【摘要】：熔鹽堆是利用釷鈾燃料循環(huán)實(shí)現(xiàn)U233增值的理想堆型,具有核燃料可持續(xù)利用、熱轉(zhuǎn)換效率高、固有安全性、核廢料少、可在線補(bǔ)給燃料等優(yōu)勢(shì)。Hastelloy N合金作為熔鹽堆的結(jié)構(gòu)材料,會(huì)受到燃料鹽中的裂變產(chǎn)物Te的腐蝕而出現(xiàn)晶間脆化,其服役壽命將受到嚴(yán)重影響。為了理解鎳基合金結(jié)構(gòu)材料在核反應(yīng)堆環(huán)境中的開裂和失效行為,并提出合理的抗裂紋的方法,需要詳細(xì)地研究Te對(duì)鎳基合金的晶間脆化機(jī)理。本論文簡(jiǎn)化合金模型,利用電鍍方法在純鎳表面均勻沉積Te,通過(guò)熱擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)?zāi)M了900°C和1000°C下的Te對(duì)鎳基體的腐蝕行為,利用先進(jìn)的同步輻射表征技術(shù)和聚焦離子束(FIB)、電子探針(EPMA)、XRD、SEM等常規(guī)方法,對(duì)Te在鎳中的晶內(nèi)腐蝕產(chǎn)物和晶界腐蝕產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,并結(jié)合密度泛函理論計(jì)算(DFT)對(duì)Te在鎳晶格中的腐蝕過(guò)程和晶間脆化機(jī)理進(jìn)行了探討。主要研究結(jié)果如下:1000°C下Te在鎳中主要沿晶格擴(kuò)散,同步輻射EXAFS技術(shù)從局域原子結(jié)構(gòu)的角度直接證實(shí)了其晶格腐蝕產(chǎn)物和晶界腐蝕產(chǎn)物均為替代式Ni-Te固溶體,不存在其他包含Te-Te鍵的Te團(tuán)簇或Ni-Te化合物。其中晶界的Ni-Te固溶體起著晶界脆化作用,導(dǎo)致鎳基合金沿晶間開裂。通過(guò)DFT計(jì)算Te在Ni基體晶粒內(nèi)部的不同聚集形態(tài)的能量規(guī)律,結(jié)果表明,在純Ni晶粒內(nèi),Te的最近鄰配位原子不含Te原子,第二、三、四配位殼層可能存在Te原子,并優(yōu)先占據(jù)Ni晶格中的替代位置。利用聚焦離子束(FIB)從腐蝕樣的晶界腐蝕區(qū)域切取微區(qū)樣品,建立了微束X射線熒光分析(μ-XRF)、微束X射線衍射(μ-XRD)、微束X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)譜(μ-XANES)聯(lián)用的多角度微區(qū)表征方法,獲取了900°C腐蝕樣的晶界腐蝕區(qū)域的微區(qū)Te濃度分布及成分結(jié)構(gòu)分布。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同Te濃度處的腐蝕產(chǎn)物成分有差別。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL341

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 左嘉旭;張春明;;熔鹽堆的安全性介紹[J];核安全;2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 賈彥彥;碲在鎳中的擴(kuò)散行為與晶間脆化機(jī)理的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2013年

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本文編號(hào)：2682126