Abstract
Актуальность исследования обусловлена перспективой создания казахстанского высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, в котором будет применен новый набор реакторных графитов и пиролитических углеродных покрытий элементов топлива. На топливных элементах реактора будут использованы покрытия из карбида кремния (SiC) поверх графитой или пироуглеродной оcновы. Цель: определить скорость и особенности протекания высокотемпературной коррозии реакторного графита с SiC-покрытием в диапазоне температур от 750 до 1400 °С при начальном давлении паров воды в камере 100 Па. Объект: изотропный мелкозернистый графит марки IG-110 с защитным SiC-покрытием толщиной 200 мк. Методы: десорбция продуктов коррозии с поверхности и объема образца в присутствии паров воды при различных исследуемых температурах, масс-спектрометрическая регистрация состава газов в рабочей камере, микроструктурные исследования, Рамановская спектроскопия, энерго-дисперсная рентгеновская спектроскопия. Результаты. Установлено, что реакция SiC-покрытия с водяным паром при давлении 100 Па и выше происходит с образованием защитного слоя аморфного диоксида кремния SiO2 (пассивное окисление SiC). Коррозия SiC в парах воды при температурах 1100–1400 С происходит на порядок интенсивнее, чем при 750–900 °С. Разработана модель для аналитического описания результатов экспериментов и рассчитаны значения скорости реакции водяного пара с покрытием SiC при температурах 1400, 1300, 1200, 1100 и 1000 С. Анализ изменения микроструктуры образцов после коррозионного эксперимента свидетельствует об образовании на поверхности карбида кремния защитного слоя SiO2, характерного для механизма пассивного окисления SiC.. Результаты исследования позволяют заключить, что реакторный графит с SiC-покрытием обладает лучшими антикоррозионными свойствами по сравнению с чистым графитом, а SiC может быть применен для химической защиты графитовых и углеродных слоев топлива высокотемпературного газоохлаждаемого реактора.