發(fā)布時間：2021-11-28 12:25

　　鋯及鋯合金因其密度小、良好的耐腐蝕性能、良好的生物相容性及優(yōu)異的中子吸收性能,在航空航天、深海、化工、醫(yī)學(xué)及核電領(lǐng)域均有著廣泛的使用。隨著國家大力發(fā)展清潔能源的政策實(shí)施,提高能耗、打破核材料研發(fā)和制造的核心技術(shù)壁壘,是大力發(fā)展核級鋯材的重要目標(biāo)。受日本福島核泄漏事故的影響,提高核反應(yīng)堆安全性也是核級鋯材生產(chǎn)和新品研發(fā)的重要指標(biāo)。壁厚小于1.0mm的薄壁鋯及鋯合金管材是核反應(yīng)堆的第一道安全屏障,因此,掌握其組織及堆外應(yīng)用性能的規(guī)律和特點(diǎn),是核電領(lǐng)域研發(fā)技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注的核心和研究方向。本文以鋯錫鈮系合金管材為主要研究對象,分別闡述了其工藝過程及質(zhì)量控制特點(diǎn),重要工序的組織形態(tài)及可能產(chǎn)生的缺陷及其產(chǎn)生原因,指出了影響其最終產(chǎn)品組織及性能指標(biāo)的主要因素。分別從實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)原理、材料組織形態(tài)、管材力學(xué)環(huán)向性能三個方面,介紹了管材加工過程中不同工藝階段其組織形態(tài)、特點(diǎn)以及鋯合金組織檢測試樣制備方法。采用管材室高溫環(huán)向拉伸試驗(yàn)、室高溫閉端爆破試驗(yàn)、管材收縮應(yīng)變比測試、氫化物應(yīng)力再取向因子測定、管材外壓蠕變坍塌試驗(yàn)及內(nèi)壓蠕變坍塌試驗(yàn)等試驗(yàn)方法,模擬核級鋯管材在反應(yīng)堆內(nèi)的受役情況,開發(fā)設(shè)計了不同的試... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋯合金制人工關(guān)節(jié)Fig.1.1ZirconiumAlloysJoint

西安建筑科技大學(xué)碩士論文6合金為支撐的AFA-3G組件。另外秦山二期、福清、方家山核電站也將采用M5合金、AFA-3G組件。2006年國家從西屋公司引進(jìn)AP1000第三代核電站，包括海洋、三門核電站，都將采用ROBUST燃料組件，包殼、導(dǎo)向管和格架都采用西屋公司研制的優(yōu)化ZIRLOTM鋯合金。AP1000的技術(shù)引進(jìn)中涵蓋了全套完整的鋯合金技術(shù)，包括海綿鋯、ZIRLO鋯合金熔煉及加工技術(shù)。圖1.2組件模型Fig.1.2ModelofComponents1.3.4國內(nèi)高性能組件用鋯合金研究隨著中國核電的大力發(fā)展，以及技術(shù)引進(jìn)的消化吸收的逐步深入，急速推進(jìn)我國自主品牌燃料組件研制，特別是其標(biāo)志性指標(biāo)——新型鋯合金材料的研制是我國核電站自主化的迫切要求，國家在這方面也做了一些工作。“十五”期間，由科工委統(tǒng)一協(xié)調(diào)并提供經(jīng)費(fèi)7000萬元用于中國先進(jìn)燃料組件的研制，共開展20項(xiàng)科研開發(fā)項(xiàng)目，該科研計劃全面涵蓋了燃料組件機(jī)械結(jié)構(gòu)、力學(xué)、熱工水力、材料、制造工藝、軟件開發(fā)等眾多學(xué)科領(lǐng)域。該計劃更多關(guān)注學(xué)術(shù)研究的分解，沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)路線和目標(biāo)，特別是在材料方面錯誤的選擇了使用法國專利產(chǎn)品M5鋯合金，最終沒有完成先導(dǎo)組件的研制。該國產(chǎn)化項(xiàng)目流產(chǎn)的主要原因是閉門造車和材料選擇錯誤。在“九·五”和“十·五”期間西北有色金屬研究院和中國核動力院一起對新型高性能鋯合金進(jìn)行了長期研究，并篩選出了N18（NZ2）和N36（NZ8）兩種比較優(yōu)異的

西安建筑科技大學(xué)碩士論文8圖1.3燃料包殼管坍塌導(dǎo)致燃料泄漏[32]Fig.1.3PicturesShowingFuelCladdingCollapseResultinginFuelPerforation圖1.4顯示了燃料棒的變形過程，燃料棒在受役過程中，反應(yīng)堆內(nèi)水的壓力引起的管材受到了外部壓應(yīng)力超過了預(yù)充氮?dú)庖鸬膬?nèi)應(yīng)力。a）由于熱蠕變和輻照蠕變，材料的直徑減小，輻照損的增加，材料的熱蠕變迅速減校非均勻蠕變和輻照生長，長度增加。b）由于包殼管受冷收縮和燃料裂變受熱膨脹，燃料棒與包殼管局部位置發(fā)生接觸。在燃料膨脹區(qū)域，包殼管直徑增加，導(dǎo)致長度上有收縮，膨脹的芯料在燃料棒上施加局部周向拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致長度伸長。輻照生長引起棒材燃料棒長度增加。長度的凈增加是多種因素的總和，但長度的增加趨勢不變。c）給出了包殼管和燃料之間有相互作用的情況，燃料對包殼管施加一個向外的應(yīng)力，各項(xiàng)異性蠕變使包殼管長度減少，軸向表面應(yīng)力和輻照生長使包殼管長度增加包殼管的綜合變化量可以是伸長的，也可以是收縮的，圖c）顯示是伸長的。圖1.4燃料包殼管在堆內(nèi)收縮、腫脹失效示意圖[32]a）燃料包殼受役前b）燃料包殼受役一段時間c）燃料包殼受役最大程度1)冷卻影響2）燃料棒直徑影響3）燃料棒綜合影響Fig.1.4FueleffectonE110RXAcladdingatdifferentstagesofoperationinavver:a)Before”fuelcaldding”interaction,b)foramomentof”fuelcaldding”interaction,c)”fuelcladdinginteraction”tookplaceatmostoffuelcolumm,

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3524423