国产改进型316L不锈钢的微结构研究

采用正电子湮没寿命方法研究了国产改进型316L不锈钢的微结构及其温度变化，该不锈钢含有单空位，双空位，位错和小空位团等缺陷，经400、600、800℃退火后，单空位，双空位和位错缺陷分别消失，小空位团是由四空位和五空位构成的空位团。低于200℃退火时，缺陷复合五空位团成分随退火温度升高而增大；高于400℃时，空位团分裂，五空位团成分减少；800℃退火仍存在较低浓度的四空位团。     

液态锂铅合金中316L不锈钢的静态腐蚀行为

采用挂片法、失重法和金相分析,开展了结构材料316L不锈钢在液态锂铅(LiPb)合金中静态腐蚀行为的研究.研究结果表明:316L不锈钢中的组分元素,在液态LiPb合金中发生了溶解和质量迁移,这是导致材料腐蚀的主要原因,而温度和合金中的氧含量是影响静态腐蚀行为最重要的参数.     

我国聚变堆结构材料表面阻氚涂层的研究进展

阻氚涂层是聚变堆实现氚自持及氚安全的关键科学与技术问题之一。我国通过国家磁约束聚变能发展研究专项依托国内优势单位部署了阻氚涂层基础问题及工程化技术研发工作。本文介绍了国内外聚变堆结构材料表面阻氚涂层研究进展,重点评述了近几年我国在阻氚涂层的材料选择、制备技术及阻滞氢渗透机制三个科学技术问题的研究进展,提出今后的研究方向。目前我国阻氚涂层材料类型以氧化物涂层为主,涂层制备工艺技术在不断优化和更新。Al2O3/FeAl阻氚涂层的电化学沉积铝(ECA)、粉末包埋渗铝(PC)及热浸铝(HDA)等方法的工艺处理规模及涂层阻氚性能在国际上均相对领先。发展了研究阻氚涂层阻滞氢渗透作用机理的方法,将通常基于Fick定律的表象研究方法向原子级方法前推了一步。未来需在考虑涂层制备工艺与基体材料成分、性能的关系及其在复杂形状结构件的适用性基础上,开发长寿命、高阻氚性能的阻氚涂层材料及制备工艺。     

国产改进型316L不锈钢的微结构研究

采用正电子湮没寿命方法研究了国产改进型316L不锈钢的微结构及其温度变化。该不锈钢含有单空位、双空位、位错和小空位团等缺陷。经400℃,600℃,800℃退火后,单空位、双空位和位错缺陷分别消失。小空位团是四空位和五空位构成的空位团,低于200℃退火,缺陷复合五空位团成分随退火温度升高而增大,高于400℃时空位团分裂,五空位团成分减少,800℃退火还存在较低浓度的四空位团。     

316L不锈钢阻氢或氢同位素渗透搪瓷壁垒层的制备及性能研究

为解决316L不锈钢防氢及其同位素渗透问题,采用两搪两烧方法在不锈钢基体表面制备厚90~110μm的搪瓷涂层。利用X射线衍射仪、光学和扫面电子显微镜表征搪瓷涂层的显微结构、界面形貌,通过EDS线扫描分析界面处主要元素分布,结果显示搪瓷涂层结构致密,与基体形成化学结合,抗落球冲击和热震性能优异。西华特装置气相充氢试验与维氏显微硬度试验结果表明搪瓷涂层是一种有效地阻止氢及其同位素渗透的壁垒层。     

含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢的腐蚀行为

模拟金属材料在草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的服役条件,按GB/T 4334.3-2000要求,开展了含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢板材和焊件的腐蚀行为研究。实验采用称重法获得了腐蚀速率数据,采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌,通过能谱分析腐蚀前后样品的表面元素分布,并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明:模拟实验条件下316L不锈钢各腐蚀样品腐蚀速率较低,为均匀腐蚀。在103℃、8.0 mol/L硝酸条件下,316L不锈钢板材和焊缝的平均腐蚀速率分别为0.049 6 g/(m²·h)和0.068 6 g/(m²·h)。研究结果为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备的材料选择提供了数据参考,优化焊缝工艺是316L不锈钢作为草酸母液蒸发浓缩设备材料使用重要的改进方向。     

Fe-Al/Al2O3阻氚涂层热处理条件对HR-2不锈钢力学性能影响

采用室温力学拉伸试验、显微硬度测试、X射线衍射及组织观察等方法研究了"室温熔盐电镀铝+热处理+选择性氧化"工艺路线制备Fe-Al/Al2 O3阻氚涂层热处理过程对HR-2奥氏体不锈钢力学性能及显微组织的影响.结果表明:经热处理后的HR-2不锈钢仍然保持奥氏体组织;980℃热处理180 min时抗拉强度为580.48 M...     

氚老化对钯钇合金膜氢渗透性能的影响

在聚变堆燃料循环系统中,钯合金膜将被用于氢同位素与杂质气体间的渗透分离以及含氚杂质中氚的催化回收。长期连续的氚操作将使合金膜体内因氚衰变而累积3He,产生氚老化效应。本工作研究了贮氚老化对Pd8.5Y0.19Ru（原子百分数）合金膜的氕、氘渗透性能的影响。研究结果表明：对于膜内体氦浓度He/M为0.042的氚老化膜,在573～723K温度范围内,氕、氘渗透率被严重降低,膜的氕氘渗透分离系数则有所提高。     

氚在RAFM钢表面的吸附研究

采用气相吸附法研究了室温下RAFM钢表面对氚的吸附与释放行为,并使用316L钢、1Cr18Ni9Ti钢进行了对照实验。结果表明,RAFM钢表面的氚吸附与释放性质与316L钢、1Cr18Ni9Ti钢的非常相似,相同表面状态的样品,在相同实验条件下的吸附氚量相差不超过50%。可推测,未经深度除水处理的RAFM钢暴露于氚后,表面会形成富氚层,浓度远高于基体溶解氚,厚度不大于10 μm。表面氚的形态以化学吸附和物理吸附的氚化水为主,约占90%以上。室温下RAFM钢表面吸附的氚在干燥气氛中的释放非常缓慢,但遇水会因氚-水间的同位素交换而加速释放。     

氚在真空贮存容器材料中的吸附和渗透行为

研究了贮存氚靶约4 a和20 a的两个316 L不锈钢真空贮存容器(以下简称贮存容器)及其垫片材料对氚的吸附行为,并对氚在贮存容器材料中的渗透速率进行了测量和分析。结果表明,贮存容器外表面氚污染为几十Bq/cm2,不锈钢与陶瓷中吸附的氚活度均为106Bq/g;热解吸至1 273 K过程中,材料中99%的氚释放出来;在解吸出的氚中,陶瓷中的HTO比例高于不锈钢;贮存温度对氚靶贮存容器的渗氚速率有较大影响,夏季约为冬季的4倍。上述结果提示,氚在贮存容器材料内表面吸附后,一部分会向晶格扩散并滞留下来;另一部分则透过材料向外环境渗透,其中温度是影响氚向外环境渗透的主要因素之一。     

退役氚污染不锈钢管道除氚技术研究

针对退役氚污染不锈钢管道材质中氚的存在状况,对残留在管道壁中氚的去除技术进行了研究,在此基础上研制了一套退役氚污染不锈钢管道除氚实验装置,对其除氚性能进行了验证。结果表明,研制的不锈钢管道除氚实验装置对氚污染大于10⁶Bq/kg的不锈钢中氚的去污因子大于10³。     

Characterization of Chemical Densified Coating as Tritium Permeation Barrier

In a fusion blanket design, ceramic coating on structural materials has been considered to be used as a tritium permeation barrier. The Chemical Densified Coating (CDC) method has some advantage compared with another coating method. This method is capable to form densified coating on either the outer or the inner surface of a tube or a container. This process temperature is low (450°C). The fabrication technique of Cr₂O₃-SiO₂ coating had been developed using CDC method. However, Cr₂O₃-SiO₂ coating had open pores in the coating. For filling open pores, the densification treatment by CrPO₄ was examined. In this study, the verification of open pores, the thermal shock resistivity, the adhesion strength and the deuterium permeability were evaluated and compared with Cr₂O₃-SiO₂ (Type 1) coating and Cr₂O₃-SiO₂ including CrPO₄ (Type 2) coating. From these results, it was confirmed that Type 2 coating had a good adhesion property, and permeation reduction factor of SS316 with Cr₂O₃-SiO₂ including CrPO₄ coating reached about 1,000 at 600°C.     

退役氚污染不锈钢材料中氚污染深度和化学组成

明确待退役氚污染不锈钢材料中氚污染深度和化学组成,对制定和选择经济有效的退役处理工艺或方法具有重要意义。分层化学蚀刻法是研究氚污染不锈钢材料中氚深度分布及存在形态的主要方法之一。研究过程中,从待退役氚工艺线上取氚污染的不锈钢材料,制成实验试样后,采用常温化学分层蚀刻方法对试样中的氚污染深度和氚的化学组成进行实验研究。结果表明,氚聚集在不锈钢表面层0～4μm范围内,主要以HTO和HT形式,其中HTO占90%以上,且随着表层深度的增加,HT含量占比逐渐增大,直至与HTO含量接近。     

Decrease of Deuterium Permeation Rate through Austenitic Stainless Steel Facing Molten Li17-Pb83 Alloy with Formation of Surface Oxide Film

An analytical approximation of the Doppler broadening function ψ(ξ,x) is proposed. This approximation is based on the solution of the differential equation for ψ(ξ,x) using the methods of Frobenius and parameters variation. The analytical form derived for ψ(ξ,x) in terms of elementary functions is very simple and precise. It can be useful for applications related to the treatment of nuclear resonances, mainly for calculations of multigroup parameters and resonances self-protection factors, the latter being used to correct microscopic cross section measurements by the activation technique.     

带热浸铝涂层MANET Ⅱ马氏体钢的氢渗透性能研究

在300～450℃温度范围内,分别在氢气相和液态铅锂合金相中,开展了带热浸铝涂层MANET Ⅱ马氏体钢的氢渗透性能研究.结果表明,实验所得到的氢渗透率减低因子(PRF),在气相中为620～263,在液态铅锂合金相中为45～30.但仍然没有满足DEMO聚变堆的设计要求.涂层的自修复效应在400 ℃以上是明显和有效的.从渗透通量与样品上游氢压的关系来看,涂层使得表面效应对渗透过程的影响很大.在上游小流量及在液态铅锂合金中鼓泡充氢可以导致渗透通量升高.扫描电镜和能谱分析(SEM-EDS)的结果表明,样品表面被液态铅锂合金所浸润的部分出现微裂纹,而未浸润部分没有出现微裂纹.微裂纹很肤浅,仅仅影响涂层的最外表面薄层,没有贯穿整个渗铝层而到达基体.未浸润表面的Al/O原子比约为2/3,浸润表面约为1/1,表明液态铅锂合金对渗铝层表面的Al2O3薄层造成了损伤.总的看来,造成氢渗透阻挡层性能退化的原因,是涂层外表面与液态铅锂合金相互作用,以及涂层在升、降温过程中产生热应力释放.