BCC-Fe中螺位错与［010］间隙位错环相互作用分子动力学模拟

本文利用分子动力学方法对BCC-Fe中螺位错与［010］间隙位错环的相互作用机制进行了模拟,研究结果表明,螺位错在不同温度下滑移靠近不同尺寸位错环时,它们之间的相互作用机制不同。当位错环尺寸为1.5 nm时,位错环在2 K下稳定存在,螺位错在剪切应力作用下滑移通过它,并与之位错反应生成1/2［11^-1^- ］位错环,临界剪切应力明显增加;随温度升高到300 K和600 K,［010］位错环因稳定性降低会转变为1/2［11^-1^- ］位错环,该位错环与螺位错反应可生成［010］位错片段,对螺位错阻碍作用逐渐变弱,临界剪切应力增量逐渐降低;随温度进一步升高到823 K,螺位错易交滑移,其与位错环始终无接触,因此无阻碍作用。当位错环尺寸增大到4 nm时,［010］位错环稳定性增加,300~823 K下位错环对螺位错滑移阻碍作用也明显增加。     

铅铋合金环境中高强AlCrFeNi多主元合金的腐蚀行为

传统结构材料限制了铅铋核能系统性能的进一步提高,为给铅铋反应堆提供高性能结构材料,针对高强Al₁₇Cr₁₀Fe₃₇Ni₃₆多主元合金开展了高温静态铅铋合金环境相容性研究。研究表明,在500～600℃的铅铋饱和氧环境下,合金形成致密的Fe-Cr-Al-O氧化膜与疏松的氧化铁双层氧化膜结构,双层氧化膜厚度仅有1.5μm,氧化膜生长速率极低;Fe-Cr-Al-O氧化膜在高温铅铋环境具有极佳的致密性、结构与组织稳定性,显著保护了液态铅铋向基体溶解。相比于传统的铁素体/马氏体钢(F/M钢)、奥氏体不锈钢,Al₁₇Cr₁₀Fe₃₇Ni₃₆多主元合金在高温铅铋环境中应用具有明显的优势。     

锆合金原位离子辐照条件下的位错环演化研究

位错环演化是核用锆合金辐照组织演化的主要特征之一,对合金辐照后的力学性能（强度、塑性等）有着决定性的影响。目前,锆合金辐照位错环演化的实验研究主要基于离位中子或离子辐照,无法直接观察位错环的演化过程。为了更深入地理解锆合金辐照下的微观组织演化,本工作采用先进的原位离子辐照实验方法,实时观察Zr-2合金位错环的演化过程,揭示不同辐照损伤剂量和温度对演化过程的影响规律,并结合弥散障碍物硬化模型对合金的辐照硬化性能进行了评估,验证了原位离子辐照用于研究锆合金包壳材料辐照后位错环演化和力学性能评价的可行性和先进性。      

电子辐照条件下高纯铁中位错环演化的多尺度模拟

辐照诱导材料微观结构演化导致的材料力学性能降级或尺寸不稳定性是限制反应堆安全与经济性的关键因素之一。本文基于速率理论建立了辐照诱导材料微观结构演化的物理模型,并开发了模拟程序Radieff。采用分子动力学计算了高纯铁中缺陷的形成能、结合能、迁移能以及间隙原子位错环的构型,在此基础上模拟了电子辐照诱导高纯铁内位错环的演化过程,并与实验结果进行了对比。基于分子动力学的计算结果表明,当间隙原子团簇包含3个间隙原子时,团簇的排列方式为〈110〉构型,间隙原子团簇包含4个以上间隙原子时,团簇排列方式变为〈111〉构型。此外基于Radieff研究了400~600K温度范围内,损伤速率为1.5×10-4 dpa/s电子辐照条件下,位错密度对位错环演化的影响,位错密度对位错环数密度及其平均尺寸的影响取决于位错以及间隙原子团簇对间隙原子的阱强度;在464K和550K温度下辐照,位错环数密度及其平均尺寸分别在位错密度增加到1011 cm-2和1010 cm-2后急剧减小,这是由于此时位错对间隙原子的阱强度会大于间隙原子团簇对间隙原子的阱强度。     

Zr-4合金α-Zr固溶体中Fe,Cr含量的研究

将电化学分离Zr-4合金中Zr(Fe,Cr)2第二相粒子的技术和原子吸收光谱分析技术相结合,建立了一种分析Zr-4合金α-zr固溶体中Fe和Cr含量的新方法,并用这种新方法分析了不同热处理状态下Zr-4合金α-zr固溶体中的Fe和Cr含量。分析结果表明,随着淬火温度的增加, α-zr固溶体中的Fe,Cr含量和Fe/Cr比值均增加,而Zr(Fe,Cr,)2第二相粒子中的Fe/Cr比值则相应降低,并且在淬火状态,α-zr固溶体中Fe,Cr的含量均大于其最大饱和固溶度。结合以前在高温水、蒸汽中的腐蚀试验结果发现,α-zr固溶体中的Fe,Cr含量对Zr-4合金的耐水侧腐蚀性能起着重要作用,并且,过饱和固溶在α-zr中的Fe,Cr含量存在一临界值,当Fe和Cr含量大于临界值时,Zr-4合金就具备抗疖状腐蚀的能力。     

FeCu模型合金中Cu析出物导致硬化的位错动力学研究

压水反应堆压力容器（RPV）钢服役过程经高能中子辐照产生的溶质-缺陷团簇,导致辐照硬化和脆化,是影响其服役寿命的关键因素。利用位错动力学方法结合分子动力学和分子静力学计算获得的缺陷钉扎力,研究了FeCu模型合金中Cu析出物导致硬化的机理,分析了钉扎力、脱钉临界角等因素对计算结果的影响,并对计算结果的置信度进行了分析。结果表明：半径小于1 nm析出物的脱钉判据主要为力判据,需精确计算缺陷对位错的钉扎力;半径大于1 nm析出物的脱钉判据主要为临界角判据,对于Cu析出物,其临界角约为130°。本研究结果对于深入研究RPV钢辐照硬化机理以及预测辐照脆化趋势具有重要意义。     

α-Fe中刃型位错和富MnNi析出物相互作用的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法对α-Fe中1/2〈111〉{110}刃型位错和富MnNi析出物的相互作用进行了系统性研究。发现体系的临界剪切应力随析出物尺寸的增加而增大,随温度的升高而降低。富MnNi析出物和位错相互作用的临界剪切应力大于纯Cu析出物的。对于2 nm和3 nm富MnNi析出物,Mn原子对位错滑移的影响作用大于Ni原子的,Mn原子倾向于聚集到位错段,起拖拽位错运动作用。4 nm富MnNi析出物出现了体心立方相转变为面心立方和密排六方相现象,进一步提高了析出物对位错滑移的阻碍作用。随着温度的升高,Mn原子对位错段的拖拽作用减弱、析出物的相变程度降低,导致富MnNi析出物对应的临界剪切应力降低,呈较显著的温度依赖性。总而言之,相比于纯Cu析出物,富MnNi析出物表现出对位错滑移更强的钉扎作用,增强了基体的辐照硬化程度。     

熔融铅锡合金与冷却剂相互作用热细粒化研究

堆芯熔融物与冷却剂相互作用(Fuel Coolant Interaction,FCI)是核反应堆严重事故下可能发生的严重问题之一。为进一步了解FCI现象及解明热细粒化过程的关键影响因素,本文通过可视化实验方法,采用铅锡合金模拟材料开展实验研究。采用高速摄像系统对反应过程进行图像采集,通过计算熔融物所占像素点的面积得到熔融物的截面积;收集反应碎片,从实验产物形貌、相互作用过程状态及熔融物周围气体分布三个方面对影响热细粒化过程的熔融物初始温度、质量及冷却剂温度展开研究。结果对比分析表明:熔融物温度升高,热细粒化程度先增加后减小;初始水体量一定的情况下,熔融物质量增加,可能导致熔融物细粒化程度降低;冷却剂过冷度增加,热细粒化程度增加。     

α-U中裂变气体和合金元素相互作用的第一性原理研究

<正>金属燃料在使用过程中经历着剧烈的演变过程,制约其高燃耗的关键问题有:裂变气体释放和燃料的肿胀;燃料成分的重布,主要是指合金元素重分布;裂变产物的迁移及其对包壳的腐蚀。随着燃耗的升高,产生大量的裂变气体会影响合金元素的重布及其析出行为。本工作运用基于密度泛函理论的第一性原理计算程序VASP研究了α-U中裂变气体氙(Xe)和合金元素锆(Zr)和     

便携式X荧光仪测定铅黄铜合金中主元素的研究应用

讨论了便携式能量色散X荧光仪在测量铜合金中主元素的研究应用中[1],便携式能量色散X荧光仪测量铜合金中主量元素的最佳条件。通过实验研究证明,在测量运用中采用0.2 mm纯Al的滤片能够大大改善原级谱低能射线产生的本底,过滤效果良好。当X光管管压和管流分别选择22 k V和8μA时可获得最佳峰背比,得到最佳激发电压和管电流。此外,针对经验系数法和基本参数法各自缺陷,利用经验系数法计算出基本参数法中的荧光相对强度和迭代所需的首次元素含量值后代入到基本参数法的流程中进行迭代。实验结果表明,应用此法进行定量分析Cu、Zn、Pb的平均相对误差1.04%、3.3%、6.22%,可见该方法能得到较好的定量结果。     

位错环上的Cr偏析对辐照硬化影响的原子尺度模拟研究

低温辐照脆化是影响低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢服役的主要问题之一。RAFM钢低温辐照脆化的主要机理是辐照产生的纳米缺陷（如位错环、析出物等）阻碍位错运动。本文利用分子动力学方法研究了bcc-Fe内刃型位错线与1/2〈111〉间隙位错环的相互作用,并对比分析了Cr偏析在位错环上对其硬化的影响。研究结果表明：刃型位错线挣脱位错环所需临界剪切应力（CRSS）与位错环的伯格斯矢量有关;在本文所研究条件下,在一定温度范围内,Cr偏析在位错环上会使得位错线挣脱所需CRSS增加,引起硬化增强。     

基于核主元分析法的核电厂设备状态监测技术研究

In order to solve the limitations of the traditional monitoring methods for nuclear power plants, this paper proposes to introduce Kernel Principal Component Analysis (KPCA) into the online monitoring field of nuclear power plant equipment, and design the monitoring method and online monitoring strategy. In order to verify the effectiveness of the algorithm, it has been applied in the real monitoring case of the motor driven main feed water pump a nuclear power plant in China. The simulation results show that the KPCA algorithm can adapt to the requirements of nuclear power plant equipment monitoring, and can provide earlier warnings of failure than the existing threshold monitoring methods. At the same time, compared with the conventional PCA algorithm, the KPCA algorithm can extract the nonlinear relationship between variables, identify different operating modes of the device, and effectively reduce false alarms.     

用大环多醚萃取分离钙中微量钡

一、前言钙、钡两元素都属于碱土金属,化学性质极为相似,它们的分离和测定历来都是化学家很注意的问题。在一些环境样品中,如碳酸钙、岩石、矿物、海水等样品中,由于大量钙的存在,将严重影响到钡的测定。为了解决这个问题,许多作者建议在测量之前预先将钙进行分离。     

基于主元分析的小型压水堆故障检测和辨识方法研究

故障检测和辨识对于小型压水堆的安全经济运行具有重要意义。反应堆中通常采用基于信号和专家知识经验的故障检测和辨识方法,操纵员往往不能从海量的故障数据信息中及时准确甄别故障类型,追溯故障原因。本文提出了采用主元分析进行小型压水堆故障检测和辨识的方法。首先利用RELAP5程序对小型压水堆建模,获得典型故障的样本数据。其次,基于主元分析理论对样本降维,并计算T2和Q两个统计量,通过判断是否超出阈值来检测反应堆运行状态。然后,利用贡献率图方法分析了过程变量对于统计量的贡献率,从而确定了对故障特征变化起主要作用的变量,实现对不同故障的辨识。最终和实际物理过程分析结果进行对比,验证了该方法的有效性。      

腐蚀疲劳断裂过程中氢与缺陷相互作用的正电子湮没研究

用正电子湮没谱研究了40CrNiMo低合金高强钢海水腐蚀疲劳断裂后,低温释氢过程中正电子湮没H参数和寿命参数随温度的变化。实验表明H-T和寿命参数-T曲线有三个极点,分别对应于氢从晶界、位错和微空洞处释出。第一阶段断裂区晶界释氢和位错释氢多于第二阶段区。而微空洞释氢则第二阶段多于第一阶段。晶界与氢相互作用能较有利于氢沿晶界运动,促使氢致开裂沿晶发展。位错与氢相互作用使位错增殖并有利于氢的输运。氢与微洞作用促使微空洞尺寸和数目在几小时内达到并超过空气疲劳200多小时的水平,并促进腐蚀疲劳第二阶段快速断裂。估计了氢与晶界、位错和微空洞的结合能,并结合电镜结果进行了讨论。     

压水堆燃料棒UO2燃料芯块与锆合金包壳化学相互作用层研究

反应堆运行期间,锆合金包壳与燃料接触后不断氧化,与燃料结合形成牢固的化学相互作用层,影响燃料间隙热导、包壳力学性能和燃料包壳机械相互作用。本文以压水堆核电站燃耗45 GWd·t U-1完整燃料棒为研究对象,利用金相显微镜(Metallographic Microscope)、扫描电子显微镜及能谱分析(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM-EDS)和热室内拉曼光谱(Raman Spectroscopy)方法对其化学相互作用层形貌及结构进行分析,国内首次获得堆内辐照后包壳和芯块化学相互作用层相关分析数据。结果表明：运行至45 GWd·t U-1燃耗后,燃料芯块与包壳间隙形成14～19μm的化学相互作用层,不同位置机械接触的时间顺序差异,导致作用层的不连续形成与长大。SEM-EDS结果表明,相互作用层呈“蠕虫”状形貌,且由U、Zr、O三元素构成形成混合相(U,Zr)O_x化合物,并且发现化学相互作用层由化学黏附和机械作用共同作用的结果。拉曼光谱显示,化学相互作用层主要由四方相氧化锆(...     

中子-中子准自由散射与中子-中子末态相互作用实验研究

对25．0MeV中子引起氘核破裂反应的中子-中子准自由散射和17．4MeV中子引起氘核破裂反应的中子-中子末态相互作用进行了细致研究。首先，以小于5％的不确定度精确测量了25MeV中子-中子准自由散射出射的中子能谱。实验数据基于现实核子一核子势（CD-Bonn、Argonne v18、Nijm Ⅰ和Ⅱ）的理论计算配合Monte-Carlo模拟进行了分析。     

合金中K-状态的正电子湮没研究

所用材料是将1mm的带钢加热至1000℃进行固溶处理,再于冰水中淬火。冷轧NiCr和NiCrFe样品的压下量分别为60％和35％。样品的热处理均是在不同温度保温三小时后炉冷至室温。用分辨率为1.3keV(对~(35)Sr 514keV γ)的Ge(Li)探测器系统测展宽谱。     

等离子体与石墨及其涂层相互作用实验研究

等离子体与表面相互作用(PSI)是聚变研究领域中重要课题之一。本项目应用LAS-2000质谱分析设备、射频离子源设备及HL-1M装置,对等离子体与石墨及其涂层的相互作用进行了系统研究。研究表明:(1)D~ 束辐照HL-1M装置第一壁用SMF-800石墨在770中K处有化学腐蚀高峰,而石墨原位硼化、硅化涂层可以有效地抑制石墨的化学溅射(降低80％～90％);H~ 辐射SiC的溅射产额为0.5原子/H~ ,为石墨的1/3;原位硼化涂层热解释过程中未见硼氢化合物的释放,其释放成分主要是碳氢化合物,通过它可减少a-C:H成分,提高涂层性能;(2)原位涂层几乎完全抑制了HL-1M装置放电中重金属杂质,而碳、氧杂质则分别降低70％、90％以     

中能重离子与^natW相互作用中Hf的同位素分布

用放射化学方法测量了４０ＭｅＶ／ｕ＾４０Ａｒ，１０＼６５ＭｅＶ／ｕ＾８４Ｋｒ，８０ＭｅＶ／ｕ＾１６Ｏ，１３５ＭｅＶ／ｕ＾１２Ｃ＋＾ｎａｔＷ反应中Ｈｆ的生成截面，得到了Ｈｆ的同位素分布。研究表明，利用ＨＩＲＦＬ能量的重离子和丰中子重靶作用，能以一定的截面生成Ａ＞１７０区丰中子新核素，Ｎ／Ｚ值高的炮弹有利于丰中子核素的生成，过高的炮弹能量对丰中子新核素的生成没有贡献。