高温气冷堆非纯氦气环境下高温合金碳迁移的化学动力学研究

作者：郑伟; 李昊翔; 银华强^*; 何学东; 王秋豪; 马涛

来源：核动力工程, 2021, 42(05): 226-231.

DOI：10.13832/j.jnpe.2021.05.0226

• 高温气冷堆(HTGR)
• 高温合金
• 腐蚀
• 脱碳
• 渗碳

高温气冷堆(HTGR)一回路冷却剂中的低含量杂质在HTGR超高温运行时会对堆内高温合金产生严重的腐蚀。其中高温合金与非纯氦气之间的碳迁移对于材料性能影响很大。本文探究了高温合金在非纯氦气环境中碳迁移的化学动力学原理,并基于此获得了判断材料脱碳和渗碳的理论判据。根据化学热力学和化学动力学原理,对非纯氦气环境的氧分压和碳活度进行了计算,指明CH4与H2O的分压比值较高时可能导致合金严重渗碳。在此基础上介绍了一种应用广泛的碳迁移模型——"铬的稳定相图",分析了铬活度计算方法并归纳出取值建议。本文根据铬的稳定相图计算得到了清华大学设计的10 MW高温气冷堆(HTR-10)的实际运行工况下的腐蚀行为。

• 单位
  清华大学