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2011年中国科学院上海应用物理研究所,承担并启动了中科院战略先导科技专项—钍基熔盐堆核能系统(TMSR),确定FLiNaK [46.5%LiF-11.5%NaF-42%KF (mol%)]为氟化盐固态堆(SFR)的二回路冷却剂。其准确可靠的物性不仅是热工、水力和堆芯设计的参考依据,且关系着整个反应堆的运行安全。基于此,本文采用实验测量与相图计算相结合的方法,评估了反应堆主要腐蚀产物CrF3对FLiNaK熔盐热物性与堆候选结构材料相容性的影响。本文利用熔盐部特别研制的高温真空烧结炉,制备了溶解有不同质量(1000-6000ppm)CrF3的FLiNaK熔盐。探讨了反应时间、反应温度与坩埚类型对制备四元熔盐的影响规律。研究确认在静态实验条件下,制备溶解有6000ppm CrF3的FLiNaK最优条件是800℃、50hr。使用差示扫描量热仪(DSC404F3,NETZSCH)、激光闪光导热仪(LFA1000,LINSEIS)、密度综合分析仪,分别研究了6000ppm CrF3对FLiNaK熔盐熔点、焓变、比热(固态与液态)、热扩散系数(固态与液态)、密度的影响。实验结论是:除了固态热扩散系数外,在实验允许误差范围内,即使FLiNaK熔盐中CrF3的含量达6000ppm,FLiNaK热物性没有发生明显变化。为了从理论上研究CrF3对FLiNaK熔盐热物性的影响,本文在CALPHAD框架下利用缔合物模型对MF-CrF3(M=Li、Na、K)体系进行优化,结合文献中LiF-NaF、LiF-KF、NaF-KF优化参数,采用Muggianu对称熔体模型直接外推,建立了LiF-NaF-KF-CrF3四元系熔盐数据库,并推算出CrF3在FLiNaK熔盐中的可能溶解度。考虑到体系中Na3CrF6的生成动力学,本文计算的CrF3在FLiNaK熔盐中溶解度与ORNL报道值吻合。本文还通过热力学理论计算、扫描电镜(SEM,LECO1530VP)、上海同步辐射X射线衍射仪(XRD)、拉曼(Raman)、激光闪光导热仪(LFA)等实验手段,研究了FLiNaK、含有4000ppm CrF3的FLiNaK熔盐分别与316LNSS、Hastelloy-N与石墨的相互作用。发现在700℃、1000hr的静态实验条件下,4000ppm CrF3会加速316LNSS与Hastelloy-N合金的腐蚀,导致其表面元素Cr的失去。但在实验允许误差范围内,4000ppm CrF3对石墨的影响可以忽略。本论文研究结果,为评估二回路冷却剂FLiNaK与堆候选材料的相容性提供了理论参考。