医用同位素反应堆（MIPR）用奥氏体不锈钢腐蚀行为研究

摘要

随着<'99>Mo、<'131>I和<'89>Sr等医用同位素使用量的急剧增加，常规堆靶件法生产的医用同位素已经不能满足核医疗需要，因此方便、快捷、廉价的生产<'99>Mo、<'131>I和<'89>Sr等的医用同位素反应堆(Medical Isotope Production Reactor，MIPR．)受到了人们极大的关注。由于MIPR堆内结构材料长时间暴露在含有大量放射性裂变产物的酸性腐蚀环境中，受到堆内中子和裂变产物释放的各种射线辐照，因此为了保证MIPR的安全稳定运行，对MIPR容器材料进行抗腐蚀性能研究具有重要意义。 本论文使用自制的腐蚀实验装置，对304L和321两种不锈钢在硝酸溶液、硝酸铀酰溶液、含Cr<'6+>离子的硝酸溶液和MIPR模拟溶液等四种腐蚀性介质中的腐蚀行为进行了实验研究，同时利用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)等分析手段对腐蚀后试样的表面形貌、腐蚀类型、腐蚀产物的物相及化学组成等进行了表征。 研究结果表明：在80℃条件下，304L和321不锈钢在0.3～4.0 mol/L HNO<,3>的硝酸溶液和0.3～4.0 mol/L HNO<,3>+50 g/L UO<,2>(NO<,3>)<,2>的硝酸铀酰溶液中均匀腐蚀后的抗腐蚀性能良好；在含Cr<'6+>离子的硝酸溶液中均匀腐蚀时，其腐蚀速率随着溶液中Cr<'6+>离子浓度或硝酸浓度的增加而增大，在0.3 mol/L HNO<,3>+0.2～1.5 g/L Cr<'6+>和0.3～3.5 mol/L HNO<,3>+0.01 g/L Cr<'6+>溶液中均匀腐蚀后的抗腐蚀性能良好；在MIPR模拟溶液中均匀腐蚀1500 h后，其腐蚀速率约为0.008 mm/y。本文的实验结果表明，在实验条件下，304L和321两种不锈钢均具有良好的抗腐蚀性能，可以满足MIPR对容器材料腐蚀性能的要求。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章引言

1.1研究意义

1.2研究现状

1.2.1早期溶液堆的腐蚀问题及MIPR选材

1.2.2奥氏体不锈钢的基本性能

1.2.3奥氏体不锈钢的腐蚀行为

1.3研究内容及研究方法

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

第2章实验部分

2.1实验材料

2.2实验条件

2.2.1硝酸溶液中的腐蚀实验

2.2.2硝酸铀酰溶液中的腐蚀实验

2.2.3含Cr6+离子的硝酸溶液中的腐蚀实验

2.2.4 MIPR模拟溶液中的腐蚀实验

2.3实验装置

2.4实验过程

2.4.1试样制备

2.4.2腐蚀实验

2.5腐蚀性能评价方法

2.5.1均匀腐蚀实验

2.5.2应力腐蚀实验

2.6腐蚀产物分析方法

第3章实验结果分析与讨论

3.1奥氏体不锈钢在硝酸溶液中的腐蚀行为研究

3.1.1硝酸浓度对腐蚀速率的影响

3.1.2腐蚀速率随时间的变化关系

3.1.3腐蚀试样的物相、形貌及成分分析

3.1.4小结

3.2奥氏体不锈钢在硝酸铀酰溶液中的腐蚀行为研究

3.2.1硝酸浓度和腐蚀时间对腐蚀速率的影响

3.2.2(UO2)2+离子对腐蚀速率的影响

3.2.3腐蚀试样的物相、形貌及成分分析

3.2.4小结

3.3奥氏体不锈钢在含Cr6+离子硝酸溶液中的腐蚀行为研究

3.3.1 Cr6+离子浓度对腐蚀速率的影响

3.3.2硝酸浓度对腐蚀速率的影响

3.3.3腐蚀产物形貌与成分分析

3.3.4晶间腐蚀机理探讨

3.3.5小结

3.4奥氏体不锈钢在MIPR模拟溶液中的腐蚀行为研究

3.4.1均匀腐蚀结果

3.4.2腐蚀产物形貌与成分分析

3.4.3应力腐蚀结果

3.4.4小结

3.5304L和321不锈钢抗腐蚀性能较好的原因分析

结论

致谢

参考文献

附录