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    National Tsing Hua University Institutional Repository > 原子科學院  > 核子工程與科學研究所 > 博碩士論文  >  HR-224鎳基超合金於超臨界水環境下之腐蝕行為研究


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    Title: HR-224鎳基超合金於超臨界水環境下之腐蝕行為研究
    Authors: 陳世鳴
    Description: GH02101013502
    碩士
    核子工程與科學研究所
    Date: 2014
    Keywords: 鎳基超合金;超臨界水;腐蝕
    Abstract: 超臨界水反應器(Supercritical Water-Cooled Reactor, SCWR)為第四代核反應器設計之一,其操作環境高於水的臨界點(374℃、22.1 MPa),具有比輕水式反應器更高的熱轉換效率,大約為45% (現今輕水式反應器熱轉換效率為33%)。相對於現今輕水式反應器,超臨界水反應器的設計簡化且縮小反應槽體積,因而更能有效提升安全性且降低建廠成本。然而,超臨界水具有可無限溶解無極性氣體的特性、高運轉溫度以及高功率密度加劇了輻射水解的效應,使爐心水化學環境之腐蝕性比輕水式反應器來的更加嚴重。因此,發展可適用於超臨界水反應器中高溫、高腐蝕性和高應力爐心環境中的金屬材料,即顯得相當重要。
    本論文中,將未經處理之 HR-224鎳基超合金置於模擬超臨界水環境迴路中進行測試,在實驗溫度為700℃、壓力為24.8 MPa和溶氧量為8.3 ppm的環境下,量測腐蝕後質量之改變,並透過電子顯微鏡技術及X-ray繞射分析來探討其腐蝕機制。腐蝕時間(t)在5至500小時以及500至1300小時間,單位面積之質量變化量(?w/A)分別遵守?w/A=2.315×?10?^(-2) t^0.389 和?w/A=1.556×?10?^(-3) t^0.851之趨勢。腐蝕100到500小時後的試片,從橫截面的分析上發現氧化層為三層結構,由外而內分別為spinel Ni(Cr, Fe)2O4、Cr2O3和不連續Al2O3,在某些區域可發現缺乏氧訊號而鐵與鎳成分比例相當高的顆粒介於Cr2O3和Al2O3之間;在700小時之後,spinel氧化層厚度大幅增加,先前劃分的最內層Al2O3層以下有新的氧化物生成,顯示原先形成的不連續Al2O3層失去其保護性。另外,與預長氧化層處理之試片在相同環境下腐蝕的實驗結果比較,歸納出以下結果:在高溫空氣環境中形成的連續Al2O3層,在8.3 ppm 、700℃超臨界水環境中,依舊保持其完整性,經長時間腐蝕之後仍能發揮保護效果。
    URI: http://nthur.lib.nthu.edu.tw/dspace/handle/987654321/86094
    Source: http://thesis.nthu.edu.tw/cgi-bin/gs/hugsweb.cgi?o=dnthucdr&i=sGH02101013502.id
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