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近日，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院核科學(xué)與工程學(xué)院王亞飛副教授課題組在Nature Communications上發(fā)表了“Radionuclide Tracing Based in situ Corrosion and Mass Transport Monitoring of 316L Stainless Steel in a Molten Salt Closed Loop”研究論文，通過(guò)放射性核素示蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高溫熔鹽回路結(jié)構(gòu)材料腐蝕深度原位監(jiān)測(cè)及腐蝕產(chǎn)物在熔鹽回路中傳輸和沉積的實(shí)時(shí)追蹤。王亞飛副教授為該論文第一作者和通訊作者。
高溫熔鹽具有運(yùn)行溫度高、工作壓力低、傳儲(chǔ)熱性能強(qiáng)、成本低及化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在高溫熔鹽堆、乏燃料干法后處理、太陽(yáng)能光熱、可再生能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，高溫熔鹽環(huán)境結(jié)構(gòu)材料腐蝕嚴(yán)重，已成為制約其應(yīng)用前景的重要因素之一。目前，由于技術(shù)水平的限制，流動(dòng)熔鹽環(huán)境中材料的腐蝕機(jī)理和腐蝕產(chǎn)物流動(dòng)機(jī)制尚未揭示。針對(duì)以上問(wèn)題，研究提出了一種基于放射性核素示蹤技術(shù)的原位腐蝕及腐蝕產(chǎn)物輸運(yùn)監(jiān)測(cè)方法，用于研究316L不銹鋼（316L SS）在NaCl-MgCl2共晶熔鹽自然循環(huán)回路中的腐蝕特性。該方法采用16MeV質(zhì)子對(duì)熱端管道進(jìn)行回旋加速器輻照，從而在熔鹽與合金界面產(chǎn)生放射性核素51Cr、52Mn和56Co。通過(guò)測(cè)量這些放射性核素在回路管道不同位置的放射性活度變化，實(shí)現(xiàn)了316L SS腐蝕侵蝕深度的原位監(jiān)測(cè)，以及腐蝕產(chǎn)物在流動(dòng)NaCl-MgCl2熔鹽中傳輸和沉積的實(shí)時(shí)追蹤。
放射性核素示蹤技術(shù)用于熔鹽回路在線腐蝕監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)
熔鹽回路熱端處不同放射性核素在回路運(yùn)行過(guò)程中活度變化情況
研究工作得到了美國(guó)能源部、國(guó)家自然科學(xué)基金委等相關(guān)研究項(xiàng)目的資助。論文合作者包括美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Aeli Oslon、Kumar Sridharan、Jonathan W. Engle、Adrien Couet，美國(guó)TerraPower公司Cody Falconer、Brian Kelleher、Ivan Mitchell以及復(fù)旦大學(xué)張宏亮教授。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47259-8
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