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高放射性核废物（高放废物）是核工业发展的必然产物,其放射性核素含量高且衰变周期长,处置不当将对人类生存环境造成毁灭性的破坏。目前,国际普遍接受的处置方案是深地质处置,即将高放废物封装进金属处置容器,埋藏于500-1000m的深层地下,使之与人类的生存环境永久隔离。在长期处置过程中,腐蚀破坏是造成金属处置容器失效的主要因素,因此,材料的耐蚀性是处置容器选材的首要考虑因素。低碳钢作为准耐蚀性材料,因具有局部腐蚀敏感性低、强度高及成本低廉等优势,被多国选为候选材料。在深地质处置过程中,低碳钢处置容器的腐蚀行为主要与氧含量、深层地下水成分和温度等环境因素有关。根据我国处置库候选场址北山地区的地下水环境特征,本文采用动电位极化曲线测量、恒电位极化、腐蚀电位原位监测及原位阻抗谱测量等电化学方法,腐蚀失重实验及X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜和能谱分析（SEM/EDS）等表面分析技术,重点研究了低碳钢在不同模拟深地质处置环境中的长期腐蚀演化行为,为我国高放废物地质处置容器材料的选择提供了重要的基础理论依据。研究发现,在0.1 MNaHCO3模拟溶液中,高浓度的溶解氧使低碳钢在浸泡初期趋于氧化性的假钝化状态。而在氧浓度较低的溶液中,低碳钢趋于还原性的活性溶解状态。长期浸泡后,低碳钢在不同氧含量溶液中均处于α-FeOOH稳定存在的强极化状态。因此,浸泡后期,低碳钢在低氧溶液中的阴极过程为α-FeOOH的还原,而在高氧溶液中的阴极过程则同时包含氧还原和α-FeOOH还原。低碳钢的腐蚀产物主要为α-FeOOH和Fe6（OH）12CO3,且随溶解氧含量的增加,α-FeOOH/Fe6（OH）12CO3的比例增大。当加入0.1MNaCl后,低碳钢在浸泡初期可迅速进入活性溶解状态。长期浸泡后,低碳钢在低氧溶液中的锈层较薄,腐蚀模式以均匀腐蚀为主;而在高氧溶液中,锈层疏松多孔,且有局部腐蚀发生。此外,Cl-的加入能显著降低电极表面的氧还原电阻,这是因为疏松多孔的锈层为溶解氧扩散提供了便利通道,进而促进了氧的阴极去极化作用。在溶解氧和Cl-的协同作用下,低碳钢的腐蚀速率显著增加。在（0.01 M NaHCO3 + 0.1 M Na2SO4 + 0.1 M NaCl）模拟溶液/膨润土体系中,低碳钢在不同溶解氧含量条件下均处于活性溶解状态。与模拟溶液中结果相似,低碳钢在模拟溶液/膨润土环境中的腐蚀速率随着溶解氧含量的增加而增大。在模拟不同浓度NaHCO3溶液/膨润土体系中,低碳钢均处于活性溶解状态。随浸泡时间的延长,低碳钢腐蚀速率呈先减小后增大的变化规律。初期腐蚀速率的减小与电极表面生成腐蚀产物的保护作用有关,而长期腐蚀速率的增大主要与膨润土屏障性能的减弱有关。在0.01 MNaHCO3模拟溶液/膨润土体系中,当Cl-浓度为0.05 M时,低碳钢的开路电位在初期呈大幅度波动式升高,随后略有降低;当Cl-浓度增加至0.1 M时,低碳钢开路电位初期呈平稳式升高,后期略有降低。Cl-能显著降低低碳钢的电荷转移电阻Rct,使其腐蚀速率增加。当Cl-浓度为0.1 M时,低碳钢在腐蚀初期受电荷转移过程控制,而后期受扩散过程控制,有发生局部腐蚀的危险。在0.01 M NaHCO3模拟溶液/膨润土体系中加入0.05 M Na2SO4后,低碳钢的开路电位在初期波动较为剧烈,后期逐渐趋于平稳;而加入0.1 MNa2SO4后,低碳钢的开路电位在初期平稳升高,中期出现方波式波动,后期略有降低。低浓度的SO42-可有效降低低碳钢在模拟溶液/膨润土中的长期腐蚀速率,而高浓度的SO42-则仅能抑制低碳钢在浸泡初期的腐蚀,而对长期的活性溶解起到促进作用。当在0.01 M NaHCO3模拟溶液/膨润土中同时加入0.05 M NaCl及0.05MNa2SO4后,低碳钢的开路电位在初期呈波动式升高,后期逐渐趋于平稳;当同时加入0.1 M NaCl和0.1 M Na2SO4后,低碳钢的开路电位初期平稳升高后期略有降低。与0.01 MNaHCO3模拟溶液/膨润土体系相比,混合体系中SO42-与Cl-的共同作用可降低低碳钢的长期腐蚀速率。在（0.01 M NaHCO3 + 0.1 M NaCl + 0.1 M Na2SO4）模拟溶液/膨润土中,温度升高可显著增大低碳钢的长期腐蚀速率。当温度为50℃时,低碳钢在浸泡初期存在感抗特征,随后腐蚀反应从受电荷转移过程控制逐渐转变为受扩散过程控制。当温度升高至80℃后,低碳钢的长期腐蚀反应受电荷转移过程控制。综上可知,低碳钢在模拟深地质处置环境中的腐蚀演化行为与氧含量、地下水组分及温度的变化密切相关。当地质处置环境处于溶解氧含量较高,地下水中含有侵蚀性Cl-及高温条件下,低碳钢的腐蚀速率较快且存在局部腐蚀风险,不能满足高放废物地质处置容器的长期服役寿命要求,依据我国高放废物深地质处置环境特征,初步认为低碳钢不适用于高放废物深地质处置容器的制造材料。