压水堆（PWR）二回路凯发k8国际首页登录产物和杂质在蒸汽发生器（SG）传热管表面的沉积一直是棘手的问题。这些沉积物阻碍热传递，阻塞冷却剂流动，并形成可使凯发k8国际首页登录性杂质富集的缝隙，显著增加了传热管应力凯发k8国际首页登录开裂（SCC）敏感性。通常，在机组大修期间采取代价高昂的水力机械清洗或化学清洗去除SG污垢。近年来，在线添加聚丙烯酸（PAA）分散剂减少SG内凯发k8国际首页登录产物沉积的方法得到了显著发展。这种方法经济高效，显著提高SG排污效率。然而，目前对PAA与结构合金的相互作用机制仍不清楚，引发了核电行业对于长期应用PAA可靠性的担忧。

　　近日，我院与中国科学院金属研究所相关团队在研究PAA与800合金传热管在SG条件下的交互机制上取得重要进展，发现一定量的PAA不仅不会对800合金产生负面影响，还可以提高其耐蚀性。相关研究结果以“Elucidating the interaction mechanisms between polyacrylic acid and Alloy 800 oxide films under pressurized water reactor steam generator conditions”为题，发表在凯发k8国际首页登录领域顶级期刊《Corrosion Science》上。

　　原论文首页

　　在不同PAA添加量的模拟SG溶液中，800合金氧化膜形貌完全不同。PAA下氧化膜中并没有大尺寸多面体富Fe尖晶石，而且随着PAA含量的提高，小尺寸球形富Fe尖晶石数量明显减少（图1）.通过对氧化膜横截面进行EDS分析，发现PAA均提高了800合金内层氧化膜的Cr含量并降低了Fe含量（图2）。内层Cr含量的提高被认为提高了氧化膜氧化抗性。然而，PAA≥500 ppb引起了氧向基体的渗入（图2），损伤了基体完整性，对抗SCC性能可能有不利影响。TEM结果表明，PAA下内层氧化膜均比无PAA时的更薄，250 ppb PAA下800合金具有最薄的内层膜（图3和图4）。因此，250 ppb被认为是针对800合金的最佳PAA添加量，因为不会产生任何负面影响。研究团队以经典的电位-pH图完整地解释了不同条件下氧化膜形成机理（图5）。该工作为PAA在SG的长期添加提供了数据和理论支撑，有助于推动PAA在国内压水堆核电厂的应用。

图1. 不同PAA添加量下800合金氧化膜的SEM图像：(a₁-d₁) 分别是0、250、500和750 ppb PAA下氧化膜的低倍图像；(a₂-d₂) 分别是(a₁-d₁)中红色矩形区域的高倍图像。

　　 图2. 不同PAA添加量下800合金氧化膜截面的STEM-HADDF图像，以及相应的EDS面扫和点/线扫结果：(a) 无PAA；(b) 250 ppb；(c) 500 ppb；(d) 750 ppb。

图3. 不同PAA添加量下800合金氧化膜截面的TEM和HRTEM图像，以及相应的FFT图案：(a) 无PAA；(b) 250 ppb；(c) 500 ppb；(d) 750 ppb。

图4. 不同PAA添加量下800合金内层氧化膜的厚度。

图5. 280 ℃下Ni-Cr-Fe-H₂O体系的电位-pH图：(a) [Ni] = [Cr] = [Fe] = 1×10^-6 mol·L^-1 (未添加PAA的情况)；(b) [Ni] = [Cr] = 1×10^-6 mol·L^-1 且 [Fe] = 1×10^-8 mol·L^-1 (添加PAA的情况)。