ADS是目前國(guó)際上公認(rèn)的核廢料處理的最佳手段。由于內(nèi)部環(huán)境的惡劣(強(qiáng)輻照,高溫,強(qiáng)腐蝕),ADS對(duì)其結(jié)構(gòu)材料的要求也變得極為苛刻。材料問(wèn)題始終是制約核能發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。輻照損傷過(guò)程能使材料的結(jié)構(gòu)以及機(jī)械性能發(fā)生惡劣的變化(如：輻照蠕變、高溫He脆以及相不穩(wěn)定性等),材料性能的退化嚴(yán)重地影響著反應(yīng)堆在運(yùn)行過(guò)程中的安全性與經(jīng)濟(jì)性。低活化鐵素體-馬氏體鋼所具備的多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)(優(yōu)異的抗輻照腫脹性能,低活化,成熟的工業(yè)化生產(chǎn)),使其成為了第四代反應(yīng)堆首選候選結(jié)構(gòu)材料。由于目前缺乏具有相應(yīng)能譜的中子測(cè)試堆,利用現(xiàn)有的堆型對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試很難在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。鑒于載能離子輻照可以人為的控制輻照參數(shù),費(fèi)用低,并且可以短時(shí)間內(nèi)達(dá)到材料在反應(yīng)堆服役年限內(nèi)累積的損傷水平。為了能夠快速的對(duì)候選材料進(jìn)行篩選,載能離子輻照被認(rèn)為是一種有效的補(bǔ)足。 中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所和金屬研究所合作研發(fā)出了一種新型含高硅低活化鐵素體-馬氏體(NHS)鋼,旨在成為中科院ADS項(xiàng)目的候選結(jié)構(gòu)材料。本論文以NHS鋼為研究對(duì)象,利用載能離子在不同溫度下輻照,對(duì)NHS鋼的抗輻照性能以及內(nèi)部缺陷的信息進(jìn)行了研究,并對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 一、利用320kV高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的500keV離子束,在室溫,300℃,450℃以及750。C下分別對(duì)NHS鋼樣品進(jìn)行He注入。使用慢正電子束-多普勒展寬譜(DBS)對(duì)樣品近表面區(qū)域的缺陷信息進(jìn)行分析；并且還利用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)樣品損傷峰值區(qū)He泡的形成進(jìn)行了表征。測(cè)試結(jié)果表明,不同溫度下He的注入,導(dǎo)致樣品近表面區(qū)域缺陷的分布有著顯著的差異。而在300-450℃的溫度區(qū)間內(nèi),存在著He原子擴(kuò)散機(jī)制轉(zhuǎn)變的溫度點(diǎn)。TEM結(jié)果對(duì)上述現(xiàn)象給予了有效的證實(shí)。 二、利用蘭州重離子加速器提供的196MeVKr離子在室溫、450℃和550℃下對(duì)NHS鋼／T91以及國(guó)產(chǎn)RAFM鋼進(jìn)行輻照,通過(guò)TEM的觀測(cè),對(duì)比研究三種不同材料抗輻照腫脹的能力。研究發(fā)現(xiàn),國(guó)產(chǎn)RAFM以及T91鋼在450℃下,均出現(xiàn)了孔洞尺寸雙峰分布的形貌。550℃下,材料內(nèi)氣泡的平均尺寸均相對(duì)減小。相比較而言,NHS鋼在450℃和550℃下,均呈現(xiàn)出較為優(yōu)異的抗輻照腫脹能力。原因可能在于材料中的Si元素對(duì)孔洞腫脹起到了抑制作用。除此之外,還使用了DBS以及背散射穆斯堡爾譜(CEMS)對(duì)NHS鋼的近表面區(qū)域缺陷形態(tài)作了相應(yīng)的研究。CEMS結(jié)果表明,在NHS鋼的近表面區(qū)域并未發(fā)生相變。450℃輻照條件下,結(jié)構(gòu)混亂程度較低。DBS結(jié)果表明,在相對(duì)較高的輻照溫度下,熱激活形成的空位占主導(dǎo),并且隨著溫度的提高,空位型缺陷與自間隙子的復(fù)合也開(kāi)始變得較為顯著。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TL341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2824994