolishing bath. There was no evidence for the formation in the Cu of bubbles of either deuterium or argon, but dislocations at high density and planar defects were evident. Lattice fringes from {110}, {111} and {200} planes in Cu₂O and moiré patterns formed by double diffraction in the Cu and overlaid Cu₂O film were obvious features in bright-field micrographs. The moiré patterns include examples of magnified images of lattice defects.     

中子能谱对压水堆慢化剂温度系数的影响分析

在压水堆中,水铀比和²³⁵U富集度是影响中子能谱分布的重要参数。本工作在不同水铀比、²³⁵U富集度下分析两群中子能谱随燃耗的变化。利用中子能谱分布对慢化剂温度系数的变化进行分析,结果表明：在给定²³⁵U富集度条件下,随着水铀比的变化,堆芯存在一慢化剂温度系数绝对值最大值;²³⁵U富集度的增加、燃耗的加深,不一定导致慢化剂温度系数绝对值增大。