辐射缓解熔盐堆中的腐蚀：核能的新希望

高温和电离辐射在核反应堆内部创造了极具腐蚀性的环境。为了设计持久耐用的反应堆，科学家必须了解辐射引起的化学反应如何影响结构材料。美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室和爱达荷国家实验室的化学家最近进行了一系列实验，表明辐射引起的反应可能有助于缓解新型熔盐冷却反应堆中反应堆金属的腐蚀。他们的研究结果发表在《物理化学化学物理》杂志上。 布鲁克海文实验室的杰出化学家、该研究的负责人詹姆斯·威沙特解释说：“熔盐堆是一种新兴技术，可用于更安全、可扩展的核能生产。与传统的水冷反应堆技术相比，这些先进的反应堆可以在更高、更高效的温度下运行，同时保持相对的环境压力。” 与水冷反应堆不同，熔盐堆使用完全由带正电和带负电的离子组成的冷却剂，这些离子仅在高温下保持液态。这类似于融化食盐晶体，直到它们流动，而无需添加任何其他液体。 科学家们特别关注跟踪铬，铬是熔盐核反应堆金属合金中常见的成分。当铬溶解到熔盐中时，其某些化学形式会加速腐蚀过程，从而损害反应堆的结构完整性和性能。铬离子氧化态的分布——这些离子有多少电子空位可用于化学反应——可能是决定是否发生腐蚀的因素。 威沙特和他的合作者利用设备测量了两种类型的铬离子与熔盐中辐射产生的活性物质的反应速率和温度依赖性。“我们的分析表明，辐射在熔盐环境中的净效应是促进腐蚀性Cr3+转化为腐蚀性较低的Cr2+，”威沙特说。 这项研究是能源部科学办公室于2018年在布鲁克海文国家实验室建立的极端环境熔盐能源前沿研究中心的研究成果，旨在探索熔盐在核环境中的基本特性和潜在应用。