检索结果-内蒙古大学图书馆

核动力工程 2025年第1期46卷 175-182页

作者：粟丹科潘小强陆永洪杨静王挺段苗苗中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

本文基于粉末冶金技术制备了UN-30%U_(3)Si_(2)复合燃料芯块(U_(3)Si_(2)质量百分数为30%),研究了烧结气氛、烧结温度、烧结时间等烧结工艺对芯块烧结密度的影响规律,主要通过芯块的化学成分、物相组成以及微观组织变化等方面进行致密... 详细信息

本文基于粉末冶金技术制备了UN-30%U_(3)Si_(2)复合燃料芯块(U_(3)Si_(2)质量百分数为30%),研究了烧结气氛、烧结温度、烧结时间等烧结工艺对芯块烧结密度的影响规律,主要通过芯块的化学成分、物相组成以及微观组织变化等方面进行致密化过程分析。结果表明,UN-30%U_(3)Si_(2)复合燃料芯块真空烧结相比氩气气氛烧结更有利于致密化;随着烧结温度(1600~1675℃)升高,致密度逐渐增加,最高可达97%T.D.(T.D.为理论密度);当烧结温度高于U_(3)Si_(2)熔点之后,随着温度上升,U_(3)Si_(2)相在高真空条件下会烧损挥发,并且N元素有向U_(3)Si_(2)相扩散的趋势,形成未知USi_(x)N_(y)相;烧结温度的升高或者烧结时间的延长,均有利于U3Si2相对UN相形成包覆。

关键词： UN-30%U_3Si_2复合燃料烧结工艺致密化过程

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Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为

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金属学报 2023年第2期59卷 289-296页

作者：廖京京张伟张君松吴军杨忠波彭倩邱绍宇中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

研究了2种高Nb、低Nb含量新型Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的长期均匀腐蚀行为,发现2种合金均表现出周期性钝化-转折规律,对其演变行为及机制进行了深入研究。多次转折发生后,氧化膜显微组织仍呈规律性分层,柱状晶及... 详细信息

研究了2种高Nb、低Nb含量新型Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的长期均匀腐蚀行为,发现2种合金均表现出周期性钝化-转折规律,对其演变行为及机制进行了深入研究。多次转折发生后,氧化膜显微组织仍呈规律性分层,柱状晶及缺陷带周期性出现。转折前,氧化膜/金属界面起伏强度及四方ZrO_(2)(t-ZrO_(2))等效厚度随时间延长而逐渐增大,转折时均快速减小;氧化组织再次钝化-转折时,2者演变规律均与初次转折相同。分析认为,转折时缺陷带的产生受到氧化膜/金属界面的粗糙起伏畸变及t-ZrO_(2)相变共同影响,周期性氧化规律的产生与起伏强度、t-ZrO_(2)等效厚度达到最大临界值的周期性密不可分。Raman光谱分析表明t-ZrO_(2)的280 cm^(-1)特征峰负偏移,定性地反映了t-ZrO_(2)中O空位浓度。O空位浓度在钝化阶段保持稳定,转折时迅速下降,2种合金的耐腐蚀性差异与O空位浓度差异相关。

关键词：锆合金均匀腐蚀周期性转折四方ZrO_(2) O空位

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锆合金氧化膜及基体中氧的扩散

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 175-180页

作者：张君松吴军廖京京韦天国龙冲生中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610041

锆合金氧化膜及基体中氧的扩散系数是锆合金腐蚀动力学中的重要参数,目前文献报道的氧在锆及氧化膜中的扩散系数数值差异较大。本文通过真空退火试验,得到不同温度下氧化膜中氧浓度分布,计算了氧在锆合金基体中的扩散系数;通过氧化膜的... 详细信息

锆合金氧化膜及基体中氧的扩散系数是锆合金腐蚀动力学中的重要参数,目前文献报道的氧在锆及氧化膜中的扩散系数数值差异较大。本文通过真空退火试验,得到不同温度下氧化膜中氧浓度分布,计算了氧在锆合金基体中的扩散系数;通过氧化膜的等效扩散模型,由腐蚀转折前的腐蚀增重曲线,估算锆合金氧化膜中氧的扩散系数,得到Zr-Sn-Nb合金基体中氧的扩散系数随温度的变化规律为D_(Zr)(cm^(2)/s)=0.18exp(-180 000/RT);通过转折前的腐蚀增重曲线,估算得到氧化膜中氧的扩散系数随温度的变化规律为D_(ox)(cm^(2)/s)=3×10^(-7)exp(-101 550/RT)。

关键词：锆合金锆基体氧化膜扩散系数

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TRISO微球涂层的微结构与力学性能研究

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核动力工程 2023年第3期44卷 121-126页

作者：何宗倍陈江善曾强潘小强姚力夫邱邵宇中国核动力研究设计院成都610213 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

以ZrO2微球为模拟核芯,通过流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备了三结构同向性包覆颗粒(TRISO)微球,利用扫描电镜、透射电镜等对TRISO微球各包覆涂层的微结构进行了观察分析,并采用微米压痕法测试了各包覆涂层的弹性模量和维氏硬度,在... 详细信息

以ZrO2微球为模拟核芯,通过流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备了三结构同向性包覆颗粒(TRISO)微球,利用扫描电镜、透射电镜等对TRISO微球各包覆涂层的微结构进行了观察分析,并采用微米压痕法测试了各包覆涂层的弹性模量和维氏硬度,在此基础上通过压溃实验对SiC涂层的断裂强度进行了测试。结果表明:①Buffer层由大量的球状碳颗粒组成,涂层中存在较多的大孔;②内PyC层和外PyC的结构类似,由大量表面包裹片层结构的球状碳颗粒组成,致密度相对较高;③SiC层以典型的β-SiC结晶态存在,原子层间距为0.26 nm;④各包覆涂层中,Buffer层的弹性模量和维氏硬度最低,分别在13.29 GPa和1.78 GPa左右,内PyC层的弹性模量和维氏硬度分别在25.80 GPa和3.18 GPa左右,外PyC层的弹性模量和硬度分别在28.15 GPa和3.66 GPa左右,SiC层的弹性模量与硬度均最高,分别在141.4 GPa和21.51 GPa左右;⑤通过压溃实验测得的SiC层平均断裂强度为2581 MPa。TRISO微球各包覆涂层不同的结构特征来源于不同的沉积工艺,前驱气体的热分解反应是控制包覆涂层结构的关键。本文对TRISO微球各涂层的结构和力学特征进行研究,获得相应的性能数据,对TRISO微球的设计应用和堆内辐照行为预测具有重要的指导意义。

关键词： TRISO微球热解碳 SiC 微观结构力学性能

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内壁强化对TA16钛合金传热管断裂韧度的影响

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中国表面工程 2023年第3期36卷 205-213页

作者：刘肖王理孙永铎舒茗吴军中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

采用TA16传热管制备的直流蒸汽发生器是新一代核动力装置的核心部件。为提高管材的内壁质量,目前采用内绞、喷砂等数道表面加工程序,生产成本大幅升高。为简化工艺流程,降低生产成本,开展针对TA16管材的内壁强化技术研究。同时为了确定... 详细信息

采用TA16传热管制备的直流蒸汽发生器是新一代核动力装置的核心部件。为提高管材的内壁质量,目前采用内绞、喷砂等数道表面加工程序,生产成本大幅升高。为简化工艺流程,降低生产成本,开展针对TA16管材的内壁强化技术研究。同时为了确定内壁强化对管材断裂韧性的影响,提出一种含双边轴向裂纹管(DEAT)试样,通过弹塑性有限元分析建立DEAT试样的应力强度因子K和J积分的计算表达式,通过建立的试验方法完成内壁强化前后TA16传热管的J-R曲线测试,获得内壁强化前后TA16传热管的断裂韧性参数。试验后采用SEM、EBSD、TEM及纳米压痕分析内壁强化对管材微观组织和性能的影响。研究结果表明:强化后TA16管内壁从表面沿径向形成100~200μm的纳米超细晶区和孪晶变形区,显著提高了管材的内壁质量,但由于表层的硬度升高,导致传热管的断裂韧度整体水平有所下降。研究结果可为TA16管材的质量提升、安全性评价及性能退化评估奠定技术基础。

关键词： TA16钛合金传热管内壁强化断裂韧度组织演变

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LOCA事故工况下锆包壳的高温氧化行为研究进展

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核动力工程 2023年第S01期44卷 119-124页

作者：赵琬倩贾玉振裴静远李国庆吕俊男张君松廖京京彭倩中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

锆合金是被广泛地用于水冷动力堆反应的包壳材料。锆合金包壳在失水事故(LOCA)极端事故工况下的高温行为成为国内外学者研究和讨论的热点。本文综述了近年来国内外锆合金的高温氧化行为研究进展,详述了氧化动力学特征、氧化失稳现象和... 详细信息

锆合金是被广泛地用于水冷动力堆反应的包壳材料。锆合金包壳在失水事故(LOCA)极端事故工况下的高温行为成为国内外学者研究和讨论的热点。本文综述了近年来国内外锆合金的高温氧化行为研究进展,详述了氧化动力学特征、氧化失稳现象和氧化转折机理,同时概述了近10年中国核动力研究设计院(NPIC)的相关研究工作。本文报道的研究进展,尤其是对于转折机理的探讨,可为进一步提高国产化新型锆合金使用性能提供研发指导。

关键词：锆合金包壳失水事故(LOCA) 事故工况氧化行为转折机理

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锆合金表面Cr涂层在高温水蒸气环境中氧化行为研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 168-175页

作者：杨红艳吕俊男张瑞谦韦天国中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

为对多弧离子镀技术制备锆合金表面Cr涂层的耐高温氧化性能进行系统评价,对Cr涂层在水蒸气环境中的氧化行为进行研究。采用同步热分析仪获取Cr涂层在800~1400℃的氧化增重数据、X射线衍射仪分析相结构、扫描电子显微镜分析表面形貌和横... 详细信息

为对多弧离子镀技术制备锆合金表面Cr涂层的耐高温氧化性能进行系统评价,对Cr涂层在水蒸气环境中的氧化行为进行研究。采用同步热分析仪获取Cr涂层在800~1400℃的氧化增重数据、X射线衍射仪分析相结构、扫描电子显微镜分析表面形貌和横截面各膜层厚度、能谱仪分析元素分布。结果表明,1200℃水蒸气氧化后Cr涂层表面生成了致密的保护膜,氧化后膜基界面结合质量良好,且锆基体上残留有一定量的Cr涂层;在1300℃水蒸气环境中Cr涂层短时间内对基体具有保护作用,1400℃时Cr涂层会迅速失去其保护效果。因此,锆合金表面Cr涂层具有优异的抗高温氧化性能,1200℃长时间高温水蒸气氧化后仍对锆基体具有较好的保护作用。

关键词： Cr涂层水蒸气氧化表面形貌氧化速率

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Zr-Sn-Nb合金带材力学性能各向异性研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 131-136页

作者：崔怡然杨忠波刘然超邓传东王晓敏邱军徐春容中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

为探究Zr-Sn-Nb合金带材织构对其不同方向力学性能的影响,采用电子背散射衍射技术(EBSD)和拉伸试验分别对成品退火态Zr-0.85Sn-1Nb-0.3Fe合金带材的织构及不同方向力学性能进行系统分析。结果表明,合金带材中形成了典型的基面双峰织构,... 详细信息

为探究Zr-Sn-Nb合金带材织构对其不同方向力学性能的影响,采用电子背散射衍射技术(EBSD)和拉伸试验分别对成品退火态Zr-0.85Sn-1Nb-0.3Fe合金带材的织构及不同方向力学性能进行系统分析。结果表明,合金带材中形成了典型的基面双峰织构,导致了力学性能的各向异性。随拉伸加载方向与轧制方向(RD)夹角的增大,带材主要滑移系的Schmid因子呈下降趋势,使得滑移系开启难度增大,屈服强度和屈强比增大,抗拉强度和硬化指数降低,Zr-Sn-Nb合金带材在RD上具有相对较好的冲压成形能力。

关键词： Zr-0.85Sn-1Nb-0.3Fe合金带材织构力学性能

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包覆燃料微球疏松热解碳层表观密度的测定

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分析试验室 2025年第2期44卷 253-257页

作者：王国华邓传东郑娜罗凤焱贺含毅曾强赵峰中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

表观密度是影响燃料微球疏松热解碳包覆层抗辐照性能的关键参数之一。为测定以UO_(2)为核芯的燃料微球的疏松热解碳层密度,采用扫描电镜对包覆碳层的微结构进行了观察分析;通过高温氧化去除碳层,并分别利用同步热分析和X射线衍射等对碳... 详细信息

表观密度是影响燃料微球疏松热解碳包覆层抗辐照性能的关键参数之一。为测定以UO_(2)为核芯的燃料微球的疏松热解碳层密度,采用扫描电镜对包覆碳层的微结构进行了观察分析;通过高温氧化去除碳层,并分别利用同步热分析和X射线衍射等对碳层的氧化条件与包覆燃料微球的氧化产物进行了表征;在此基础上,通过称重-压汞法测定和计算疏松热解碳层的质量、体积和表观密度。结果表明,包覆层与UO_(2)核芯贴合紧密,燃料微球经温度高于816℃的空气氧化,碳包覆层被去除,核芯生成U_(3)O_(8),称重-压汞法的相对标准偏差小于2%(n=6)。该方法不依赖于燃料微球平均粒径和包覆层平均厚度的测量,适用于工程应用,为包覆燃料微球包覆碳层的表观密度测定提供了一种新方法。

关键词：包覆燃料微球疏松热解碳层表观密度称重-压汞法

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燃料包壳化学反应和相优化的U-Zr基金属燃料掺杂及性能改善研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 158-162页

作者：卓卫乾中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

针对U-Zr基金属燃料包壳化学反应(FCCI)和相优化问题,介绍了掺杂元素Sb、Mo、Nb和Ti对金属燃料的影响。结合扩散偶实验、高温加热实验,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和热差仪分析(DSC)表征方法,对一系列U-Zr基金属燃料进行... 详细信息

针对U-Zr基金属燃料包壳化学反应(FCCI)和相优化问题,介绍了掺杂元素Sb、Mo、Nb和Ti对金属燃料的影响。结合扩散偶实验、高温加热实验,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和热差仪分析(DSC)表征方法,对一系列U-Zr基金属燃料进行了堆外评价。掺杂元素Sb用于抑制金属燃料在高燃耗下的FCCI。研究结果表明,Sb和镧系元素Ce结合生成沉淀,并且其沉淀产物不与包壳反应,证明了Sb可以作为一种潜在的掺杂元素解决高燃耗下的FCCI问题;掺杂元素Mo、Nb和Ti用于相优化,其中Mo、Nb降低了γ相的转变温度,且Mo的效果优于Nb。研究结果可为未来先进金属燃料的设计和优化提供数据支撑。

关键词： U-Zr基金属燃料元素掺杂燃料包壳化学反应(FCCI) 相优化扫描电子显微镜(SEM) X射线衍射(XRD) 热差仪分析(DSC)

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