【摘 要】
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铅铋共晶(LBE)因其良好的物理性能和低化学活性,成为加速器驱动次临界系统(ADS)和铅基堆(LFR)冷却剂的优选材料,但高温下结构材料与LBE接触会引起结构材料性能的退化,而FeCrAl合金具有优良的抗高温性能、耐腐蚀性能和力学性能等,在作为ADS和LFR的重要候选结构材料上有很大的潜能.近年来,针对高温液态LBE/Pb环境下FeCrAl系列合金的腐蚀行为及其机理,科研人员开展了大量的研究并取得了一系列成果.然而,因腐蚀现象影响因素众多,未能形成系统的FeCrAl合金腐蚀的评价机制,而且针对其不同条件下
【机 构】
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中国科学院近代物理研究所,兰州730000;中国科学院大学物理科学学院,北京100049;中国科学院近代物理研究所,兰州730000;先进能源科学与技术广东省实验室,广东 惠州516000;中国科学院
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铅铋共晶(LBE)因其良好的物理性能和低化学活性,成为加速器驱动次临界系统(ADS)和铅基堆(LFR)冷却剂的优选材料,但高温下结构材料与LBE接触会引起结构材料性能的退化,而FeCrAl合金具有优良的抗高温性能、耐腐蚀性能和力学性能等,在作为ADS和LFR的重要候选结构材料上有很大的潜能.近年来,针对高温液态LBE/Pb环境下FeCrAl系列合金的腐蚀行为及其机理,科研人员开展了大量的研究并取得了一系列成果.然而,因腐蚀现象影响因素众多,未能形成系统的FeCrAl合金腐蚀的评价机制,而且针对其不同条件下的腐蚀机理的研究也很欠缺.FeCrAl合金耐腐蚀性能的提高也是被关注的焦点.氧浓度、温度、元素含量是影响FeCrAl合金腐蚀过程的关键因素,因此,近年来研究人员在宽温域(400～900℃)、氧浓度10-3％ ～10-8％(质量分数)范围内开展了具有针对性的实验研究和理论模拟,并绘制了耐LBE腐蚀的FeCrAl合金三元相图.研究结果表明,在合适的氧浓度、温度下,FeCrAl合金表面形成的致密、连续的氧化层成为材料耐LBE腐蚀的关键,也得出了在不同温度及元素含量情况下氧化层形成的条件边界图.此外,以FeCrAl(Y)为基础添加活性元素调制的第二代FeCrAl合金和在成熟材料(如316L、T91等)上制备FeCrAl系列合金涂层,也是提高结构材料耐腐蚀性能的主要途径.本文首先简要介绍了FeCrAl合金材料的组分、结构、常规性能及其研发现状,然后对该材料在高温液态LBE/Pb中腐蚀实验研究进展进行了归纳综述,总结了氧浓度、温度、合金元素、涂层工艺对材料腐蚀过程的影响,以及腐蚀对材料力学性能的影响,探讨了该材料的LBE/Pb腐蚀机理、存在问题以及可能提高耐腐蚀性能的措施.
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为了更好地模拟燃料棒辐照肿胀、辐照蠕变、热蠕变、裂变气体释放、芯块包壳力学接触(PCMl)等物理过程以及辐照-热-力等物理场之间的耦合,基于多物理场耦合(MOOSE)平台开发了一款适用于压水堆棒状UO2燃料的性能分析程序,利用Halden反应堆lFA-432r1、lFA-513r6实验数据进行了验证并对稳态与瞬态工况下的燃料性能进行了初步分析.结果表明,本工作开发的程序能较为准确地模拟反应堆运行过程中燃料棒的辐照-热学-力学行为、稳态运行工况下,在包壳外表面的轴向方向会出现周期性的应力峰;瞬态时,功率的突
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