熔鹽核反應(yīng)堆(Molten Salt Reactor,簡(jiǎn)稱MSR)具有可以在高溫下工作、熱效率更高、無(wú)溫室氣體排放、安全性好的特點(diǎn)。熔鹽堆使用氟化物熔鹽作為核燃料載體和冷卻劑,其獨(dú)特的熱物理化學(xué)性質(zhì)使得MSR在中子經(jīng)濟(jì)性、固有安全性和放射性廢物處理等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。FLiNaK中的氧對(duì)管道材料腐蝕影響很大,還會(huì)形成沉淀,造成燃料回路局部過熱產(chǎn)生安全隱患。針對(duì)FLiNaK鹽脫氧的國(guó)際難題,本論文首次提出利用二氧化錫高溫電子導(dǎo)電性,將其作電化學(xué)脫氧陽(yáng)極;利用氧化鋯固體電解質(zhì)管高溫氧離子的傳導(dǎo)能力和低熔點(diǎn)金屬對(duì)氧的親和力,以鋅鎂、鋁鎂、鋅作脫氧劑,與Zr02(Y203)固體電解質(zhì)管組成固體電解質(zhì)管-活潑金屬?gòu)?fù)合陽(yáng)極,對(duì)上述電化學(xué)脫氧陽(yáng)極進(jìn)行研究。通過對(duì)二氧化錫陽(yáng)極電場(chǎng)和無(wú)電場(chǎng)作用下的FLiNaK熔鹽腐蝕研究發(fā)現(xiàn),二氧化錫電化學(xué)脫氧陽(yáng)極耐FLiNaK熔鹽腐蝕能力較強(qiáng);腐蝕以NaF為主;電場(chǎng)作用下可持續(xù)55h以上,但脫氧電流效率相對(duì)低。通過對(duì)在電場(chǎng)作用下,三種氧化鋯固體電解質(zhì)管-活潑金屬?gòu)?fù)合電化學(xué)脫氧陽(yáng)極的研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合電極脫氧電流效率相對(duì)較高,可將熔鹽中氧含量降到108ppm;鋁鎂復(fù)合陽(yáng)極脫氧效果較差;鋅復(fù)合陽(yáng)極脫氧效果好但壽命低;鋅鎂復(fù)合陽(yáng)極脫氧效果好,且壽命較長(zhǎng)。氧化鋯耐FLiNaK熔鹽腐蝕能力較差。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL44
【部分圖文】：

物理化學(xué)性質(zhì)；ＵＦ４和ＰｕＦ３為裂變?nèi)剂�，產(chǎn)生熱量和中子；ＴｈＦ４和ＵＦ４為增殖燃料，??吸收中子產(chǎn)生新的裂變?nèi)剂希栈颍校�，在線萃取處理后重新進(jìn)入反應(yīng)循環(huán)，熔鹽堆示意??圖如圖１．１。由于燃料的直接熱交換方式使其具備可以小型化的優(yōu)勢(shì)，從而具有為艦船??和航空器上提供動(dòng)力的光明前景［５，６］。??－２－??

?＾ｌｉ＾ｆ?？??哪??圖１．１熔鹽堆示意圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｌｔｅｎ?ｓａｌｔ?ｐｉｌｅ??１．２．１飛行器反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)??對(duì)溶鹽堆的集中研宄始于美國(guó)飛行器反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)［ＵＳ?Ａｉｒｃｒａｆｔ?Ｒｅａｃｔｏｒ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，??ＡＲＥ］。ＡＲＥ是一個(gè)２．５ＭＷ熱功率的核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)，旨在使核反應(yīng)堆達(dá)到可作為核動(dòng)??力轟炸機(jī)引擎的高功率密度該計(jì)劃促成了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中的三個(gè)引擎測(cè)試實(shí)驗(yàn)統(tǒng)稱??為熱轉(zhuǎn)移反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)：ＨＴＲＥ－１、ＨＴＲＥ－２和ＨＴＲＥ－３。其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)用熔融氟鹽??ＮａＦ－ＺｒＦ４－ＵＦ４?（摩爾百分比為５３－４１－６）作為燃料，用氧化鈹（ＢｅＯ）作為慢化劑，用液??態(tài)鈉作為二次冷卻劑［ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｃｏｏｌａｎｔ］，峰值溫度為８６０°Ｃ。它在１９５４年連續(xù)運(yùn)行１０００??小時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)和管道采用的是鉻鎳鐵６００合金［８］。??１．２．２熔鹽堆實(shí)驗(yàn)??在２０世紀(jì)６０年代，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室［Ｏａｋ?Ｒｉｄｇｅ?Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，簡(jiǎn)稱ＯＲＮＬ］??在熔鹽堆研究中居于領(lǐng)先

２．１．２?Ｚｒ〇２（Ｙ２０３）固體電解質(zhì)管作陽(yáng)極實(shí)驗(yàn)原理??實(shí)驗(yàn)采用Ｚｒ０２（Ｙ２０３）固體電解質(zhì)管，以金屬脫氧劑為陽(yáng)極、鎳坩堝為陰極組裝熔鹽??電脫氧裝置，如圖２．２所示。??１??鐵鉻鋁絲??Ｚ氧化鋁粉末??高溫導(dǎo)線＼＾＿＾??氧化結(jié)管??ｎ?彳金屬説氧劑??鎳坩堝＼國(guó)??＼?：：：夢(mèng)?＾ＬｉＸａＫｔＳＳ；??圖２．２熔鹽電脫氧裝置示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏ－ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｆｏｒ?ｍｏｌｔｅｎ?ｓａｌｔ??以Ｚｒ０２（Ｙ２０３）固體電解質(zhì)管作陽(yáng)極，熔鹽電脫氧過程中會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)：??陰極反應(yīng)：??Ｍｅ２＋＋２ｅ—＞Ｍｅ??（０）＋２ｅ—〇２－??陽(yáng)極反應(yīng)：??０２－－２ｅ—［０］??［０］＋Ｍｅ—＾ＭｅＯ??２．２實(shí)驗(yàn)方法及原料??２．２．１主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備??實(shí)驗(yàn)中所用的主要設(shè)備如表２．１。??－１４－??
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本文編號(hào)：2870037