發(fā)布時(shí)間：2022-02-13 11:19

　　鉛冷快堆是目前核電領(lǐng)域中重點(diǎn)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(duì)內(nèi)需要承受高能中子輻照并穩(wěn)定導(dǎo)出熱量,對(duì)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(dòng)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(jī)械性能良好、耐腐蝕性能優(yōu)異、價(jià)格低廉并且易于加工等特點(diǎn),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(duì)預(yù)變形合金組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)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(jì)了1.0Si、1.5Si和2.0Si三種不同成分合金,借助性能測(cè)試和材料顯微結(jié)構(gòu)表征等手段來研究分析合金力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)增加3.35%,合金的屈服強(qiáng)度提高62MPa,抗拉強(qiáng)度提高76MPa,但合金延伸率沒有降低。Si元素降低合金的層錯(cuò)能,提高位錯(cuò)滑移阻力,變形孿晶容易形成;Si元素含量增加促進(jìn)變形孿晶體積分?jǐn)?shù)增多,提高合金強(qiáng)度。（2）合金經(jīng)... 

【文章來源】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈉冷快堆的結(jié)構(gòu)示意圖

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)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(shí)現(xiàn)工業(yè)示范和商業(yè)應(yīng)用的核能系統(tǒng)。國(guó)際上也在積極開展大量的鉛冷快堆工程項(xiàng)目，例如俄羅斯的SVBR-100和BREST-OD-300項(xiàng)目、比利時(shí)的MYRRHAADS項(xiàng)目和歐盟的ELFR與ALFRED項(xiàng)目。此外，美國(guó)、日本和韓國(guó)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(guó)內(nèi)外鉛冷快堆包殼材料的研究進(jìn)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(jìn)行焊接成為一個(gè)整體，這個(gè)整體就被稱作燃料組件�？於涯芊癜踩L(zhǎng)期穩(wěn)定的服役運(yùn)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(shí)物圖，包殼管是堆芯燃料的第一道保護(hù)屏障，可以防止放射性物質(zhì)泄露危機(jī)公共安全，同時(shí)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(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.3包殼管實(shí)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(guó)外研究進(jìn)展目前，國(guó)際上的對(duì)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(guó)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(qiáng)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(guó)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(qiáng)度，與燃料的相容性較好，生產(chǎn)制備技術(shù)完善，價(jià)格低廉，便于進(jìn)行成本控制。然而，奧氏體不銹鋼的缺點(diǎn)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(jì)量小于40dpa，當(dāng)合金接受高中子輻照極易發(fā)生腫脹，遠(yuǎn)不能達(dá)到快堆的工作要求。因此大多數(shù)國(guó)家都在此316不銹鋼成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]σ相析出對(duì)不銹鋼力學(xué)性能的影響概述[J]. 王永強(qiáng),林蘇華,李娜,羅時(shí)浩,朱國(guó)輝.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 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(jī)理研究[D]. 田書建.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3623095