【摘要】：鋁及其合金在反應(yīng)堆上的應(yīng)用非常廣泛,國(guó)內(nèi)很多研究堆的結(jié)構(gòu)材料都采用了鋁。為了保證反應(yīng)堆的安全運(yùn)行,需要國(guó)產(chǎn)鋁材料在高積分中子注量下的性能參數(shù)變化數(shù)據(jù)。目前,300#研究堆的退役正好提供了合適的鋁材料,可以開展相應(yīng)的性能分析研究。鋁材料在中子輻照環(huán)境下?lián)p傷的微觀過(guò)程較為復(fù)雜,目前實(shí)驗(yàn)無(wú)法完全觀測(cè),故需要理論模擬研究進(jìn)行補(bǔ)充。本文在現(xiàn)有的300#研究堆中子能譜的基礎(chǔ)上,計(jì)算得到了堆芯圍板位置處的初級(jí)離位原子(Primary Knock-on Atom, PKA)能譜,選定了能量為10keV的PKA作為研究的重點(diǎn)。然后采用分子動(dòng)力學(xué)(Molecular Dynamics, MD)模擬計(jì)算了鋁中的離位級(jí)聯(lián)碰撞過(guò)程以及缺陷的產(chǎn)生情況,并重點(diǎn)分析了不同PKA能量和不同溫度對(duì)級(jí)聯(lián)碰撞結(jié)果的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度不變時(shí),隨著PKA能量的升高,產(chǎn)生的缺陷數(shù)目增加很快,當(dāng)PKA能量不變時(shí),隨著溫度的升高,間隙原子數(shù)和空位數(shù)有減小的趨勢(shì)。最后模擬分析了級(jí)聯(lián)碰撞對(duì)鋁的密度、體積熱容和刃位錯(cuò)的影響,發(fā)現(xiàn)級(jí)聯(lián)碰撞對(duì)鋁的密度和體積熱容的影響并不明顯,但是級(jí)聯(lián)碰撞對(duì)刃位錯(cuò)的影響則比較明顯,碰撞引起的刃位錯(cuò)變化會(huì)使鋁的強(qiáng)度增大,韌性減小。鋁材料在300#研究堆整個(gè)壽期內(nèi)輻照后性能發(fā)生了很大的變化。為了研究鋁的性能改變,目前只能通過(guò)計(jì)算來(lái)獲取鋁材料受到的中子注量。本文首先將堆芯歸并為四組典型堆芯,然后采用了蒙特卡羅程序MCNP5計(jì)算得到各典型堆芯的中子注量率分布,進(jìn)而獲取到上聯(lián)箱圍板在整個(gè)壽期內(nèi)的中子注量分布。根據(jù)這個(gè)分布可以選取3個(gè)合適的測(cè)試點(diǎn),其中子注量分別為2.33×1020n/cm2,1.02×1021n/cm2和2.15×1021n/cm2。最后對(duì)這3個(gè)測(cè)試點(diǎn)開展了相關(guān)的測(cè)量工作,結(jié)果表明：隨著中子注量的升高,合金鋁LT21的硬度有上升的趨勢(shì),延伸率有下降的趨勢(shì),但是其變化趨勢(shì)都不是特別明顯；合金鋁LT21的抗拉強(qiáng)度具有非常明顯的上升趨勢(shì),例如1#和3#樣品的中子注量相差約一個(gè)數(shù)量級(jí),而3#樣品的抗拉強(qiáng)度比1#樣品大了17.7%。
【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】：2015
【分類號(hào)】：TL341

【參考文獻(xiàn)】

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1 孫嘉龍;余綱林;佘頂;王侃;;堆用蒙特卡羅程序幾何重復(fù)結(jié)構(gòu)功能開發(fā)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2013年01期

2 楊萬(wàn)奎;曾和榮;冷軍;劉耀光;;300#研究堆首爐中央孔道中子通量密度計(jì)算[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年12期

3 閆宇航;蔣校豐;張少泓;;反應(yīng)堆壓力容器快中子注量計(jì)算方法研究[J];核科學(xué)與工程;2012年04期

4 白忠雄;邱東;胡倩;李俊杰;王成;;CFBR-Ⅱ堆累計(jì)中子注量在線記錄系統(tǒng)研制[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2012年11期

5 陳煒;楊銳;胡志勇;;300~#反應(yīng)堆最終裝載燃料組件源項(xiàng)評(píng)估[J];核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù);2010年11期

6 陳煒;李潤(rùn)東;朱世雷;王云;楊銳;;裂變同位素靶管在300~#反應(yīng)堆的輻照實(shí)驗(yàn)[J];核技術(shù);2007年04期

7 竇海峰;代君龍;;SPRR-300反應(yīng)堆輻照孔道中子注量率的MCNP程序計(jì)算[J];核動(dòng)力工程;2006年01期

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本文編號(hào)：2796284