上海交大王亚飞副教授Nature Comm发文：放射性核素示踪实现熔盐腐蚀在线监测

近日，国际著名期刊《Nature Communications》在线发表了上海交通大学核科学与工程学院王亚飞副教授课题组的研究成果“Radionuclide Tracing Based in situ Corrosion and Mass Transport Monitoring of 316L Stainless Steel in a Molten Salt Closed Loop”。该研究通过放射性核素示踪技术实现了高温熔盐回路结构材料腐蚀深度原位监测及腐蚀产物在熔盐回路中传输和沉积的实时追踪。核科学与工程学院王亚飞副教授为该论文第一作者和通讯作者，美国威斯康星大学麦迪逊分校和TerraPower公司众多研究者为文章合作作者。

高温熔盐具有运行温度高、工作压力低、传储热性能强、成本低及化学性能稳定等优点，在高温熔盐堆、乏燃料干法后处理、太阳能光热、可再生能源存储等领域得到了广泛应用。然而，高温熔盐环境结构材料腐蚀严重，已成为制约其应用前景的重要因素之一。目前，由于技术水平的限制，流动熔盐环境中材料的腐蚀机理和腐蚀产物流动机制尚未揭示。针对此问题，本研究提出了一种基于放射性核素示踪技术的原位腐蚀及腐蚀产物输运监测方法，用于研究316L不锈钢（316L SS）在NaCl-MgCl₂共晶熔盐自然循环回路中的腐蚀特性。该方法采用16MeV质子对热端管道进行回旋加速器辐照，从而在熔盐与合金界面产生放射性核素⁵¹Cr、⁵²Mn和⁵⁶Co。通过测量这些放射性核素在回路管道不同位置的放射性活度变化，实现了316L SS腐蚀侵蚀深度的原位监测以及腐蚀产物在流动NaCl-MgCl₂熔盐中传输和沉积的实时追踪。

放射性核素示踪技术用于熔盐回路在线腐蚀监测实验

熔盐回路热端处不同放射性核素在回路运行过程中活度变化情况

本工作得到了美国能源部、国家自然科学基金委等相关研究项目的资助。论文合作者还包括美国威斯康星大学麦迪逊分校Aeli Oslon, Kumar Sridharan, Jonathan W. Engle, Adrien Couet, 美国TerraPower公司Cody Falconer, Brian Kelleher, Ivan Mitchell以及复旦大学张宏亮教授。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47259-8