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Enregistrement W7055282632

Copper Corrosion Dynamics under Deep Geologic Repository Conditions

2021· article· en· W7055282632 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueScholarship@Western (Western University) · 2021
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueMagnetic confinement fusion research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCorrosionCopperErosion corrosion of copper water tubesCoatingCarbon steelFlux (metallurgy)Spent nuclear fuel
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Canada’s plan for the permanent disposal of spent nuclear fuel involves a multiple-barrier system contained within a deep geologic repository (DGR). The key engineered barrier is the used fuel container (UFC), which is a copper-coated carbon steel vessel. The environments to which the copper coating will be exposed in the DGR are very different from those commonly encountered in copper corrosion studies. The copper (Cu) will be in contact with thin stagnant layers of water, and the corrosion system will be exposed to a continuous flux of γ-radiation. In the presence of γ-radiation, water and humid air decompose to redox-active species such as H2O2 andHNO3, which make the corrosion system more complex. Therefore, predicting the corrosion rate of Cu in the DGR and over long timescales is challenging.\nCorrosion involves many electrochemical and chemical reactions that are coupled with interfacial transfer and solution transport of metal cations. The initial soluble corrosion products will accumulate with time, and the reactions and transport of the initial and intermediate corrosion products will provide routes for developing strong systemic feedback, which can induce autocatalytic reaction cycles. Hence, the overall corrosion rate is not expected to have a simple dependence on solution parameters, as would be predicted using linear chemical dynamics. This makes it difficult to apply existing corrosion models to predict the corrosion rate of copper in the environments anticipated in the DGR. Consequently, in order to develop a corrosion model that can be used to predict the long-term integrity of the UFC with confidence, it is critical to identify and decouple the key elementary processes controlling the overall rate.\nIn this thesis, systematic studies were conducted to decouple the effects of solution parameters on the Cu corrosion dynamics. The parameters investigated were pH, oxidant concentration, type of anion (e.g., SO42- and NO3-), and solution layer thickness (dsol), in the presence and absence of γ-radiation. A combination of coupon exposure tests and electrochemical measurements, along with post-test analyses, were performed to extract the rate parameters required for a predictive model. In this work, the bulk solution properties (dissolved copper and pH change) and the average chemical behaviour in the interfacial region (morphology/composition of the corroded surface) were simultaneously measured in order to investigate the copper corrosion dynamics.\nThis work has demonstrated that Cu corrosion progresses through different dynamic stages, and the key rate-determining steps have been identified for each stage. Stage 1 involves the oxidation of Cu0(m) (bound to the bulk metal) to solvated Cu2+(solv) in the interfacial region, followed by transport of Cu2+(solv) from the interfacial region to the bulk solution. When the bulk concentration of Cu2+(solv) approaches the solubility limit of Cu(OH)2, transport of Cu2+(solv) is significantly impeded, and hydrolysis occurs, accelerating the formation and precipitation of a Cu(OH)2 hydrogel. In Stage 2, the reduction of CuII species (Cu2+(solv) and Cu(OH)2) to CuI species (Cu+(solv) and Cu(OH)) in the hydrogel can be coupled with the oxidation of Cu0. The CuI species thus produced in the hydrogel layer then precipitate and grow as Cu2O crystals. Cuprous oxide crystal growth occurs via a redox-assisted Ostwald ripening process via coupling of the redox reactions of the redox active species (H2O2 and NO3-/NO2- redox pair) with the Cu0, CuI and CuII species. In Stage 3, the growth of thermodynamically more stable cupric-hydroxide-anion (CuII-OH-X) salt crystals occurs at the expense of Cu2O crystals.\nThe corrosion mechanism proposed in this thesis can successfully explain the effect of solution parameters on the overall corrosion rate. The solution parameters affect the rates of progression through the individual stages and the overall corrosion rates within the individual stages. From these time-dependent studies, the metal oxidation rate parameters required for model development can be extracted. This study is a step towards developing a high-fidelity corrosion model.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,123
Score d'incertitude au seuil0,245

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,047
Tête enseignante GPT0,303
Écart entre enseignants0,255 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
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