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
来源：核动力工程杂志2021年第5期北京时间：
作者：郑伟, 李昊翔, 银华强, 何学东, 王秋豪, 马涛
单位：清华大学核能与新能源技术研究院，北京，100084；
摘要：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CH<sub>4</sub>与H<sub>2</sub>O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。
关键词：高温气冷堆（HTGR）, 高温合金, 腐蚀, 脱碳, 渗碳
基金资助：国家自然科学基金（11875176）；国家重大科技专项经费项目（ZX069）
