【摘要】：低活化鐵素體／馬氏體(RAFM)鋼在強(qiáng)輻照下具有固有的穩(wěn)定性、較低的輻照腫脹率和熱膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良的熱物理特性,目前被普遍認(rèn)為可作為未來(lái)核聚變示范堆和第一座核聚變動(dòng)力堆的首選結(jié)構(gòu)材料。本工作對(duì)中國(guó)自主研發(fā)的兩種低活化鐵素體／馬氏體鋼(CLAM鋼和CLF-1鋼)中氘的駐留情況、氘／氚的去除技術(shù)進(jìn)行了研究。利用金相顯微鏡對(duì)材料的金相組織進(jìn)行分析的結(jié)果表明：CLAM鋼為等軸的回火馬氏體相,而CLF-1鋼金相組織為保持板條馬氏體形態(tài)的細(xì)小回火馬氏體。通過(guò)實(shí)測(cè)的氘?dāng)U散常數(shù)計(jì)算了兩種鋼中氘濃度分布情況,CLAM鋼和CLF-1鋼在500℃、500KPa及5h的充氣條件下可達(dá)到氘充飽和,其氘濃度分別為7.43μg/g和5.7μg/g,在隨后的室溫下放置0.5h后,CLAM和CLF-1鋼中的氘分別損失了23%和51%。氘熱解吸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,CLAM鋼中駐留的氘只有一個(gè)300℃左右的熱解吸峰,其激活能為21kJ/mol;CLF-1鋼中的氘分別有300℃及500℃兩個(gè)解吸峰,解吸峰激活能分別為31kJ/mol及94kJ/mo1。兩種鋼中低溫段解吸峰對(duì)應(yīng)的氫陷阱可能為晶界和位錯(cuò),CLF-1鋼低溫段解吸峰的激活能略高是因?yàn)槠渚Я３叽缧?氘原子的擴(kuò)散路徑更多,CLF-1鋼高溫段解吸峰對(duì)應(yīng)的氫陷阱是由晶界、位錯(cuò)等缺陷與MC碳化物復(fù)合形成的新的氫陷阱。利用熱解吸法和氫同位素交換法技術(shù)去除RAFM鋼中駐留的氘并利用定量熱解吸譜技術(shù)對(duì)處理前后的氘量進(jìn)行定量測(cè)定和去除效果評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,對(duì)于CLAM鋼中駐留ppm級(jí)的氘,利用熱解吸法在100℃處理2h的條件下除氘效率達(dá)到93%,隨著處理溫度的升高,除氘效率最高可達(dá)98%；氫交換法在低溫時(shí)對(duì)除氘效率有3%的提升,但在高溫時(shí),由于溫度因素為氘釋放的主導(dǎo)因素,氫交換對(duì)除氘效率影響很小。對(duì)于CLF-1鋼駐留ppm級(jí)的氘,由于材料中存在解吸激活能較高的氫捕獲陷阱,導(dǎo)致在100℃下駐留在解吸激活能較低的氫捕獲陷阱中的氘釋放后被重新捕獲,使得兩種方法的氘去除效率均比較低,但在在高溫時(shí)氘去除效率仍可達(dá)94%。對(duì)兩種鋼中氘去除實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了氚驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：由于材料中駐留氚的濃度僅為ppb級(jí),在200℃熱解吸的工藝條件下,CLAM鋼和CLF-1鋼的氚去除效率均比較低；然而,在引入氫交換及提高熱解吸溫度后,CLAM鋼中痕量氚的去除效率仍最高可達(dá)92%,CLF-1鋼中痕量氚的去除效率最高也可達(dá)75%。同樣的處理工藝下,CLAM鋼的氚去除效率比CLF-1鋼高。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TL627
【圖文】：

圖１－１實(shí)驗(yàn)包層模塊（ＴＢＭ）示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋Ｔｅｓｔ邋Ｂｌａｎｋｅｔ邋Ｍｏｄｕｌｅ（ＴＢＩＶＩ）逡逑低活化鐵素體／馬氏體（ＲＡＦＭ）鋼在強(qiáng)福照下具有固有的幾何穩(wěn)定性、較低的福照腫逡逑脹和熱膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良的熱物理特性而被認(rèn)可為未來(lái)聚變示范堆和第一座聚逡逑變動(dòng)力堆的首選候選結(jié)構(gòu)材料。目前各成員國(guó)均準(zhǔn)備將ＲＡＦＭ鋼作為ＩＴＥＲ邋ＴＢＭ的結(jié)逡逑構(gòu)材料而對(duì)其在聚變中子福照、熱負(fù)荷及應(yīng)力載荷場(chǎng)的相關(guān)性能進(jìn)巧測(cè)試。逡逑至今為止，國(guó)際上研制出了多種低活化鐵素體／馬氏體鋼：歐洲的ＥＵＲＯＦＥＲ－９７Ｗ、逡逑日本Ｆ８２Ｈ＼ＪＦＬ［６’７］、美國(guó)的９Ｃｒ－２ＷＶＴａ【Ｗ等。自２００１年Ｗ來(lái)，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理逡逑研究所及核工業(yè)西南物理研究院分別研發(fā)了邋ＣＬＡＭ及ＣＬＦ－１兩種ＲＡＦＭ鋼候選結(jié)構(gòu)材逡逑料。逡逑ＲＡＦＭ鋼作為ＩＢＭ結(jié)構(gòu)材料在服役過(guò)程中會(huì)有大量的l#駐留其中，一部分來(lái)源于逡逑X椫臣遼戲接衛(wèi)肫瑎叺納蓋衫┥ⅲ硪徊糠擲叢從謚兇癰Ｕ趙又試匾疰冶潿義

本文編號(hào)：2785776