Hastelloy N合金的离子辐照损伤及辐照后熔盐腐蚀机理研究
发布时间：2022-01-09 19:30
熔盐堆是第四代核反应堆国际研讨会提出的六个―候选‖开发的核能系统之一，同时也是中国科学院战略性先导科技专项《未来先进核裂变能》的重要部分，具有核燃料可持续利用、热转化效率高、核废料少、固有安全性等多种优点，钍增值熔盐堆技术是解决未来核燃料短缺的重要途径。熔盐堆的主冷却剂是一种熔融态的氟化盐，众所周知，高温熔融氟化盐具有极强的腐蚀性。Hastelloy N合金作为熔盐反应堆中堆芯容器、熔盐回路管道和换热器等结构材料，与液态氟化盐燃料直接接触，高温、辐照以及强腐蚀所引起的Hastelloy N合金的失效问题是影响熔盐堆堆结构材料使用寿命的关键问题。本论文采用常规正电子湮灭寿命谱、扫描电镜、失重法等多种传统研究手段，结合近年来刚刚兴起的具有高探测灵敏度、高空间分辨本领和样品低损伤分析的第三代同步辐射光源的X射线分析手段，研究He+离子辐照后的Hastelloy N合金在熔盐（FLiNaK）中的耐腐蚀性。Hastelloy N合金的耐腐蚀性能与其微观结构关系紧密，研究Hastelloy N合金在反应堆中中子辐照下的微观结构变化可以对合金在反应堆中的失效行为给出评价，预测材料的使用寿命。由于反应...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 引言
1.1.2 熔盐堆的应用前景
1.1.3 熔盐堆结构材料的研究进展
1.2 Hastelloy N 合金的研究进展
1.2.1 Hastelloy Ｎ合金在在高温熔盐中的耐腐蚀性研究进展
1.2.2 辐照对合金耐腐蚀性的影响研究
1.2.3 同步辐射方法在合金腐蚀研究中的应用
1.3 材料的辐照效应
1.3.1 辐照损伤
1.3.2 辐照损伤的计算
1.4 本课题的研究意义
1.5 本课题的研究内容及研究路线
第二章 实验材料、设备及表征方法
2.1 实验样品及制备
2.1.1 辐照样品的制备
2.1.2 腐蚀样品的制备
2.2 DPA 计算
2.3 表征方法
2.3.1 差示扫描量热法(DSC)
2.3.2 电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES）
2.3.3 纳米压痕仪
2.3.4 金相显微镜
2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.6 正电子湮没寿命谱（PALS）
2.3.7 同步辐射精细结构分析
2.3.8 同步辐射 X 射线荧光分析
第三章 Hastelloy N 合金的正电子湮没方法研究
3.1 引言
3.2 正电子湮没谱学简介
3.3 4.5 MeV 的 He+离子辐照 Hastelloy N 合金
3.3.1 实验方法
3.3.2 实验结果与讨论
3.4 Hastelloy N 合金辐照硬化
3.5 小结
第四章 Hastelloy N 合金的熔盐腐蚀
4.1 引言
4.2 300 小时 700℃腐蚀实验结果与讨论
4.2.1 失重
4.2.2 SEM 形貌分析
4.2.3 同步辐射 X 射线荧光分析
4.2.4 同步辐射μ-XAFS
4.3 500 小时 700℃腐蚀实验结果与讨论
4.3.1 失重
4.3.2 SEM 形貌分析
4.3.3 同步辐射 X 射线荧光分析
4.3.4 同步辐射μ-XAFS
4.4 小结
第五章 He~+离子辐照对 Hastelloy N 合金中 Cr 元素扩散的影响研究
5.1 引言
5.2 Hastelloy N 合金的微观组织研究
5.3 合金在高温熔盐中的腐蚀机理与影响因素
5.3.1 合金在熔盐中的腐蚀机理
5.3.2 合金在熔盐中的腐蚀影响因素
5.4 He~+离子辐照对合金中元素扩散的影响机理分析
5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
简历
攻读学位期间科研成果
论文发表情况
专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[2]我国新能源发展现状及前景[J]. 李春曦,王佳,叶学民,喻桥. 电力科学与工程. 2012(04)
[3]熔盐堆的安全性介绍[J]. 左嘉旭,张春明. 核安全. 2011(03)
[4]镍基耐蚀合金研究进展[J]. 王成,巨少华,荀淑玲,严俊,梁斌,陈韩锋. 材料导报. 2009(03)
[5]太阳能利用现状与发展前景[J]. 缪仁杰,李淑兰. 应用能源技术. 2007(05)
[6]核能发电的优点及世界核电发展动向[J]. 史永谦. 能源工程. 2007(01)
[7]六种第四代核反应堆概念[J]. 哈琳. 国外核新闻. 2003(01)
硕士论文
[1]核能安全发展的伦理研究[D]. 宋嘉颖.南京理工大学 2013
本文编号：3579309
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 引言
1.1.2 熔盐堆的应用前景
1.1.3 熔盐堆结构材料的研究进展
1.2 Hastelloy N 合金的研究进展
1.2.1 Hastelloy Ｎ合金在在高温熔盐中的耐腐蚀性研究进展
1.2.2 辐照对合金耐腐蚀性的影响研究
1.2.3 同步辐射方法在合金腐蚀研究中的应用
1.3 材料的辐照效应
1.3.1 辐照损伤
1.3.2 辐照损伤的计算
1.4 本课题的研究意义
1.5 本课题的研究内容及研究路线
第二章 实验材料、设备及表征方法
2.1 实验样品及制备
2.1.1 辐照样品的制备
2.1.2 腐蚀样品的制备
2.2 DPA 计算
2.3 表征方法
2.3.1 差示扫描量热法(DSC)
2.3.2 电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES）
2.3.3 纳米压痕仪
2.3.4 金相显微镜
2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.6 正电子湮没寿命谱（PALS）
2.3.7 同步辐射精细结构分析
2.3.8 同步辐射 X 射线荧光分析
第三章 Hastelloy N 合金的正电子湮没方法研究
3.1 引言
3.2 正电子湮没谱学简介
3.3 4.5 MeV 的 He+离子辐照 Hastelloy N 合金
3.3.1 实验方法
3.3.2 实验结果与讨论
3.4 Hastelloy N 合金辐照硬化
3.5 小结
第四章 Hastelloy N 合金的熔盐腐蚀
4.1 引言
4.2 300 小时 700℃腐蚀实验结果与讨论
4.2.1 失重
4.2.2 SEM 形貌分析
4.2.3 同步辐射 X 射线荧光分析
4.2.4 同步辐射μ-XAFS
4.3 500 小时 700℃腐蚀实验结果与讨论
4.3.1 失重
4.3.2 SEM 形貌分析
4.3.3 同步辐射 X 射线荧光分析
4.3.4 同步辐射μ-XAFS
4.4 小结
第五章 He~+离子辐照对 Hastelloy N 合金中 Cr 元素扩散的影响研究
5.1 引言
5.2 Hastelloy N 合金的微观组织研究
5.3 合金在高温熔盐中的腐蚀机理与影响因素
5.3.1 合金在熔盐中的腐蚀机理
5.3.2 合金在熔盐中的腐蚀影响因素
5.4 He~+离子辐照对合金中元素扩散的影响机理分析
5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
简历
攻读学位期间科研成果
论文发表情况
专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[2]我国新能源发展现状及前景[J]. 李春曦,王佳,叶学民,喻桥. 电力科学与工程. 2012(04)
[3]熔盐堆的安全性介绍[J]. 左嘉旭,张春明. 核安全. 2011(03)
[4]镍基耐蚀合金研究进展[J]. 王成,巨少华,荀淑玲,严俊,梁斌,陈韩锋. 材料导报. 2009(03)
[5]太阳能利用现状与发展前景[J]. 缪仁杰,李淑兰. 应用能源技术. 2007(05)
[6]核能发电的优点及世界核电发展动向[J]. 史永谦. 能源工程. 2007(01)
[7]六种第四代核反应堆概念[J]. 哈琳. 国外核新闻. 2003(01)
硕士论文
[1]核能安全发展的伦理研究[D]. 宋嘉颖.南京理工大学 2013
本文编号：3579309
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3579309.html
