[发明专利]用于模拟高放废物处置金属罐腐蚀环境和行为的方法

说明书

本发明属于辐照环境下金属腐蚀领域，具体涉及一种用于模拟高放废物处置金属罐腐蚀环境和行为的方法。该方法采用石墨为承载容器，并进行密封处理；先装入一部分膨润土，再将测试金属片试样平行插入容器卡槽中，使膨润土和金属片紧密接触，进行缝隙密封，露出金属片试样表面，先加热然后装置置于钴源γ射线辐照环境下辐照；将辐照之后的样品取出，用扫描电镜观察去除腐蚀产物膜前后的样品形貌，获得腐蚀产物成分信息，利用腐蚀失重法计算高温环境中的腐蚀速率。本发明为研究高放废物地质处置实验室条件下的实验提供了可靠的实验方法和可行的样品承载容器。方法较全面的对高放废物处置罐金属所处的环境进行了模拟，其实验结果具有一定参考价值。

技术领域

本发明属于辐照环境下金属腐蚀领域，具体涉及一种用于模拟高放废物处置金属罐腐蚀环境和行为的方法。

背景技术

目前，国内研究辐照对钢腐蚀行为影响的报道较少，对研究钢在膨润土和辐照共同作用下的腐蚀行为的研究更是非常少。调查国外高放废物处置方法发现，较为系统且成熟的是日本采用的利用压实膨润土包裹高放废物处置罐的方法，且我国也正在研究利用该技术。影响金属腐蚀的因素有很多，高放废物处置罐体金属的腐蚀环境则更为复杂，要面对内部高剂量的辐射、外部水环境以及膨润土吸水导致的土的膨胀力影响。

另外，目前在进行辐照相关实验时多使用有铅板夹层的金属容器，这种金属容器虽然可以对某些种类的辐照起到一定的屏蔽作用，但是在腐蚀实验研究过程中碳钢容器自身的腐蚀、不锈钢容器高昂的造价以及点蚀破坏的风险等等因素使得金属材料不适宜在此应用，而且由于铅有一定的毒性，且铅质地较软，不可能单独作为结构件使用；混凝土可以对辐照有屏蔽作用，但需要较大量混凝土才能实现，实验装置会略显笨重；另外高分子材料耐辐照老化性能不尽如人意；所以权衡利弊，急需选择合适容器作为承载容器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种实验方法较好较全面的对高放废物处置罐金属所处的环境进行了模拟，其实验结果具有一定参考价值的用于模拟高放废物处置金属罐腐蚀环境和行为的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于模拟高放废物处置金属罐腐蚀环境和行为的实验方法及石墨承载容器的制备方法，主要包括以下步骤：

步骤1：首先按照预设尺寸设计制作承载容器，并对承载容器进行预处理，并烘干；

步骤2：在步骤1处理后的承载容器进行密封处理；

步骤3：将湿度为10-20%的膨润土装入经过步骤2处理后的承载容器中，装满并压实；

步骤4：将尺寸与承载容器的卡槽配合的多种测试金属片试样平行插入承载容器的卡槽中，使膨润土和金属片的表面紧密接触；

步骤5：将待测试样和卡槽之间的缝隙密封,得到样品；

步骤6：将加热装置用保温层包裹，中部倒入导热介质，将步骤5制得的至少一个样品插入导热介质中，露出金属片表面，加热至85-95℃温度；

步骤7：将步骤6加热后的装置置于钴源γ射线辐照环境下辐照，辐照剂量率为1.8-2.2kGy/h，辐照总剂量为2.8-3.2MGy，样品平行于放射源放置，辐照时间为28-32天；

步骤8：将辐照之后的样品取出，用扫描电镜观察去除腐蚀产物膜前后的样品形貌，用EDS能谱仪获得腐蚀产物成分方面的信息，利用腐蚀失重法计算样品在高温环境中的腐蚀速率。

进一步，该方法还包括以下步骤:

对比样品的制备. 先将一部分湿度为10-20%的膨润土压入承载容器，随后将另一组尺寸与承载容器中空部分配合的测试金属片试样放入中空部分与下层土膨润土压实，随后将剩下的膨润土倒入承载容器中并压实，使得测试金属片试样位置处在两层膨润土之间，得到对比样品；