Влияние состава газовой и солевой фазы на коррозию металлических материалов на основе никеля в расплавленных хлоридах щелочных металлов

Proyecto: Award Project

Detalles del proyecto

Description

Расплавленные галогениды щелочных металлов широко используются как среды для различных высокотемпературных технологий, в том числе для переработки отработавшего ядерного топлива на быстрых нейтронах (ОЯТ РБН) (расплав LiCl-KCl (0.49:0.51) в инертной атмосфере). Все металлические материалы в данном солевом расплаве крайне подвержены коррозии, к тому же в процессе переработки ОЯТ как жидкая (расплав), так и газовая фаза насыщаются продуктами распада, которые могут выступать в качестве дополнительных окислителей, усиливая агрессивность среды. Предполагается изучить влияние искусственно вводимых добавок имитаторов продуктов деления отработавшего ядерного топлива (трихлоридов церия и неодима) и кислородсодержащих соединений (оксид лития) в расплавленный электролит и кислорода в газовую фазу на механизм коррозии конструкционных материалов на основве никеля. Подобных исследований в литературе не обнаружено, а имеющиеся данные по коррозии металлических материалов в расплавленных солях разрозненны и недостаточны. В ходе выполнения проекта будут получены новые фундаментальные систематизированные и достоверные, за счет аттестации материалов и методик, научные данные о высокотемпературном коррозионно-электрохимическом поведении никеля и его сплавов в расплавленных хлоридах щелочных металлов. Будет исследовано влияние содержания оксида лития (от 0 до 5 мол.%), трихлоридов церия и неодима (от 0 до 5 мол.% ) на скорость коррозии, потенциал и ток коррозии, морфологию продуктов коррозии никеля и его сплавов (никель-хром, никель-титан) в расплаве хлоридов лития и калия при 773 и 923 К (температурах предполагаемых пирохимических технологических операций). Будет определено влияние содержания кислорода (газовая смесь 50 Ar-50 O2) в атмосфере над расплавом и температуры на весовой и глубинный показатель коррозии. Экспериментальные результаты взаимодействия конструкционных материалов сложного состава с расплавом хлоридов лития и калия, в зависимости от состава газовой и солевой фазы, будут сопоставлены с расчетными характеристиками, полученными методом термодинамического моделирования (величина изобарно-изотермического потенциала возможных реакций, состав системы в точке равновесия, глубина протекания возможных реакций) и квантово-механическими расчетами. Будет разработан подход к выявлению устойчивости комплексов d-элементов (никеля, хрома, титана) в расплавах LiCl-KCl в зависимости от температуры расплава, основанный на квантово-механических расчетах энергий связи и геометрии группировок, что в сочетании с металлографическими и физико-химическими методами анализа позволит предложить сообразный механизм коррозии никеля и сплавов на его основе в расплавленных солях, содержащих имитаторы продуктов деления отработавшего ядерного топлива и продуктов электрохимических воздействий (кислородсодержащие соединения, в первую очередь оксид лития). Предлагаемая в проекте принципиально новая методология изучения влияния состава солевой и газовой фазы на химическую стойкость материалов позволит существенно снизить коррозионные потери металлических материалов. На основании понимания механизма коррозионного разрушения металлических материалов в расплавленных солях будут рекомендованы составы защитных покрытий и другие способы защиты от коррозии в исследуемых агрессивных солевых средах.
EstadoActivo
Fecha de inicio / finalización efectiva01/09/202030/09/2022

GRNTI

  • 31.15.23

Type of Financial Sources

  • RFFI

UrFU Research Division section that handles this grant (Kuibyshev, Mira)

  • Mira Research Division