PofoliaPofolia ile paylaşıldı

International Journal of Hydrogen Energy· 2026Q1

Al2O3/SiO2/Cr2O3/CaO Kompozit Kaplamanın Nükleer Reaktörlerde Trityum Geçirgenliğini Önemli Ölçüde Azaltması

Microstructural evolution and deuterium permeation resistance of an Al2O3/SiO2/Cr2O3/CaO composite coating on 304 stainless steel under high-temperature permeation conditions

Junkang Yang, Xiaoqiang Chen, Shengqing Wang, Yingwu Jiang ve diğerleri

Kısa özet

304 paslanmaz çelik üzerine uygulanan Al2O3/SiO2/Cr2O3/CaO kompozit kaplama, 650°C'de üç ila dört kat büyüklük mertebesinde bir döteryum geçirgenlik azaltma faktörü (PRF) elde ederek, 500°C'deki başlangıç PRF'sini iki kat büyüklük mertebesinde önemli ölçüde aşmıştır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Trityum geçiş direncini sağlamak için 304 paslanmaz çelik üzerine Al2O3/SiO2/Cr2O3/CaO kompozit kaplama üretilmiştir.
  • Kaplama, 500°C'de başlangıç PRF'si 10^2 iken, yüksek sıcaklık döteryum geçişi sonrası 650°C'de >10^4 PRF'ye ulaşmıştır.
  • Mikroyapısal analizler, geçiş sonrası tane irileşmesi (35.4 nm'den 57.2 nm'ye) ve iyileşmiş kaplama yoğunlaşması ile arayüzey bağlanmasını ortaya koymuştur.
  • Kaplama, 50 termal çevrim sonrası sağlam kalarak iyi bir termal şok direnci göstermiştir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

To address radioactive safety risks caused by tritium permeation in liquid metal-cooled fast reactors, an Al 2 O 3 /SiO 2 /Cr 2 O 3 /CaO composite tritium permeation barrier coating was fabricated on the surface of 304 stainless steel by a slurry method combined with high-temperature sintering. Surface structural characteristics of the coating were systematically investigated. The chemical composition, phase structure, and micro-morphology of the coating were analyzed using XPS, XRD, SEM-EDS, and its tritium permeation resistance was evaluated through deuterium gas-phase permeation experiments. The results show that the coating was mainly composed of α- Al 2 O 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , and CaO, and exhibited continuous coverage on the substrate. The coating achieved an initial permeation reduction factor of two orders of magnitude at 500 °C. After high-temperature deuterium permeation, the PRF increased to three to four orders of magnitude, with a maximum value exceeding 13,000 at 650 °C. XRD analysis indicated that the characteristic crystallite size increased from approximately 35.4 nm before permeation to 57.2 nm after high-temperature deuterium permeation, suggesting grain coarsening during the experiment. TEM observations provided additional local morphological evidence for structural evolution of the coating. Cross-sectional SEM observations further indicated a more compact coating structure and improved interfacial bonding after high-temperature deuterium permeation. The enhanced deuterium permeation resistance is therefore interpreted as the combined result of high-temperature-induced microstructural evolution, including crystallite/grain coarsening, coating densification or re-sintering, partial reduction of pores and micro-defects, and the improved coating/substrate interfacial bonding. After 50 thermal cycles at 600 °C, the coating remained intact without obvious cracking or spallation, demonstrating good thermal shock resistance. These findings provide useful guidance for the development of oxide composite coatings for hydrogen isotope permeation mitigation.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. International Journal of Hydrogen Energy, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Metaller ve Alaşımlar

Metals and AlloysMaterials Science