铁基阻氚材料评估及关键性能研究
发布时间：2020-12-04 20:20
聚变堆包层结构材料主要的候选材料低活化铁素体/马氏体（Reduced activation ferritic/martensitic,RAFM）钢具有较高的氢同位素渗透率和溶解度。为保证聚变堆的安全稳定运行,在由RAFM钢构成的包层复杂结构表面上制备均匀的具有优异阻氢能力及热机械稳定性的抗辐照阻氚层成为目前迫切的研究需求。针对该需求,本文首先对基体材料RAFM钢的氢同位素渗透行为进行了研究,为后续的铁基阻氚材料阻氢性能分析提供基体氢输运参数。然后通过两种思路在RAFM钢表面制备阻氚陶瓷氧化层,并对其关键性能进行了研究。第一种思路为:直接氧化RAFM钢以在其表面获得含铬氧化层。根据RAFM钢可能面临的两种实际工况,分别采取了高温大气热氧化以及高温高压水氧化两种方式在RAFM钢表面获得氧化层并分析其氧化层成分结构探究其氢同位素渗透特性。实验结果表明通过两种热氧化方式形成的疏松多孔的自氧化层并不能有效的降低氢渗透率。另一种思路为:在RAFM钢表面制备一层铁铬铝层,然后通过热氧化生成含铝氧化层。通过优化铁铬铝材料热氧化过程中的氧化气氛、表面粗糙度等参数,使得其氢同位素渗透率相比RAFM钢低四个...
【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】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１几种轻元素发生聚变反应概率⑴??＾－—＾Ｔｏｒｏｉｄａｉ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｍａｇｎｅｔｓ??
?第１章绪论???面的真空腔室部位提供屏蔽。包裹着真空腔室部位的是用来产生约束等离子体磁??场的环形场线圈，环形场线圈外部的是提供等离子体位型校准和调控磁场的极向??场线圈。最终在外围还会有一系列的工厂设施用来进行燃料的提取和再注入，等??离子体加热，热功率提取以及反应堆的维护设施等。??１Ｅ－２０??１Ｅ－２１????—??ｒ?１Ｅ－２２?—＾??１Ｅ－２３??Ｉ１，／??：ｔ?１Ｅ－２５?／?．．?＇?／??｜?１Ｅ－２６，?Ｚ?／??ｌ?１Ｅ＂７?／?／??￡?１Ｅ－２８?／??＾?＾?２９?Ｄ?丁?ｗｗ－ｉｕ．?｜＊＊＊｜ｑ３?ｍｕｍｍｉｉｉ＾?Ｄ?Ｒ??１Ｅ－３０?／??１?１０?１００?１０００??Ｐｌａｓｍａ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ＫｅＶ）??图１．１几种轻元素发生聚变反应概率⑴??＾－—＾Ｔｏｒｏｉｄａｉ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｍａｇｎｅｔｓ??＼?Ａｓｈ／ｐａｒｔｉｃｔｅ?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ??ＢｌａｎＫｅｔ；ｎｄ＾?Ｐｌａｓ？??图１．２环形聚变反应堆示意图⑴??２００６年中、美、欧、俄、日、韩、印七方正式签订协议启动国际热核聚变实??验堆?ＩＴＥＲ?（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ）的建设计划［２］，期??望可以通过该计划验证用磁约束方式维持等离子体燃烧和平利用聚变能发电的??科学和工程技术可行性。然而从ＩＴＥＲ发展到聚变示范堆ＤＥＭＯ?（Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ??ｒｅａｃｔｏｒ）尚存在大量的工程技术难题。为了克服这之间存在的巨大的科学技术难??２??
图１．３?ＣＦＥＴＲ结构示意
【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress on design and related R&D activities for the water-cooled breeder blanket for CFETR[J]. Songlin Liu,Xiaoman Cheng,Xuebin Ma,Lei Chen,Kecheng Jiang,Xia Li,Hui Bao,Jichao Wang,Wanjing Wang,Changhong Peng,Peng Lu,Min Li,Kai Huang. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(03)
[2]核聚变堆包层结构材料研究进展及展望[J]. 徐玉平,吕一鸣,周海山,罗广南. 材料导报. 2018(17)
[3]微弧氧化制备氧化铝阻氚涂层的研究（英文）[J]. 冯军,但敏,金凡亚,陈美艳,沈丽如,童洪辉,张桂凯. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[4]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[5]Influence of process parameters on thickness and wear resistance of rare earth modified chromium coatings on P110 steel synthesized by pack cementation[J]. 林乃明,谢发勤,吴向清,田伟. Journal of Rare Earths. 2011(04)
博士论文
[1]氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为[D]. 刘皓东.中国科学技术大学 2019
[2]氢同位素在聚变堆包层结构材料中的渗透滞留行为研究[D]. 徐玉平.中国科学技术大学 2017
[3]铝化物阻氘涂层中的基底效应研究[D]. 向鑫.中国工程物理研究院 2016
[4]α-Al2O3阻氚涂层材料中氢行为的理论研究[D]. 张桂凯.中国科学技术大学 2014
本文编号：2898184
【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】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１几种轻元素发生聚变反应概率⑴??＾－—＾Ｔｏｒｏｉｄａｉ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｍａｇｎｅｔｓ??
?第１章绪论???面的真空腔室部位提供屏蔽。包裹着真空腔室部位的是用来产生约束等离子体磁??场的环形场线圈，环形场线圈外部的是提供等离子体位型校准和调控磁场的极向??场线圈。最终在外围还会有一系列的工厂设施用来进行燃料的提取和再注入，等??离子体加热，热功率提取以及反应堆的维护设施等。??１Ｅ－２０??１Ｅ－２１????—??ｒ?１Ｅ－２２?—＾??１Ｅ－２３??Ｉ１，／??：ｔ?１Ｅ－２５?／?．．?＇?／??｜?１Ｅ－２６，?Ｚ?／??ｌ?１Ｅ＂７?／?／??￡?１Ｅ－２８?／??＾?＾?２９?Ｄ?丁?ｗｗ－ｉｕ．?｜＊＊＊｜ｑ３?ｍｕｍｍｉｉｉ＾?Ｄ?Ｒ??１Ｅ－３０?／??１?１０?１００?１０００??Ｐｌａｓｍａ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ＫｅＶ）??图１．１几种轻元素发生聚变反应概率⑴??＾－—＾Ｔｏｒｏｉｄａｉ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??Ｍａｇｎｅｔｓ??＼?Ａｓｈ／ｐａｒｔｉｃｔｅ?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ??ＢｌａｎＫｅｔ；ｎｄ＾?Ｐｌａｓ？??图１．２环形聚变反应堆示意图⑴??２００６年中、美、欧、俄、日、韩、印七方正式签订协议启动国际热核聚变实??验堆?ＩＴＥＲ?（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ）的建设计划［２］，期??望可以通过该计划验证用磁约束方式维持等离子体燃烧和平利用聚变能发电的??科学和工程技术可行性。然而从ＩＴＥＲ发展到聚变示范堆ＤＥＭＯ?（Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ??ｒｅａｃｔｏｒ）尚存在大量的工程技术难题。为了克服这之间存在的巨大的科学技术难??２??
图１．３?ＣＦＥＴＲ结构示意
【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress on design and related R&D activities for the water-cooled breeder blanket for CFETR[J]. Songlin Liu,Xiaoman Cheng,Xuebin Ma,Lei Chen,Kecheng Jiang,Xia Li,Hui Bao,Jichao Wang,Wanjing Wang,Changhong Peng,Peng Lu,Min Li,Kai Huang. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(03)
[2]核聚变堆包层结构材料研究进展及展望[J]. 徐玉平,吕一鸣,周海山,罗广南. 材料导报. 2018(17)
[3]微弧氧化制备氧化铝阻氚涂层的研究（英文）[J]. 冯军,但敏,金凡亚,陈美艳,沈丽如,童洪辉,张桂凯. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[4]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[5]Influence of process parameters on thickness and wear resistance of rare earth modified chromium coatings on P110 steel synthesized by pack cementation[J]. 林乃明,谢发勤,吴向清,田伟. Journal of Rare Earths. 2011(04)
博士论文
[1]氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为[D]. 刘皓东.中国科学技术大学 2019
[2]氢同位素在聚变堆包层结构材料中的渗透滞留行为研究[D]. 徐玉平.中国科学技术大学 2017
[3]铝化物阻氘涂层中的基底效应研究[D]. 向鑫.中国工程物理研究院 2016
[4]α-Al2O3阻氚涂层材料中氢行为的理论研究[D]. 张桂凯.中国科学技术大学 2014
本文编号：2898184
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