ADS是目前國際上公認的核廢料處理的最佳手段。由于內(nèi)部環(huán)境的惡劣(強輻照,高溫,強腐蝕),ADS對其結構材料的要求也變得極為苛刻。材料問題始終是制約核能發(fā)展的關鍵因素之一。輻照損傷過程能使材料的結構以及機械性能發(fā)生惡劣的變化(如：輻照蠕變、高溫He脆以及相不穩(wěn)定性等),材料性能的退化嚴重地影響著反應堆在運行過程中的安全性與經(jīng)濟性。低活化鐵素體-馬氏體鋼所具備的多個方面的優(yōu)點(優(yōu)異的抗輻照腫脹性能,低活化,成熟的工業(yè)化生產(chǎn)),使其成為了第四代反應堆首選候選結構材料。由于目前缺乏具有相應能譜的中子測試堆,利用現(xiàn)有的堆型對材料進行測試很難在短時間內(nèi)進行有效的評價。鑒于載能離子輻照可以人為的控制輻照參數(shù),費用低,并且可以短時間內(nèi)達到材料在反應堆服役年限內(nèi)累積的損傷水平。為了能夠快速的對候選材料進行篩選,載能離子輻照被認為是一種有效的補足。 中國科學院近代物理研究所和金屬研究所合作研發(fā)出了一種新型含高硅低活化鐵素體-馬氏體(NHS)鋼,旨在成為中科院ADS項目的候選結構材料。本論文以NHS鋼為研究對象,利用載能離子在不同溫度下輻照,對NHS鋼的抗輻照性能以及內(nèi)部缺陷的信息進行了研究,并對其進行了評價。 一、利用320kV高壓實驗平臺提供的500keV離子束,在室溫,300℃,450℃以及750。C下分別對NHS鋼樣品進行He注入。使用慢正電子束-多普勒展寬譜(DBS)對樣品近表面區(qū)域的缺陷信息進行分析；并且還利用透射電子顯微鏡(TEM)對樣品損傷峰值區(qū)He泡的形成進行了表征。測試結果表明,不同溫度下He的注入,導致樣品近表面區(qū)域缺陷的分布有著顯著的差異。而在300-450℃的溫度區(qū)間內(nèi),存在著He原子擴散機制轉(zhuǎn)變的溫度點。TEM結果對上述現(xiàn)象給予了有效的證實。 二、利用蘭州重離子加速器提供的196MeVKr離子在室溫、450℃和550℃下對NHS鋼／T91以及國產(chǎn)RAFM鋼進行輻照,通過TEM的觀測,對比研究三種不同材料抗輻照腫脹的能力。研究發(fā)現(xiàn),國產(chǎn)RAFM以及T91鋼在450℃下,均出現(xiàn)了孔洞尺寸雙峰分布的形貌。550℃下,材料內(nèi)氣泡的平均尺寸均相對減小。相比較而言,NHS鋼在450℃和550℃下,均呈現(xiàn)出較為優(yōu)異的抗輻照腫脹能力。原因可能在于材料中的Si元素對孔洞腫脹起到了抑制作用。除此之外,還使用了DBS以及背散射穆斯堡爾譜(CEMS)對NHS鋼的近表面區(qū)域缺陷形態(tài)作了相應的研究。CEMS結果表明,在NHS鋼的近表面區(qū)域并未發(fā)生相變。450℃輻照條件下,結構混亂程度較低。DBS結果表明,在相對較高的輻照溫度下,熱激活形成的空位占主導,并且隨著溫度的提高,空位型缺陷與自間隙子的復合也開始變得較為顯著。
【學位單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TL341

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 黃群英,郁金南,萬發(fā)榮,李建剛,吳宜燦;聚變堆低活化馬氏體鋼的發(fā)展[J];核科學與工程;2004年01期

2 張崇宏,陳克勤,王引書,孫繼光;金屬材料中氦的擴散與氦泡的形核生長研究[J];原子核物理評論;2001年01期

3 王志光;;利用高能離子模擬研究反應堆結構材料中的輻照效應[J];原子核物理評論;2006年02期

4 申鐵龍;王志光;姚存峰;孫建榮;盛彥斌;魏孔芳;李炳生;朱亞濱;龐立龍;崔明煥;李遠飛;;基于HIRFL的高溫應力材料載能離子輻照實驗裝置[J];原子核物理評論;2013年01期

5 申鐵龍;王志光;姚存峰;孫建榮;魏孔芳;朱亞濱;龐立龍;崔明煥;李遠飛;馬藝準;盛彥斌;緱潔;;Cavity swelling of RAFM steel under 792 MeV Ar-ions irradiation at 773 K[J];Chinese Physics C;2013年08期

6 丁大釗;傅世年;;加速器驅(qū)動放射性潔凈核能系統(tǒng)[J];現(xiàn)代物理知識;2001年01期

7 王廣厚;內(nèi)轉(zhuǎn)換電子穆斯堡爾譜學[J];物理;1985年04期

本文編號：2824994