Abstract:Corrosion behaviors, microstructures of oxide films, and hydrogen absorptions of a Chinese domestic Zr alloy in 6.7 × 10−3 mol/L ammonia solution and 2.9 × 10−4 mol/L LiOH+9.3 × 10−2 mol/L H3BO3 solution at 360 °C, 18.6 MPa were studied. Weight gains, oxide film thicknesses, and hydrogen absorptions showed that the corrosion rate in the ammonia solution is a little higher than that in the boron–lithium solution. There is no significant difference in the microstructure and crystalline structure between the oxid… Show more
“…At present, most of the primary coolant of PWRs is boron-lithium type, and the irradiation decomposition of water is suppressed by dissolved hydrogen [6]. Under this condition, Zr-Sn-Nb alloy maintains good corrosion resistance.…”
In pressurized water reactors, LiOH may be concentrated in some areas, leading to the accelerated corrosion of fuel claddings. Injecting boric acid into primary coolants can mitigate the accelerated corrosion effect of LiOH on Zircaloys, but the effects of boron content on the corrosion behavior of the Zr-Sn-Nb alloy are still unknown. This work focused on the corrosion and hydrogen absorption behavior at 360 °C/18.6 MPa in 100 mg/kg LiOH solutions with 0 mg/kg, 50 mg/kg, and 200 mg/kg boron contents for up to 510 days, aiming to study the effect of boron content on corrosion resistance in LiOH solutions. Corrosion kinetics, microstructures of oxide films, hydrogen absorption concentrations and hydride morphology were obtained after the test. The results show that injecting boron in LiOH solutions can significantly reduce the corrosion weight gain, hydrogen concentration, and hydrogen length of Zr-Sn-Nb alloys, that is, improving corrosion resistance effectively. During the oxidation of the Zr-Sn-Nb alloy, B3+ and Li+ incorporate in oxide films. The incorporation of Li+ may lead to the generation of oxygen vacancies, which can carry oxygen from the solutions to O/M interface, accelerating corrosion. The incorporation of B3+ in oxide films will slow down the oxidation of Zr-Sn-Nb alloys by reducing the oxygen vacancies caused by Li+ aggregation.
“…At present, most of the primary coolant of PWRs is boron-lithium type, and the irradiation decomposition of water is suppressed by dissolved hydrogen [6]. Under this condition, Zr-Sn-Nb alloy maintains good corrosion resistance.…”
In pressurized water reactors, LiOH may be concentrated in some areas, leading to the accelerated corrosion of fuel claddings. Injecting boric acid into primary coolants can mitigate the accelerated corrosion effect of LiOH on Zircaloys, but the effects of boron content on the corrosion behavior of the Zr-Sn-Nb alloy are still unknown. This work focused on the corrosion and hydrogen absorption behavior at 360 °C/18.6 MPa in 100 mg/kg LiOH solutions with 0 mg/kg, 50 mg/kg, and 200 mg/kg boron contents for up to 510 days, aiming to study the effect of boron content on corrosion resistance in LiOH solutions. Corrosion kinetics, microstructures of oxide films, hydrogen absorption concentrations and hydride morphology were obtained after the test. The results show that injecting boron in LiOH solutions can significantly reduce the corrosion weight gain, hydrogen concentration, and hydrogen length of Zr-Sn-Nb alloys, that is, improving corrosion resistance effectively. During the oxidation of the Zr-Sn-Nb alloy, B3+ and Li+ incorporate in oxide films. The incorporation of Li+ may lead to the generation of oxygen vacancies, which can carry oxygen from the solutions to O/M interface, accelerating corrosion. The incorporation of B3+ in oxide films will slow down the oxidation of Zr-Sn-Nb alloys by reducing the oxygen vacancies caused by Li+ aggregation.
Проаналізовано джepeла пoтeнцiйнoï нeбезпeки, що виникають на атомних елект-роcтaнцiях внacлiдoк утворення та нaкoпичeння y пpoцeci eкcплyaтaцiï знaчнoï кiлькостi небезпечних paдioaктивниx пpoдyктiв i нaявнocтi пpинципoвoï мoжливocтi виxoдy ïx y paзi aвapiï зa пepeдбaчeнi мeжi. Встановленo pизики paдiaцiйнoгo впливy нa пepcoнaл, нaceлeння i навколишнє природнє середовище в цілому. Встановлено, що одним з головних факторів, який негативно впливає та значно лімітуює тривалість експлуатації ядерного реактора є ко-розійне зношування конструкційних матеріалів активної зони реактора і оболонок теплови-діляючих елементів, що зумовлено постійною циркуляцією водного теплоносія. Визначено характерну особливість для водо-водяних енергетичних реакторів, яка полягає у суцільно-му та локальному (нодулярному) корозійному руйнуванні за електрохімічним механізмом поверхні оболонок паливного елемента, який виготовлено із цирконієвого сплаву та стале-вих деталей різних марок інших конструкційних деталей. Показано короткозамкненений гальванічний елемент, що утворюється на внутрішній стінці тепловиділяючих елементів зі сплаву Zr + 1 % Nb та таблеток, які виготовлені із оксиду урану (UxOy), а також зовнішній гальванічний елемент тепловиділяючих елементів та конструкційних матеріалів реактора зі сталі різних марок. Проаналізовано небезпеки викликані корозійним руйнуванням та вики-дом із робочої зони реактора небезпечних радіоактивних речовин. Проведено дослідження щодо зміни товщин оксидних плівок в залежності від робочого часу в розчинах різного складу та кислотності середовища. Досліджено кінетику гальванічних процесів, що супро-воджують внутрішню та зовнішню корозію, що відіграє важливу роль для удосконалення шляхів та методів спрямованих на запобігання та профілактики виникнення надзвичайних ситуацій на атомних електростанціях.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.