这篇学术文献是原始研究的报告（类型a）。以下是基于文献内容生成的综合报告。
本研究的主要作者为J. Jayaraj、D. Nanda Gopala Krishna、C. Mallika和U. Kamachi Mudali。作者所属机构为印度Indira Gandhi Centre for Atomic Research (IGCAR)的Corrosion Science and Technology Division以及Materials Chemistry & Metal Fuel Cycle Group。本研究发表于期刊《Trans Indian Inst Met (2018)》，第71卷第3期，并于2017年6月30日在线发表。
本研究主要聚焦于核燃料后处理领域中锆金属（Zirconium）的腐蚀行为研究，尤其是在高浓度硝酸（Nitric Acid, HNO3）介质中添加氟离子对锆腐蚀行为的影响。锆及其合金由于具有优良的抗腐蚀性能，常被用于高温硝酸体系，例如法国La Hague后处理厂的蒸发器材质和溶解器容器。然在添加氟离子的环境中，这些材料可能发生强烈的腐蚀，以适应处理钚（Pu）富集的混合氧化核燃料。虽然现有研究对锆在氢氟酸（Hydrofluoric Acid, HF）以及HNO3与HF混合溶液中的溶解行为有所探讨，但关于在特定条件下锆的电化学行为及氧化膜特性的研究仍较为有限。
研究的目标是系统分析商业纯锆R60702（简称Zr-702）在硝酸和含有氟离子的硝酸溶液中的腐蚀行为，探究锆在对应环境中的氧化膜形成及溶解特性，并为核燃料后处理中材料的合理选用提供数据支持和理论依据。
作者选用商业纯锆Zr-702为研究对象，其成分如表1所示（主要是锆，含2.4%的Hf和微量杂质元素）。研究中，试样由轧制板加工获得，通过金刚石切割、湿法研磨（1200号硅碳砂纸）、乙醇清洗及空气干燥以获得表面一致性。实验环境为11.5 M HNO3（硝酸介质）以及11.5 M HNO3与0.05 M NaF混合的氟化硝酸介质，测试溶液由分析纯试剂与双蒸水配置而成。
研究采用了一系列电化学技术，包括开路电位（Open Circuit Potential, OCP）测试、动电位极化实验（Potentiodynamic Polarization）、恒电位电流瞬态（Potentiostatic Current Transient）测试和电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）实验。测试在三电极体系中进行，Zr-702样品为工作电极（暴露表面积为1 cm²），铂片为对电极，Ag/AgCl为参比电极。
测试温度为室温，在通气状态下完成。EIS测试涉及耐久暴露时间（2小时到240小时）的分析，为验证数据可靠性，所有EIS数据使用Kramers-Kronig变换（KKT）检查一致性。
为分析腐蚀后的样品表面特性，研究利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）观察微观形貌，并通过X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）分析表面化学组成。XPS测试配备特定能量的X射线源，并使用先进的数据处理算法进行背景校正和谱线拟合。膜厚度信息通过氩离子溅射深度剖析技术获得，计算使用标准的溅射速率。
Zr-702在硝酸和氟化硝酸中的OCP呈现显著差异。在硝酸中，OCP随着暴露时间逐渐增强（由748 mV稳定到845 mV），表现为正向漂移，说明锆表面受到良好的钝化保护。而在氟化硝酸中，OCP为负值（-289 mV），表明氟离子导致表面氧化膜的不稳定性，进而引发活性增强。
动电位极化结果显示，在硝酸中，锆表现出典型的钝化行为（形成ZrO2氧化膜），而在氟化硝酸中，电流密度高于硝酸多个数量级，表现伪钝化（pseudo-passive）特性，没有明显的过钝化区出现。恒电位电流瞬态显示在氟化硝酸中总电荷密度（10.7 C/cm²）远高于硝酸(0.007 C/cm²)，表明膜的形成与溶解同时进行且溶解占主导地位。
硝酸中的阻抗谱呈现单一的容抗弧，且钝化膜的极化阻抗（Rp）随时间增长，表明膜稳定性增加。通过阻抗参数推算，膜厚约为4.5 nm，表明保护性ZrO2膜的形成。而在氟化硝酸中，阻抗数据包含两条电感弧（代表吸附物种ZrOF2和ZrF4的动态松弛过程），较低的Rp值表明阻抗谱中溶解过程显著。
XPS结果表明，在硝酸中形成的钝化膜完全由ZrO2组成，具有较高氧化稳定性。而在氟化硝酸中，膜中出现金属锆(Zr0)、ZrOF2和ZrF4的多种化学状态，表明氟离子侵蚀了保护性氧化膜，导致膜厚仅为0.11 nm，远低于硝酸条件下的膜厚。
SEM分析显示，硝酸中的试样表面光滑，无显著腐蚀痕迹。而氟化硝酸中的样品表面形成均匀腐蚀以及较明显的微孔结构，进一步验证了氟离子对锆的腐蚀效应。
本研究通过系统的电化学与表征技术，揭示了氟离子对Zr-702腐蚀行为和氧化膜特性的重要影响：在氟化硝酸中，保护性ZrO2膜无法有效形成，溶解过程经由中间产物ZrOF2和ZrF4主导，导致腐蚀严重。这些结果为核燃料后处理中材料的性能评估提供了实用性价值。