旋转磁场下铀中夹杂物运动行为模拟与实验研究

开展了旋转磁场对金属铀的净化模拟以及实验研究。采用了带芯柱形与无芯柱形两种坩埚,对比分析了铀熔体中夹杂物的迁移与聚合长大,并对电磁净化实验工艺进行了优化。由熔体流场速率分布以及夹杂物的迁移与碰撞模拟结果和实验结果分析可知,夹杂物在旋转磁场作用下能够发生碰撞聚合长大,碰撞聚合主要集中在铀熔体芯部区域。添加坩埚芯促进了熔体中夹杂物碰撞与聚合长大,使之更易上浮去除。采用旋转磁场净化金属铀,带芯柱形坩埚熔体中夹杂物碰撞聚集效果与杂质去除效果明显优于无芯柱形坩埚。     

耐辐照核应急机器人研究现状及关键技术分析

本文详细介绍了历史上几次重大核事故后,耐辐照核应急机器人的应用情况和相关研究情况,并对我国核应急机器人的发展情况进行了简介。根据核事故现场特点和耐辐照核应急机器人的应用情况,总结了应急工作中耐辐照核应急机器人的需求特点,对耐辐照技术、通讯技术、辐射探测技术和热防护技术等关键技术进行了具体分析。最后对耐辐照核应急机器人的小型化、模块化、智能化和通用化等发展趋势进行了展望。     

Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

温度及加载速率对U-5.7%Nb合金变形行为的影响

研究了淬火和时效2种状态的U-5.7%Nb合金,从室温(20℃)~800℃温度范围的准静态拉伸性能,及合金的变形和断裂行为。结果表明,不论淬火或时效状态的U-5.7%Nb合金,当温度高于200℃后,合金在室温下表现出的二次屈服现象将完全消失,并在400℃温度附近发生脆化,在700℃温度附近表现出明显的超塑性,其中淬火态合金性能的变化尤为明显。并对准静态拉伸、Hopkinson拉伸及爆炸膨胀环3种加载速率下,时效态U-5.7%Nb合金的组织结构进行了对比分析。结果表明,以不同应变速率断裂的时效态U-5.7%Nb合金,断口中心部位的韧窝比边缘部位相对明显,Hopkinson拉伸断口的晶粒大于准静态拉伸断口的晶粒,爆炸速率断裂的合金断口有剪切断裂、边缘开裂及局部夹杂脱落的现象。     

铀表面初始氧化行为的电子能量损失谱研究

利用俄歇电子能谱仪获取了表面清洁的铀及其在氧化过程中的电子能量损失谱(EELS)，研究这些电子能量损失谱线显示：清洁表面铀的等离子损失的实验值与理论值较为符合；随着氧化程度的加剧，体等离子体(BP)、表面等离子体(SP)以及价带间跃迁所造成的电子能量损失峰发生了明显的连续偏移和强度的变化，表明室温下清洁表面铀暴露微量纯氧后，在铀表面上发生了U→UO→UO2初始氧化过程。同时，又采用了俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子谱(XPS)对照分析了铀的初始氧化过程。     

Rietveld法模拟计算金属铀真空热氧化膜物相的含量

在400℃、500℃和600℃下对表面已氧化的金属铀进行真空热氧化退火处理，生成银白色的氧化膜表面。采用、XRD对氧化膜的成分进行了表征，并用Rietveld方法定量分析了金属铀真空热氧化膜中物相的含量。结果表明400℃和500℃时氧化膜主要为U和UO2，600℃时氧化膜中还出现了大量的UC，且U的含量明显增大，UO2含量减少。     

用AES研究铝薄膜与基体金属铀之间的界面反应

在俄歇电子能谱(AES)仪超高真空分析室中利用氩离子溅射沉积方法将Al沉积在U基体上.对不同Al沉积量的铀表面实时采集AES和低能电子损失谱(EELS),以研究沉积Al原子与U表面原子间的相互作用以及Al膜的生长过程.将实验样品进行退火处理后进行深度剖析.研究结果表明Al沉积在U基体上是以岛状方式生长的;室温下,沉积Al原子与U表面原子间存在界面作用,两者在界面处相互扩散形成了合金相.退火促使界面扩散速率增大,界面结合力增强,并有可能形成化合物UAlx.     

钒合金加载变形和损伤演化的数值模拟

钒合金具有良好的高温强度、低辐照活化和抗辐照肿胀等特性,使其成为核工程中的一种重要结构材料。为评估V-5Cr-5Ti合金应力作用下的变形和损伤演化特征,开展了光滑和有缺口两种形状合金试样拉伸加载过程的试验和数值模拟研究,并对断口形貌进行了扫描电镜（SEM）观察。根据拉伸试验拟合钒合金的材料本构参数,数值模拟获得试样加载过程的应力 应变分布和颈缩区的损伤演化,将数值模拟获得的载荷 位移曲线与试验测试对比,结果表明二者在弹性和塑性阶段的变形曲线均非常一致,扫描电镜观察获得了两种形状试样的静态拉伸断裂机制。     

受腐蚀亚共析铀铌合金的力学性能研究

利用加速腐蚀实验方法研究了腐蚀对一种亚共析铀铌合金拉伸性能的影响,并用SEM和EDS对拉伸试样的组织结构、成分、表面形貌和断口形貌进行了分析.腐蚀实验表明:随着腐蚀时间的增加,拉伸试样表面的腐蚀程度加剧,经过约180 d的腐蚀后,试样表面形成了腐蚀斑,其大小为50μm左右;力学拉伸测试表明:在实验范围内,合金的屈服强度和抗拉强度无明显变化,而试样的延伸率及断面收缩率则有下降的趋势.断口形貌表明,合金在实验范围内腐蚀后,其断裂方式仍以韧性断裂为主.此外,对引起合金力学性能变化的主要因素也进行了探讨.     

金属铀表面经CO处理后的抗蚀性研究

采用增重法和电化学方法分别研究了金属铀表面经CO处理后的抗热氧化腐蚀能力和抗化学介质腐蚀的能力。结果表明：金属铀表面经CO处理后的抗氧化能力有所提高,抛物线氧化阶段其氧化速率比未处理样品的氧化速率低25％－60％;电化学研究表明;金属铀表面经CO处理后,其抗化学介质腐蚀的能力增强;在实验所用CO剂量范围内,其抗蚀性随CO剂量的增加而增强。