Indsigt i strukturelle materialers opførsel i et miljø med smeltet salt

Et internationalt team af forskere ledet af ANSTO har fundet ud af, at koldvalsning øger materialers modtagelighed for smeltet saltkorrosion ved at øge korngrænselængden, og andre mikrostrukturelle defekter, som typisk bidrager til materialestyrkelse.

Dr. Ondrej Muránsky, At føre, Høj temperatur og smeltet saltkorrosionsydelse af avancerede materialer, Nuclear Fuel Cycle hos ANSTO og Mia Maric (begge på billedet ovenfor) sagde, at denne forskning har relevans for fremtidens Molten Salt Reactor (MSR), Koncentrerede solvarmesystemer (CST) samt termiske energilagringssystemer (TES) under udvikling.

Studiet, som blev offentliggjort i Korrosionsvidenskab , blev udført på 316L rustfrit stål, som bruges i nuværende atomreaktorer og også betragtes som det strukturelle materiale til fremtidige nukleare og ikke-nukleare energigenereringssystemer (MSR, CST) samt energilagringssystemer (TES).

Ved at bruge elektrondiffraktions- og neutrondiffraktionsteknikker hos ANSTO, efterforskerne fandt ud af, at koldvalsning fører til en introduktion af mikrostrukturelle defekter, som gør materialet stærkere, men også mere modtageligt for korrosion af smeltet salt.

Brugen af ​​High-Resolution Neutron Diffraction (HRND) på Echidna instrumentet afslørede en stigning i mængden af ​​dislokationer, mens Electron Back Scatter Diffraction (EBSD) teknikken afslørede en signifikant stigning i korngrænselængden i koldvalset tilstand sammenlignet med as-annealed tilstand.

"HRND- og EBSD-målinger giver os information om effekten af ​​påført plastisk deformation på legeringens mikrostruktur", sagde Muránsky.

Korrosionstests blev udført hos ANSTO i en dedikeret rig til smeltet salt i FLiNaK smeltet salt ved 600°C i 300 timer.

Korrosionsbestandigheden af ​​testede legeringsforhold (0 %, 20% og 30% af koldvalsning) blev vurderet ud fra materialemassetabet som følge af eksponeringen for det smeltede salt.

Det viste sig, at mængden af ​​koldvalsning har en stærk sammenhæng med materialemassetabet i det smeltede salt.

Større mængder af koldvalsning førte til stigninger i tab af materialemasse.

"Dette indebærer, at der er en øget tilbøjelighed af materialet til at reagere med det smeltede salt og som følge heraf gennemgå accelereret korrosion, " sagde Muránsky.

En Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) ved University of New South Wales (UNSW) afslørede, at bulkmaterialet bibeholdt en ensartet fordeling af jern (Fe) og nikkel (Ni), mens der var øget diffusion af chrom (Cr) og molybdæn (Mo) til korngrænserne.

"Her, de kunne let reagere med det smeltede salt og danne chrom- og molybdænrige korrosionsprodukter, " sagde Muránsky.