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研究发现材料玻璃陶瓷和不锈钢相互作用加速腐蚀李蕴

2022-08-29 17:08:07

研究发现材料-玻璃，陶瓷和不锈钢-相互作用加速腐蚀

新的研究表明，美国和其他国家计划用来储存高水平核废料的材料，由于这些材料之间的相互作用方式，其降解速度可能比以前任何人都知道的更快。

今天发表在《自然材料》杂志上的这项发现表明，核废料储存材料的腐蚀加速是由于核废料溶液化学性质的变化，以及由于这些材料之间相互作用的方式。

该研究的主要作者，俄亥俄州立大学核废料形式和容器性能与设计中心副主任郭小雷说：“这表明当前的模型可能不足以安全地存储这种废料”工程学院。“这表明我们需要开发一种用于存储核废料的新模型。”

该小组的研究重点是用于高级别核废料的存储材料，这是过去核武器生产的遗产。废物具有高放射性。尽管某些类型的废物的半衰期约为30年，但其他一些废物的半衰期可能长达数万年。放射性元素的半衰期是一半材料腐烂所需的时间。

美国目前没有该废物的处置场。根据美国总问责办公室的说法，它通常存储在生产它的工厂附近。内华达州的丝兰山已经提出了一个永久性地点，尽管计划已经停滞了。世界各国都在讨论处理核废料的最佳方法。只有一个芬兰已开始建设一个长期存放高水平核废料的仓库。

但是，全球高级国防废物处置和存储的长期计划在很大程度上是相同的。它涉及将核废料与其他材料混合以形成玻璃或陶瓷，然后将那些具有放射性的玻璃或陶瓷碎片包裹在金属罐中。然后将这些罐子埋在地下的深处以隔离它。

在这项研究中，研究人员发现，当玻璃和陶瓷暴露于水性环境中时，它们会与不锈钢发生相互作用，从而加速腐蚀，特别是对持有核废料的玻璃和陶瓷材料的腐蚀。

该研究定性地测量了存储材料的加速腐蚀与自然腐蚀之间的差异。郭称它为“严重”。

他说：“在现实生活中，玻璃或陶瓷废料形式将与不锈钢罐紧密接触。在特定条件下，不锈钢的腐蚀会变得疯狂。” “它创造了一种超级腐蚀性的环境，可以腐蚀周围的材料。”

为了分析腐蚀，研究小组将玻璃或陶瓷的“废物形式”压在不锈钢上，并在模拟尤卡山的条件下将其浸入溶液中长达30天，拟议的核废料处置库。

这些研究表明，当玻璃和不锈钢相互挤压时，不锈钢腐蚀“严重”且“局部化”。研究人员还注意到与不锈钢接触的玻璃部件出现裂纹和腐蚀加剧。

问题的一部分在于元素周期表。不锈钢主要由铁与其他元素混合而成，包括镍和铬。铁对硅具有化学亲和力，而硅是玻璃的关键元素。

实验还表明，当陶瓷在模仿尤卡山下的不锈钢的条件下被压在不锈钢上时，陶瓷和不锈钢都以“严重局部化”的方式腐蚀。