前兩天瀚海狼山（匈奴狼山）的推文中曾經(jīng)談到過(guò)，核潛艇和核電站的壓水堆都會(huì)產(chǎn)生一些危險(xiǎn)性很高的氫氣。因此都需要定期的除氫。而壓水堆產(chǎn)生氫氣的一個(gè)重要的根源就是包裹核燃料的鋯錫合金，會(huì)和冷卻劑發(fā)生鋯水反應(yīng)。這在一回路直接用水做冷卻劑的反應(yīng)堆中更明顯，這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣。那么問(wèn)題也就來(lái)了，既然用鋯合金當(dāng)鈾燃料塊的包裹外殼有這樣危險(xiǎn)的副作用。為何不直接讓燃料塊接觸高壓水，這樣不是方便快捷又安全了嗎？實(shí)際上這么做更不行。原因居然是高溫水可以直接腐蝕鈾燃料，而導(dǎo)致反應(yīng)堆出現(xiàn)更大的風(fēng)險(xiǎn)。中學(xué)時(shí)代學(xué)的知識(shí)，都知道強(qiáng)酸和強(qiáng)堿會(huì)有很強(qiáng)的腐蝕性。而純水是一種PH值基本為中性的液體，是沒(méi)有腐蝕性的。其實(shí)這種知識(shí)僅僅限于基礎(chǔ)性的化學(xué)常識(shí)。

一旦到了高溫高壓的核反應(yīng)堆中，高溫水的腐蝕性其實(shí)是很厲害的。這里就要首先理解，什么是腐蝕性的本質(zhì)這個(gè)問(wèn)題。腐蝕性說(shuō)到底，是指金屬與環(huán)境間的物理和化學(xué)相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導(dǎo)致金屬內(nèi)環(huán)境及其構(gòu)成系統(tǒng)受到損傷的現(xiàn)象。腐蝕可分為濕腐蝕和干腐蝕兩類(lèi)。腐蝕其實(shí)是一種物理電化學(xué)變化，腐蝕分很多情況，如硫酸的是將被腐蝕物體中的氫原子和氧原子以2:1的比例脫出，因水H?O的分子中H、O的比例恰恰為2:1，故硫酸的腐蝕性又稱(chēng)脫水性。實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的腐蝕性物質(zhì)有硫酸、硝酸、氫氯酸、氫溴酸、氫碘酸、高氯酸等；還有由1體積的濃硝酸和3體積的濃鹽酸混合而成的王水等最強(qiáng)酸性腐蝕液體，連黃金都可以被王水完全腐蝕消失。還有NaOH等堿性腐蝕品，這些物質(zhì)都十分危險(xiǎn)，接觸時(shí)必須注意保護(hù)措施！

腐蝕的類(lèi)型可分為濕腐蝕和干腐蝕兩類(lèi) 。濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕，干腐蝕則指在無(wú)液態(tài)水存在下的干氣體中的腐蝕。由于大氣中普遍含有水，化工生產(chǎn)中也經(jīng)常處理各種水溶液，因此濕腐蝕是最常見(jiàn)的，但高溫操作時(shí)干腐蝕造成的危害也不容忽視。金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學(xué)反應(yīng)。在金屬表面形成一個(gè)陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)隔離的腐蝕電池，金屬在溶液中失去電子，變成帶正電的離子，這是一個(gè)氧化過(guò)程即陽(yáng)極過(guò)程。與此同時(shí)在接觸水溶液的金屬表面，電子有大量機(jī)會(huì)被溶液中的某種物質(zhì)中和。中和電子的過(guò)程是還原過(guò)程，即陰極過(guò)程。隨著腐蝕過(guò)程的進(jìn)行，在多數(shù)情況下，陰極或陽(yáng)極過(guò)程會(huì)受到阻滯而變慢，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為極化，金屬的腐蝕隨極化而減緩。由此可見(jiàn)，水在大多數(shù)情況下，會(huì)扮演濕腐蝕中“中介角色”。比如純硫酸，沒(méi)有水參與，腐蝕性反倒會(huì)下降。

而純水本身，在高溫高壓下，卻可以直接腐蝕金屬，也具備了強(qiáng)腐蝕性。這是多數(shù)課本都沒(méi)講到的。而包裹核燃料的鋯錫合金，具有良好的耐高溫水腐蝕性能，是壓水堆燃料元件這一核心部件的包殼材料。在民用核電站和核潛艇上都要用到。由于鋯合金和水是不斷反應(yīng)消耗的，因此一個(gè)100萬(wàn)千瓦的核電站機(jī)組，18個(gè)月內(nèi)就要消耗20噸的鋯錫合金。目前誰(shuí)誰(shuí)家已經(jīng)基本解決了鋯合金進(jìn)口替代的問(wèn)題，這也是相當(dāng)大的技術(shù)進(jìn)步。