鉛冷快堆是目前核電領(lǐng)域中重點發(fā)展的第四代原子能堆型之一,燃料包殼管是堆芯組件中的核心構(gòu)件。包殼管對內(nèi)需要承受高能中子輻照并穩(wěn)定導(dǎo)出熱量,對外需要經(jīng)受冷卻劑沖刷并避免堆芯放射性物質(zhì)泄露,服役條件非�？量�,因此快堆包殼管所用材料在流動液態(tài)金屬、快中子輻照和高溫等外部環(huán)境因素共同作用下仍需具備良好的綜合性能。奧氏體不銹鋼具有機械性能良好、耐腐蝕性能優(yōu)異、價格低廉并且易于加工等特點,被廣泛作為快堆包殼管的備選材料。硅元素可以提高奧氏體不銹鋼氧化膜的形成能力,改善合金的抗腐蝕性能,但硅元素的添加明顯對預(yù)變形合金組織結(jié)構(gòu)和力學性能產(chǎn)生影響。本課題以鉛冷快堆用奧氏體不銹鋼為研究背景,設(shè)計了1.0Si、1.5Si和2.0Si三種不同成分合金,借助性能測試和材料顯微結(jié)構(gòu)表征等手段來研究分析合金力學性能。實驗得出主要結(jié)論如下:（1）合金中的硅元素含量由1.0提高至2.0,變形孿晶體積分數(shù)增加3.35%,合金的屈服強度提高62MPa,抗拉強度提高76MPa,但合金延伸率沒有降低。Si元素降低合金的層錯能,提高位錯滑移阻力,變形孿晶容易形成;Si元素含量增加促進變形孿晶體積分數(shù)增多,提高合金強度。（2）合金經(jīng)... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈉冷快堆的結(jié)構(gòu)示意圖

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文4圖1.2鉛冷快堆的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.2SchematicDiagramofLead-CooledFastReatorSystem根據(jù)GIF在2014年發(fā)布的新版技術(shù)路線圖表明，在所有第四代核能系統(tǒng)中，鉛冷快堆的技術(shù)成熟性好、特性優(yōu)良并且在聚變和裂變領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，有望成為率先實現(xiàn)工業(yè)示范和商業(yè)應(yīng)用的核能系統(tǒng)。國際上也在積極開展大量的鉛冷快堆工程項目，例如俄羅斯的SVBR-100和BREST-OD-300項目、比利時的MYRRHAADS項目和歐盟的ELFR與ALFRED項目。此外，美國、日本和韓國也在積極開展鉛冷反應(yīng)堆的關(guān)鍵技術(shù)與模塊化鉛冷反應(yīng)堆的應(yīng)用開發(fā)[7,18-20]。1.2國內(nèi)外鉛冷快堆包殼材料的研究進展燃料組件是鉛冷快堆最為核心的部件之一，工作環(huán)境十分苛刻。典型的快堆燃料結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成是有多根燃料棒，集中裝置六角形的外套管，而外套管又分別與上下過渡段進行焊接成為一個整體，這個整體就被稱作燃料組件�？於涯芊癜踩L期穩(wěn)定的服役運行，很大程度上取決于燃料組件中包殼管材料的穩(wěn)定性。圖1.3是包殼管的實物圖，包殼管是堆芯燃料的第一道保護屏障，可以防止放射性物質(zhì)泄露危機公共安全，同時也將燃料和冷卻劑分開，以保證燃料棒結(jié)構(gòu)完整性。一般包殼管材料需要考慮以下性能要求：①抗輻照性能[21-24]，即包殼材料在中子輻照后材料性能的穩(wěn)定性，包括耐輻照脆

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文6圖1.3包殼管實物圖Fig.1.3SchematicDiagramofCladdingTube圖1.4JPCA試樣在550℃的液態(tài)Pb-Bi中腐蝕3000h后的截面EDX分析Fig.1.4EDXanalysisofthecrosssectionofJPCAspecimenaftercorrosionat550℃for3000hinliquidPb-Bi1.2.1國外研究進展目前，國際上的對于鉛冷快堆包殼材料的主流選材基本有兩類，一類是已經(jīng)在大多數(shù)國家在鈉冷快堆已經(jīng)成功應(yīng)用的奧氏體不銹鋼，如316、304L以及15Cr-15Ni含Ti奧氏體不銹鋼，另外一類則是使用的鐵素體/馬氏體鋼，例如T91等，以及在鐵素體/馬氏體鋼中加入氧化釔形成氧化物彌散強化的ODS鋼。（1）奧氏體不銹鋼[35-39]奧氏體不銹鋼是快堆燃料組件里使用最早的材料，廣泛應(yīng)用于裂變反應(yīng)堆中，如日本的JOYO使用的316不銹鋼，法國SUPER-PHENIXI中使用的15-15Ti等。奧氏體不銹鋼擁有良好的加工與焊接性能，使用溫度符合核反應(yīng)堆正常服役溫度，組織穩(wěn)定性良好且有著較好的高溫強度，與燃料的相容性較好，生產(chǎn)制備技術(shù)完善，價格低廉，便于進行成本控制。然而，奧氏體不銹鋼的缺點在于其不耐輻照腫脹和抗液態(tài)金屬冷卻劑腐蝕性能差等問題。316不銹鋼的抗輻照設(shè)計量小于40dpa，當合金接受高中子輻照極易發(fā)生腫脹，遠不能達到快堆的工作要求。因此大多數(shù)國家都在此316不銹鋼成

【參考文獻】：
期刊論文
[1]σ相析出對不銹鋼力學性能的影響概述[J]. 王永強,林蘇華,李娜,羅時浩,朱國輝.  鋼鐵研究學報. 2016(02)

博士論文
[1]T91和15-15Ti鋼在500℃液態(tài)鉛鉍合金氧控條件下腐蝕行為與機理研究[D]. 田書建.中國科學技術(shù)大學 2016



本文編號：3623095