氦对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Mn合金辐照损伤的影响

利用超高压电镜与高能离子加速器连接装置 ,研究了氦 (He)对Fe Cr Ni和Fe Cr Mn两类奥氏体型合金辐照损伤行为的影响。观察了辐照过程中二次点缺陷的演变、空洞的形成以及辐照诱导晶界处溶质元素浓度的变化。实验结果表明 :He能促进两类合金空洞核心的增加 ,但空洞尺寸和密度不同 ;He能有效抑制辐照诱起晶界元素偏析 ,但对不同原子尺寸的溶质原子抑制效果不同。该差别是由于He的注入提高空位移动激活能和改变点缺陷与溶质原子相互作用的效果     

双束同时辐照对低活性Fe-Cr-Mn(W,V)合金相稳定性影响

采用电子束 /He+ ion束同时复合辐照方式 ,研究了低活性Fe Cr Mn(W ,V)合金高温长时时效后组织稳定性 ,评价了He对辐照相稳定性影响。结果表明 ,单独电子辐照 ( 10a-1 )只引起相界面低密度空洞形成。而双束同时辐照对组织损伤具有协同效果 ,加剧相稳定性发生变化 ,如 :促进相间溶质原子扩散 ,导致析出相长大 ;新相的形成 ;发生结构无序化 ,促进析出相改性。从He原子与晶体辐照点缺陷与溶质原子相互作用和扩散等机制 ,讨论了辐照相稳定性发生变化的原因。     

LiF晶体辐照赋色的原理和应用

辐照赋色法也称辐射损伤法。在高能粒子辐照过程中，射线与晶体中的离子、原子或电子相互作用，产生点缺陷。由于这些缺陷在可见光波段有吸收峰，常常称之为颜色中心，简称色心。１　晶体辐照赋色的原理高能粒子与晶体中的离子或原子碰撞，发生能量转移。当高能粒子给予晶...     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量（1~10 keV）初级离位原子（PKA）引起的级联碰撞进行了研究,分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明,点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系,不同类型的点缺陷随时间演化规律相似,点缺陷多产生在PKA径迹旁,点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

单片式和弥散型U-Mo燃料研究进展及前景

本文介绍了单片式和弥散型U-Mo燃料的研究进展，以便实现用其他替代品来进行高浓铀向低浓铀转换（HEU→LEU）的可能性。在RERTR（研究实验堆降低铀浓缩度计划）-7A辐照试验中，以Zr-4合金为包壳的20％铀富集度U-7Mo单片式燃料板的辐照后初步检验结果表明其性能优良。正在进行中的弥散型燃料的加工性能和性能预测试验具有以下特征：①用锗替代硅与基体铝形成合金；②对U-Mo燃料颗粒涂硅、锗、镍涂层，基体铝与这些元素合金化，从而减少界面反应的动力；③在基体中加入多孔氧化铝，用来吸收裂变气体产物。     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量(1～10 keV)初级离位原子(PKA)引起的级联碰撞进行了研究,分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明,点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系,不同类型的点缺陷随时间演化规律相似,点缺陷多产生在PKA径迹旁,点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

基于物理的轻水堆压力容器钢辐照脆化预测模型

正轻水反应堆(LWR)的压力容器(RPV)钢在长期正常服役条件下会发生材料性能降级(主要指发生材料脆化),其主要原因在于中子辐照促进或导致的一些微观结构变化,如富Cu沉淀或团簇(CRP)、基体损伤(MD)以及溶质原子(如P原子)在晶界偏析。基于物理机制构建RPV钢辐照脆化预测模型对于高剂量中子辐照下的预测可靠性大有裨益。本项研究从国内RPV钢辐照脆化数据(包括试验堆加速辐照实验数据)出发,在前人研究基础上,构建了含有CRP和MD贡献的物理型RPV     

氦对低活性Fe-Cr-Mn(W,V)合金辐照损伤影响

采用低能离子加速器和超高压电镜相连接复合辐照装置,研究注入He后经电子束辐照,观察低放射性Fe-Cr-Mn（W,V）合金的辐照损伤特征;研究He对辐照过程中产生二次缺陷,空洞肿胀,诱起晶界偏析的影响。实验结果证明He的存在,增加辐照初期位错密度,促进空洞核心形成及空洞肿胀增加,抑制晶界近旁溶质元素偏析。     

辐照条件下空洞超点阵形成过程的相场模拟

钨（W）具有高熔点、高热导率和优异的抗辐照能力等优点,是未来聚变堆面向等离子体部件的重要候选材料。然而中子辐照后的纯W中会产生空洞超点阵,严重影响其服役性能。本文改进了辐照条件下纯W中空洞超点阵形成过程的相场模型,采用更合理的体系总自由能函数表达形式,且考虑了空间与时间上随机分布的辐照点缺陷的产生。模拟结果表明：辐照过程中,间隙原子的定向扩散及其与空位的相互作用是空洞超点阵形成的主要原因;间隙原子沿不同方向的定向扩散形成了不同类型的空洞点阵;点阵中空洞的排列会随模拟时间的延长变得有序,空洞尺寸也会变得基本一致,而空洞形状并非标准的圆形,模拟结果与实验结果基本一致。     

ODS-Eurofer钢微观结构及辐照硬化研究

研究了ODS-Eurofer钢的微观结构及辐照硬化现象。首先用透射电子显微镜(TEM)观察了ODS-Eurofer钢的初始微观组织结构,发现基体中不仅存在几nm至几十nm的氧化物弥散颗粒,还存在具有壳 核结构的大尺寸(直径大于100 nm)颗粒,并观察到纳米颗粒对位错线的钉扎作用。随后用能量为5 MeV的Fe²⁺离子在300 ℃和500 ℃下辐照样品至25 dpa以模拟中子辐照,并用纳米压痕仪和TEM测试表征了辐照所致力学性能和微观结构的变化。结果表明,两种温度下辐照均引起硬度上升,500 ℃时由于辐照产生的点缺陷发生复合,导致硬化效应弱于300 ℃。用TEM观测辐照水平为25 dpa的损伤层发现有少量纳米尺寸位错环,这些位错环是辐照硬化的主要原因。ODS-Eurofer钢初始微观结构对辐照硬化有重要影响,其中晶界、纳米颗粒与基体界面、位错线等能捕获辐照过程中产生的点缺陷,从而抑制辐照位错环的生长。     

辐照条件下空洞超点阵形成过程的相场模拟

钨(W)具有高熔点、高热导率和优异的抗辐照能力等优点,是未来聚变堆面向等离子体部件的重要候选材料。然而中子辐照后的纯W中会产生空洞超点阵,严重影响其服役性能。本文改进了辐照条件下纯W中空洞超点阵形成过程的相场模型,采用更合理的体系总自由能函数表达形式,且考虑了空间与时间上随机分布的辐照点缺陷的产生。模拟结果表明:辐照过程中,间隙原子的定向扩散及其与空位的相互作用是空洞超点阵形成的主要原因;间隙原子沿不同方向的定向扩散形成了不同类型的空洞点阵;点阵中空洞的排列会随模拟时间的延长变得有序,空洞尺寸也会变得基本一致,而空洞形状并非标准的圆形,模拟结果与实验结果基本一致。     

ODS-Eurofer钢微观结构及辐照硬化研究

研究了ODS-Eurofer钢的微观结构及辐照硬化现象。首先用透射电子显微镜(TEM)观察了ODS-Eurofer钢的初始微观组织结构,发现基体中不仅存在几nm至几十nm的氧化物弥散颗粒,还存在具有壳-核结构的大尺寸(直径大于100 nm)颗粒,并观察到纳米颗粒对位错线的钉扎作用。随后用能量为5 MeV的Fe~(2+)离子在300℃和500℃下辐照样品至25 dpa以模拟中子辐照,并用纳米压痕仪和TEM测试表征了辐照所致力学性能和微观结构的变化。结果表明,两种温度下辐照均引起硬度上升,500℃时由于辐照产生的点缺陷发生复合,导致硬化效应弱于300℃。用TEM观测辐照水平为25 dpa的损伤层发现有少量纳米尺寸位错环,这些位错环是辐照硬化的主要原因。ODS-Eurofer钢初始微观结构对辐照硬化有重要影响,其中晶界、纳米颗粒与基体界面、位错线等能捕获辐照过程中产生的点缺陷,从而抑制辐照位错环的生长。     

1.7MeV电子辐照对TiNi形状记忆合金相变温度的影响

用能量为１．７ＭｅＶ不同注量的电子辐照了ＴｉＮｉ形状记忆合金,通过温度控制使辐照在合金马氏体相进行,发现辐照使合金的马氏体逆相变开始温度Ａｓ和结束温度Ａｆ降低,且Ａｆ对电子辐照更敏感,相变温度滞后宽度减小;马氏体相变开始温度Ｍｓ和结束温度Ｍｆ基于无变化。ＸＲＤ结果表明电子辐照造成了马氏体相点阵畸变,随辐照注量的增加有增大的趋势,并且较大注量的晶面间距都增大。说明辐照引入的点缺陷增加了马氏体弹性应变     

双束（H+/e-）辐照下氢对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氢离子（H⁺）束和电子（e^-）束双束（H⁺/e^-）同时辐照用化学浸润法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢,研究其辐照损伤效应及组织变化。实验结果表明：由于氧化物的钉扎,基体内保持低密度位错网络;辐照初期随辐照剂量的增加,缺陷团在位错线上及其周围形成,尺寸增加,密度不断增大,并形成间隙型位错环;不同温度下辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随辐照剂量的增大,空洞长大速度降低,空洞密度缓慢减小;不同温度下,辐照剂量达15dpa时,空洞肿胀均小于0.15%。对辐照产生的点缺陷与氢相互作用进行理论分析,12Cr-ODS铁素体钢在623~823K经双束辐照后,表现出良好的抗辐照损伤性。     

反应堆压力容器钢中溶质元素空位型扩散机理研究

辐照或热老化导致元素偏析和沉淀析出是反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)钢性能退化的主要影响因素,点缺陷与合金/杂质元素结合与扩散是引起元素偏析和沉淀析出的主要原因。本文利用分子动力学方法研究了反应堆压力容器钢中几种主要合金/杂质元素(Cu、Ni、Mn、P)的空位型扩散机理。研究了空位与合金/杂质元素的结合性能;基于多频模型计算了合金/杂质元素的空位风参数和扩散系数。通过计算发现,Cu、P与第1近邻、第2近邻空位均具有较大的结合能,Ni与第2近邻空位具有较大的结合能;溶质元素的空位风均随着温度的升高而增大,表明在高温下合金/杂质元素均倾向通过与空位互换位置而扩散。     

中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响

为研究中子辐照对Cr涂层锆合金力学性能的影响,获得Cr涂层锆合金的辐照性能数据,本文针对多弧离子镀技术制备的Cr涂层锆合金开展了中子辐照考验,通过拉伸试验过程实时观测试样力学行为变化并对试验后断口微观形貌进行分析,研究了辐照后Cr涂层锆合金的力学性能以及涂层与基体的结合能力。结果表明：中子辐照导致Cr涂层锆合金的抗拉强度和屈服强度升高,断后伸长率下降,表现出与商用锆合金相似的辐照强化效应。同时Cr涂层与无涂层锆合金相比,其屈服强度和抗拉强度升高但塑性变形能力降低。另一方面,Cr涂层在拉伸变形量较大时产生环向裂纹,但未从基体表面剥落,中子辐照未对涂层结合强度产生明显的影响,受力过程中涂层仍保持了完整性。     

铀钼合金燃料合格性鉴定试验的现状及发展前景

美国、法国、阿根廷和俄罗斯正就铀钼（U-Mo）合金燃料的开发、合格性鉴定和商业应用的许可证问题进行国际合作。进行合格性鉴定试验的样品分别是小板、全尺寸板和组件。美国、法国和阿根廷采用的是轧制工艺，铀密度为6～8g·cm^-3；俄罗斯采用的是挤压工艺，挤压工艺对于提高铀密度比较困难。铀密度为5～6g·c^-3。根据合格性鉴定计划，每个合作国家都根据本国的辐照试验给出了综合性的辐照结果。结果表明，铀钼合金燃料在低燃耗时具有很好的辐照性能，但最近发现，在高温高能耗辐照条件下，铀钼合金弥散型燃料出现了严重的肿胀。即所谓的枕头效应，这主要是由于铀燃料与铝基体发生了过度反应引起的。解决办法有两个，一个是在铝基体材料中添加硅，以减少U～Mo与Al基的反应；另一个办法是采用U-Mo片状合金燃料。     

用正电子湮没技术研究新锆合金包壳的离子辐照效应

国产Zr-Sn-Nb系新锆合金SZA-4和SZA-6是CAP1400大型先进压水堆包壳材料的主要候选材料,对其辐照性能的研究可为制备工艺改进提供科学依据。在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器辐照终端,在300 ℃温度下,用100 MeV的Fe束流对两种新锆合金包壳管材进行5 dpa剂量辐照。辐照前后的正电子湮没寿命测量表明：两种样品辐照前湮没寿命为Zr中单空位寿命,表明管材制备过程中最后的退火温度和时间尚未完全消除加工引入的缺陷;两种样品辐照后的正电子湮没寿命减小,分析表明这是由于辐照导致Fe在锆合金中重新分布,主要分布在bcc结构的β-Nb沉淀相颗粒与hcp结构的α-Zr基体之间具有开空间的相界,正电子被相界捕获,与周围Fe原子电子湮没,造成湮没寿命减小。     

RERTR燃料研制项目的进展

始于20世纪90年代末期的U-Mo合金弥散燃料辐照试验确定了这些燃料令人满意的辐照行为。但美国国内外随后的实验暴露了这种燃料在高温高功率下的缺点。详细的辐照后检验表明，燃料性能问题不是因为U-Mo燃料颗粒性能差，而是由辐照中燃料和Al基体反应形成的反应层的肿胀行为引起的。 极高密度低富集度燃料的继续开发需要一份详尽的计划，包括燃料制造研究、堆外性能鉴定、辐照试验、辐照后检验、燃料性能评估和模型建立。一些潜在的补救措施对锵决公认的燃料性能问题是有效的；补救措施包括燃料和基体化学成分的微小改变。用另外一种材料代替Al基体，或者完全不要基体。所有的这些变动目前都作为六国（阿根廷、加拿大、法国、韩国、俄罗斯和美国）参与的燃料开发合作的一个部分在调查研究当中。本文将回顾目前RERTR-6辐照试验及其支撑实验的试验结果，并且讨论了到2010年底低富集度高密度燃料合格性鉴定的前进途径。     

双束(He+/e-)辐照下氦对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氦离子(He+)束和电子(e-)束双束同时辐照化学溶胶法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢.实验结果表明,辐照初期,随着辐照剂量增加,点缺陷团(黑斑)在基体内形成,密度不断增大,尺寸长大缓慢,辐照剂量为0.8dpa时形成问隙型位错环.不同试验温度下,辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随着辐照剂量增加,空洞尺寸长大缓慢,...