CLAM钢中子辐照硬化行为研究
发布时间：2021-01-29 18:00
中子辐照将会在聚变堆包层结构材料内部产生辐照缺陷和氦等嬗变元素,产生辐照损伤导致结构材料辐照后性能退化,影响聚变堆包层服役安全。聚变中子辐照损伤的影响因素多,其机理尚不明确,而辐照硬化是辐照损伤效应的首要表现形式。因此,明确辐照硬化机制是研究辐照损伤的基础,也是聚变堆包层首选结构材料低活化铁素体/马氏体（Reduced Activation Ferretic/Martensitc,RAFM）钢研究的热点和难点。本论文以研究RAFM钢聚变中子辐照硬化行为和机理为目标,针对FDS团队牵头自主研发的中国低活化马氏体（China Low Activation Martensitic,CLAM）钢开展散裂中子辐照实验,通过开展辐照前后力学性能测试和微观观察,研究了辐照硬化的剂量、温度和氦效应,并就高辐照剂量产生的辐照缺陷和氦泡对辐照硬化贡献的机理进行了探索研究。首先,针对辐照硬化产生的剂量效应开展研究。基于较低温度范围（56-313℃）散裂中子辐照后CLAM钢的拉伸性能和显微硬度,分析了强度和显微硬度随着剂量（5.4-20.1dpa）的变化规律。研究结果表明,在较低的温度范围内,辐照温度对硬化没...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１从１９７１年至２０１２年全世界一次能源供应量（按国家地区分类，百万吨油当量）??
聚变堆的低活化钢的概念。堆内中子福照研究结果表明，材料中Ｃｒ含量为７－９??ｗｔ％时，福照引起的初脆转变温度（Ｄｕｃｔｉｌｅ－ｔｏ－Ｂｒｉｔｔｌｅ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?ＤＢＴＴ）??増加最小，如图１．３所示。故ＲＡＦＭ钢的主要成分Ｃｒ的含量处于７－９?ｗｔ％之间。??国际上ＲＡＦＭ钢发展已超过３０年，到目前为止所研发的ＲＡＦＭ钢主要有??Ｗ下几种：欧洲的Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢口９］、Ｏｐｔｉｆｅｒ钢口〇］、Ｏｐｔｉｍａｘ钢刖，日本的Ｆ８２Ｈ??钢口２’巧和ＪＬＦ－１钢牌、美国的９Ｃｒ－２ＷＶＴａ钢【巧、韩国的ＡＲＡＡ钢［词、印度的??ＩＮＲＡＦＭ钢Ｐ７鸣及俄罗斯的民ＵＳＦＥＲ钢等。其中Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢与Ｆ８２Ｈ钢最??为成熟，己经达到工业级烙炼规模，并进行了大量的、系统的研巧测试分析ｔｗｗ。??国际上主要发展的几种ＲＡＦＭ钢的成分元素含量见表１．２ｔ４２’４３，Ｗ。??２５〇１?ｉ＊，，乂１／?ｊＬｆ＾＼??１２Ｃｒ＾ｌｎ－）Ｗ??霉?＇、、＼、?ｆｙｆ??＿?？?＼?Ｖ?化化辛＂ＯＣ?ｉ?／ｌ２Ｃｒ?２ｉＷ??￡?１５０－?２．２５Ｃｒ＞２Ｗ％?＼?＼?Ａ．Ｋｏｈｙａａａ?ｅｔ?＃／．?＃?／?ｔ?Ｉ??Ｉ?，?＼＼?（？心，／／??５０?－?■?１０ｄｐａ；３８ＳＣ?７。扔熙／??？?Ｗｐａ；?＂ＤＣ?＂＇Ｃ為、??ｎｌ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?、．一八?Ｖ．?Ｉ??０?２?４?６?８?１０?１２??Ｃｈｒｏｍｉｕｍ?Ｃｏｎｔｅｎｔ?（ｗｔ．％）??图１．３不同福照剂量条件下
性能影响较大，因此，部分研究者在裂变中子福照实验中通过在材料中添加易殖??变产生氨的合金元素的方式斤展了?ＲＡＦＭ钢中子福照损伤氨效应的实验研究。??下面剂量、温度和氮对福照硬化影响的Ｈ个方面分别介绍ＲＡＦＭ钢中子福照硬??化的研究进展。??１）福照损伤的剂量效应??欧洲多家研究单位在聚变发展共同协议（Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｆｕｓｉｏｎ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ??Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ，?ＥＦＤＡ）下研发了?Ｅｕｒｏｆｅｒ９７，并开展了?＂Ｅｕｒｏｆｅｒ９７福照性能研究计??划——ＴＴＭＳ－ＯＯｉ＂削，这是Ｅｕｒｏｆｅｒ９７长期发展规划中最重要内容之一。该计划??中针对Ｅｕｒｏｆｅｒ９７及相关ＲＡＦＭ钢进行不同温度下低剂量至高剂量（０．３－８０ｄｐａ）??福照后的力学性能测试和微观结构分析在高通量堆（ＨｉｇｈＦｌｕｘＲｅａｃｔｏｒ，?ＨＦ民）??口９］及钢冷快堆６〇１１６〇［６０】中３００°Ｃ中子福照后，材料内部产生了大量的位错环等??缺陷团，材料的强度和初脆转变温度（ＤＢＴＴ）值随福照剂量的升高而上升，并??在１０－１５ｄｐａ之后趋于饱种ｅｗｗ。福照引起Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢强度増量和ＤＢＴＴ増量??与剂量呈Ｅ指数变化关系，满足Ｍａｋｉｎ－Ｍｉｎｔｅｒ理论模型：Ａ〇ｙ＝Ａ（Ｔｙｓ［ｌ－??ｅｘｐ（－邮?ａ／ｄｐａ〇ＷＧ，如图?１．４?所示。??５００??２５０?］??－?－?＾??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际热核实验反应堆（ITER）计划与未来核聚变能源[J]. 潘传红. 物理. 2010(06)
[2]ITER氚增殖实验包层设计研究进展[J]. 刘松林,柏云清,陈红丽,李春京,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2009(03)
[3]武汉大学加速器-透射电镜联机系统[J]. 宋搏,郭立平,黎明,刘传胜,叶明生,付德君,范湘军. 核技术. 2007(09)
[4]磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展[J]. 吴宜灿,王红艳,柯严,汪卫华,陈红丽,刘松林,黄群英,FDS团队. 原子核物理评论. 2006(02)
[5]ITER中国液态锂铅实验包层模块设计研究与实验策略[J]. 吴宜灿,汪卫华,刘松林,黄群英,郑善良,王红艳,陈红丽,陈明亮,柏云清,宋勇,章毛连,柯严,李春京,李艳芬,胡丽琴,刘萍,李静惊,李莹,许德政,曾勤,陈义学. 核科学与工程. 2005(04)
[6]聚变堆低活化马氏体钢的发展[J]. 黄群英,郁金南,万发荣,李建刚,吴宜灿. 核科学与工程. 2004(01)
[7]核聚变研究50年[J]. 邱励俭. 核科学与工程. 2001(01)
本文编号：3007335
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１从１９７１年至２０１２年全世界一次能源供应量（按国家地区分类，百万吨油当量）??
聚变堆的低活化钢的概念。堆内中子福照研究结果表明，材料中Ｃｒ含量为７－９??ｗｔ％时，福照引起的初脆转变温度（Ｄｕｃｔｉｌｅ－ｔｏ－Ｂｒｉｔｔｌｅ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?ＤＢＴＴ）??増加最小，如图１．３所示。故ＲＡＦＭ钢的主要成分Ｃｒ的含量处于７－９?ｗｔ％之间。??国际上ＲＡＦＭ钢发展已超过３０年，到目前为止所研发的ＲＡＦＭ钢主要有??Ｗ下几种：欧洲的Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢口９］、Ｏｐｔｉｆｅｒ钢口〇］、Ｏｐｔｉｍａｘ钢刖，日本的Ｆ８２Ｈ??钢口２’巧和ＪＬＦ－１钢牌、美国的９Ｃｒ－２ＷＶＴａ钢【巧、韩国的ＡＲＡＡ钢［词、印度的??ＩＮＲＡＦＭ钢Ｐ７鸣及俄罗斯的民ＵＳＦＥＲ钢等。其中Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢与Ｆ８２Ｈ钢最??为成熟，己经达到工业级烙炼规模，并进行了大量的、系统的研巧测试分析ｔｗｗ。??国际上主要发展的几种ＲＡＦＭ钢的成分元素含量见表１．２ｔ４２’４３，Ｗ。??２５〇１?ｉ＊，，乂１／?ｊＬｆ＾＼??１２Ｃｒ＾ｌｎ－）Ｗ??霉?＇、、＼、?ｆｙｆ??＿?？?＼?Ｖ?化化辛＂ＯＣ?ｉ?／ｌ２Ｃｒ?２ｉＷ??￡?１５０－?２．２５Ｃｒ＞２Ｗ％?＼?＼?Ａ．Ｋｏｈｙａａａ?ｅｔ?＃／．?＃?／?ｔ?Ｉ??Ｉ?，?＼＼?（？心，／／??５０?－?■?１０ｄｐａ；３８ＳＣ?７。扔熙／??？?Ｗｐａ；?＂ＤＣ?＂＇Ｃ為、??ｎｌ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?、．一八?Ｖ．?Ｉ??０?２?４?６?８?１０?１２??Ｃｈｒｏｍｉｕｍ?Ｃｏｎｔｅｎｔ?（ｗｔ．％）??图１．３不同福照剂量条件下
性能影响较大，因此，部分研究者在裂变中子福照实验中通过在材料中添加易殖??变产生氨的合金元素的方式斤展了?ＲＡＦＭ钢中子福照损伤氨效应的实验研究。??下面剂量、温度和氮对福照硬化影响的Ｈ个方面分别介绍ＲＡＦＭ钢中子福照硬??化的研究进展。??１）福照损伤的剂量效应??欧洲多家研究单位在聚变发展共同协议（Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｆｕｓｉｏｎ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ??Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ，?ＥＦＤＡ）下研发了?Ｅｕｒｏｆｅｒ９７，并开展了?＂Ｅｕｒｏｆｅｒ９７福照性能研究计??划——ＴＴＭＳ－ＯＯｉ＂削，这是Ｅｕｒｏｆｅｒ９７长期发展规划中最重要内容之一。该计划??中针对Ｅｕｒｏｆｅｒ９７及相关ＲＡＦＭ钢进行不同温度下低剂量至高剂量（０．３－８０ｄｐａ）??福照后的力学性能测试和微观结构分析在高通量堆（ＨｉｇｈＦｌｕｘＲｅａｃｔｏｒ，?ＨＦ民）??口９］及钢冷快堆６〇１１６〇［６０】中３００°Ｃ中子福照后，材料内部产生了大量的位错环等??缺陷团，材料的强度和初脆转变温度（ＤＢＴＴ）值随福照剂量的升高而上升，并??在１０－１５ｄｐａ之后趋于饱种ｅｗｗ。福照引起Ｅｕｒｏｆｅｒ９７钢强度増量和ＤＢＴＴ増量??与剂量呈Ｅ指数变化关系，满足Ｍａｋｉｎ－Ｍｉｎｔｅｒ理论模型：Ａ〇ｙ＝Ａ（Ｔｙｓ［ｌ－??ｅｘｐ（－邮?ａ／ｄｐａ〇ＷＧ，如图?１．４?所示。??５００??２５０?］??－?－?＾??
【参考文献】：
期刊论文
[1]国际热核实验反应堆（ITER）计划与未来核聚变能源[J]. 潘传红. 物理. 2010(06)
[2]ITER氚增殖实验包层设计研究进展[J]. 刘松林,柏云清,陈红丽,李春京,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2009(03)
[3]武汉大学加速器-透射电镜联机系统[J]. 宋搏,郭立平,黎明,刘传胜,叶明生,付德君,范湘军. 核技术. 2007(09)
[4]磁约束聚变堆及ITER实验包层模块设计研究进展[J]. 吴宜灿,王红艳,柯严,汪卫华,陈红丽,刘松林,黄群英,FDS团队. 原子核物理评论. 2006(02)
[5]ITER中国液态锂铅实验包层模块设计研究与实验策略[J]. 吴宜灿,汪卫华,刘松林,黄群英,郑善良,王红艳,陈红丽,陈明亮,柏云清,宋勇,章毛连,柯严,李春京,李艳芬,胡丽琴,刘萍,李静惊,李莹,许德政,曾勤,陈义学. 核科学与工程. 2005(04)
[6]聚变堆低活化马氏体钢的发展[J]. 黄群英,郁金南,万发荣,李建刚,吴宜灿. 核科学与工程. 2004(01)
[7]核聚变研究50年[J]. 邱励俭. 核科学与工程. 2001(01)
本文编号：3007335
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3007335.html
