熔鹽堆是第4代核電站的主力堆型之一,也是唯一的液體燃料反應堆,其高溫、氟化物熔鹽腐蝕及中子輻照等極端環(huán)境對其關(guān)鍵材料(包括結(jié)構(gòu)材料以及核石墨材料)的綜合性能提出了苛刻的要求。輻照損傷會嚴重影響材料的機械性能和耐腐蝕性能,是熔鹽堆關(guān)鍵材料面臨的重要問題之一。從熔鹽堆工況特點及其對材料的基本需求出發(fā),綜述了熔鹽堆關(guān)鍵材料研究進展,并重點介紹了國內(nèi)外熔鹽堆關(guān)鍵候選材料的輻照損傷研究進展,指出了其輻照損傷的研究現(xiàn)狀及存在的問題。

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【部分圖文】：

圖1釷基熔鹽堆系統(tǒng)示意圖

熔鹽堆(MSR)是6種第4代先進核裂變反應堆之一,也是唯一的液體燃料核反應堆,它具有能量轉(zhuǎn)換率高、安全性高、熱功率密度高、適合燃燒釷、燃料利用率高、可以建造在地下及易于防核擴散等優(yōu)越性,在世界范圍內(nèi)受到越來越多的關(guān)注。圖1為釷基熔鹽堆(TMSR)系統(tǒng)示意圖,它是基于釷鈾燃料循環(huán)燃....

圖2HastelloyN合金的離子輻照腫脹行為

HastelloyN樣品在重離子輻照時產(chǎn)生空洞、氣泡、小黑斑、位錯環(huán)等缺陷,進而呈現(xiàn)材料輻照腫脹和輻照硬化效應[19]。研究表明:輻照腫脹率會隨著輻照劑量的增加而增加,同時與輻照離子的種類也有關(guān)系,如圖2[19,21,24]。Zhang等人對HastelloyN合金室溫下進行....

圖3輻照劑量和輻照溫度對HOPG材料體積變化率的影響

HOPG晶體在快中子輻照下的尺寸變化如圖3所示[78-79],其在a軸和c軸上有一個明顯較大的區(qū)別。在低于300℃的輻照溫度下,體積變化與體系儲存的能量[83]相關(guān)。體積變化是由于缺陷的退火釋放了儲存的能量。隨著輻照溫度的升高,石墨的熱退火過程使其中的缺陷密度降低,尺寸變化率降低....

圖5輻照劑量和輻照溫度對Gilsocarbon材料體積變化率的影響

對于半各向同性石墨Gilsocarbon,它的輻照尺寸變化行為如圖5所示[78-84]。當輻照溫度高于250℃時,石墨的初始收縮是由于材料中石墨微晶a軸收縮所致。盡管石墨微晶在c軸上同時膨脹,且其幅度大于沿a軸方向的收縮,但膨脹被Mrozowski裂紋吸收,導致大塊材料的整體收縮....

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