Oxide film characteristics under PWR primary coolant conditions - Angkana Luttikul (Chulalongkorn University, 2010)
ในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูง การสะสมของอนุภาคออกไซด์บนผิวหน้าแลกเปลี่ยนความร้อนในแกนของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นสาเหตุให้เกิดความผิดปกติในการทำงานของแกนในเตาปฏิกรณ์ พบว่าอนุภาคของออกไซด์ส่วนใหญ่ที่สะสมบนผิวหน้าแลกเปลี่ยนความร้อนในแกนของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นนิกเกิลออกไซด์ซึ่งเกิดมาจากการกัดกร่อนของโลหะผสมนิกเกิลที่ใช้ทำเป็นท่อแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องผลิตไอน้ำ ดังนั้นท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้จึงเป็นแหล่งกำเนิดที่สำคัญของอนุภาคออกไซด์ที่จะนำไปสู่การเกิดความผิดปกติในการทำงานของแกนในเตาปฏิกรณ์ การทดลองนี้ศึกษาผลกระทบจากองค์ประกอบที่แตกต่างกันของโลหะผสมนิกเกิล, กระบวนการบำบัดโลหะด้วยความร้อน (Heat Treatment) บนโลหะผสมนิกเกิลที่แตกต่างกัน, การใช้สารละลายที่มีความเข้มข้นของโบรอนแตกต่างกัน และการเติมสารละลายสังกะสีต่อการเกิดออกไซด์ภายใต้สภาวะของน้ำหล่อเย็นในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำความดันสูง ในการทดลอง ตัวอย่างของโลหะผสมนิกเกิลที่มีองค์ประกอบต่างกัน (Alloy 600, Alloy 690 and Alloy 800), เหล็ก (304 stainless steel) และ โลหะผสมของเซอร์โคเนียม (Zircaloy-4) ได้ถูกใส่เข้าไปในภาชนะที่ทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง (Autoclave) เพื่อให้เกิดการกัดกร่อนในน้ำที่จำลองสภาวะของน้ำหล่อเย็นดังกล่าวเป็นเวลาหลายวัน หลังจากนั้นได้ทำการวิเคราะห์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนชิ้นตัวอย่างด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ทางพื้นผิวหลายประเภท ผลการศึกษาพบว่าออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนโลหะผสมนิกเกิลและบนเหล็กมีลักษณะเป็นออกไซด์สองชั้นที่ประกอบขึ้นด้วยชั้นผลึกของเหล็กออกไซด์บนชั้นของโครเมียมออกไซด์ ในขณะที่ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนโลหะผสมของเซอร์โคเนียมเป็นเซอร์โคเนียมออกไซด์เพียงชั้นเดียว ความแข็งแรงของออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนโลหะผสมนิกเกิลเพิ่มขึ้นตามปริมาณของโครเมียมที่เป็นองค์ประกอบอยู่ในโลหะผสมนิกเกิล โลหะผสมนิกเกิลที่ผ่านกระบวนการบำบัดโลหะด้วยความร้อนที่ต่างกันก่อให้เกิดออกไซด์ที่ต่างกัน อย่างไรก็ตามผลกระทบจากองค์ประกอบของโลหะผสมนิกเกิลต่อการเกิดออกไซด์บนโลหะผสมนิกเกิลเห็นได้ชัดเจนกว่าผลกระทบจากกระบวนการบำบัดโลหะด้วยความร้อน โบรอนเป็นปัจจัยสำคัญในการเกิดออกไซด์ที่แน่นและแข็งแรง นอกจากนี้ยังพบว่าการเติมสารละลายสังกะสีช่วยให้ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนโลหะผสมนิกเกิลและบนเหล็กมีความแข็งแรงมากขึ้น