基于四步反应模型的石墨氧化腐蚀研究

来源：核动力工程杂志2025年第1期北京时间：

作者：申腾, 王城喻, 郭少强, 贺楷

单位：1.中国核电工程有限公司，北京，100084；2.西安交通大学核科学与核技术学院，西安，710049；3.上海交通大学机械与动力工程学院，上海，200240；

摘要：为了建立气冷微堆堆芯石墨与氧气的腐蚀反应分析方法，本文基于Arrhenius反应式建立石墨氧化腐蚀的四步反应模型。模型的四步反应分别代表石墨与氧气在反应过程中可能发生的4种化学反应，并增加了反应活性面积以模拟失重率对腐蚀速率的影响。通过开展基于气体浓度法的石墨氧化腐蚀实验，得到500~1100℃下不同流量和不同氧气浓度的石墨氧化腐蚀速率，实验数据分别用于腐蚀参数拟合和模型验证。建模及验证分析结果表明，所拟合的四步反应模型能够适用于石墨氧化腐蚀速率的计算分析并能够区分反应产物，且模型反应活性面积的增加更有利于准确预测高失重下的氧化腐蚀速率。

关键词：石墨, 氧化, 活化能, 实验, 反应模型