压水堆一回路中Zn 离子抑制镍合金腐蚀机理的半导体电化学研究

向一回路冷却剂中注入微量Zn 离子是压水反应堆通过抑制金属腐蚀来抑制职业辐射照射的有效措施。镍合金是压水反应堆一回路的主要结构材料，其耐蚀性能与其氧化膜的半导体性质有很大关系。在压水反应堆水化学条件下Zn 离子可以进入氧化膜替代Co-60 等并使氧化膜变的更加致密，但对于Zn 离子使氧化膜更加致密的机理研究还不够深入。本项研究从半导体电化学的角度研究Zn 离子对镍合金氧化膜的半导体性质、耐腐蚀性能的影响，通过对氧化膜的表面分析、显微组织观察、光电流响应和交流阻抗测量和光电流暂态响应的定量解析与理论分析等研究Zn离子对氧化膜成分、晶体结构、能带结构、载流子浓度、生长动力学、腐蚀行为等的影响，对阐明Zn 离子抑制金属腐蚀的半导体电化学机理、揭示氧化膜的半导体性质与材料耐腐蚀性能的关系具有重要意义。

围绕Zn2+对高温高压水中镍合金耐腐蚀性能影响的机理从半导体电化学的角度分别从高温高压水中Zn2+对镍合金表面氧化膜结构、成分及半导体性质的影响、暂态光电流解析的定量解析以及Zn2+对镍合金腐蚀速度的影响与氧化膜半导体性质与耐蚀性能关系等3个层面上开展了研究；建立了光电流暂态响应的定量数学模型，应用这一模型可以很好的解释暂态光电流的出现，并进行定量解析；通过对镍合金在含Zn2+的高温高压水中生成的表面氧化膜的XPS及光电流响应分析，发现了氧化膜中存在ZnO；Zn2+进入氧化膜后使氧化膜变薄，耐蚀性增强，氧化膜的平带电位负移，氧化膜中载流子浓度增大；而且，载流子浓度对阳极极化曲线上的钝化电流密度具有显著的影响，表明氧化膜中的载流子浓度是影响金属腐蚀的主要半导体性能参数之一。