氘、氚与RAFM钢相容性研究进展

核聚变能是解决人类能源危机和环境问题最有效的途径,其主要是利用氘氚聚合释放的能量。磁约束聚变是目前最可能实现受控热核聚变的方法,但要实现长期且稳态的核聚变反应还面临着诸多挑战,其中材料的研究与开发是聚变堆能否商业化的关键。在服役过程中,包层结构材料不仅受到高热负荷及强腐蚀作用,还受到各种粒子如氘(D)、氚(T)、氦(He)等的轰击和D-T聚变反应产物高能中子的影响。目前,确定的候选结构材料主要有奥氏体不锈钢、低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢、钒合金以及碳化硅复合材料四种。而RAFM钢因具有低活性、较低的热膨胀系数、较高的热导率、辐照环境下具有较好的几何稳定性被选为目前最具前景的结构材料。获得氘氚在RAFM钢中的输运参数是未来核数据库建立的基础和前提,近几年关于氘在RAFM钢中输运行为的研究较多,然而不同研究者所得的结果差别很大,且缺乏实际的氚实验的基础数据。因此建立实验测试标准十分必要。RAFM钢主要以板条马氏体结构为主,具有较高的氘、氚渗透率,极易造成氘氚燃料的损失及氚放射性污染。因此,必须减少或避免RAFM钢与氘氚的直接接触。在RAFM钢表面制备一定厚度的阻氚涂层是实现氚自持最有效的途径之一。目前,国内外研究较多的阻氚涂层为Al2O3涂层,其阻氚因子可达103,且已实现工程化应用。此外,RAFM钢在服役过程中产生的辐照损伤及表面状态变化必然会影响氘氚的输运行为,主流观点认为辐照产生的缺陷会增加氘氚在金属材料中的滞留量,当材料中氘原子浓度达到10-6时,塑韧性下降,产生氢脆,尤其对于氚,衰变产生的He-3原子浓度达到10-9时,还会引发更严重的氦脆。除了制备阻氚涂层外,最近的研究多致力于通过成分调控及改善热处理工艺来提高RAFM钢的抗氢性能及抗辐照性能。本文归纳了氘氚在RAFM钢中行为的研究进展,分别对RAFM钢中氘氚渗透和滞留行为及其对力学性能的影响等进行介绍,分析了RAFM钢开发面临的问题并展望其前景,期望为RAFM钢数据库的建立以及服役于聚变堆的工程可行性提供参考。     

核聚变堆包层结构材料研究进展及展望

随着人类对能源需求的增加,核聚变能的发展越来越受到人们的关注。材料问题是目前限制聚变能发展的一个重要因素。包层是实现能量转换、氚自持及辐照屏蔽的主要部件,满足包层结构材料苛刻环境要求的结构材料的开发及性能检测成为目前研究的热点。以低活化铁素体马氏体(RAFM)钢为代表的包层结构材料已发展多年,然而依据中国聚变能发展路线图,CFETR一期包层结构材料的中子辐照水平可达到约10dpa,在二期达到约50dpa,目前没有材料能满足包括抗辐照损伤在内的苛刻环境要求并能满足工程建设需求。低活化铁素体马氏体钢是目前包层结构材料的首选候选结构材料,国内外已开发了多个牌号的低活化品种并具备了丰富的材料基础数据库,然而低活化钢的工作温度区间严重受限,高温蠕变及抗辐照能力无法满足CFETR二期及未来聚变堆的要求。为解决传统RAFM钢的不足,提出了两条思路:一种是添加氧化物弥散相以有效提高高温蠕变强度,其中又以制备过程中是否涉及机械合金化可进行进一步的区分;另一种思路是基于热力学模拟计算,优化RAFM钢化学成分并进行多轮热机械处理以增加MX相密度。其中,机械合金化制作的氧化物弥散强化钢(ODS钢)的性能最佳,但受限于机械合金化法,成本高且效率低。非机械合金化ODS钢与优化的RAFM钢的性能接近机械合金化ODS钢,成本远远低于机械合金化ODS钢且制备效率高,大批量制备技术相对容易。除了铁基材料外,钒合金及碳化硅复合材料在多方面展现了优势,长期以来都是研究人员关注的热点。钒合金的热蠕变和氦脆导致温度上限低并且与氢同位素兼容性不好,碳化硅复合材料的规模化生产及连接技术仍存在困难,这些缺陷限制了钒合金与碳化硅复合材料的发展,使之在现阶段无法满足应用需求。面向更高辐照水平的示范堆及商用堆,目前已有的包层结构材料可能无法满足需求。根据目前很有限的研究数据,非晶材料及高熵合金的工程应用还非常遥远:一方面需要借助材料设计和制备的新理念、新方法不断挖掘现有材料的性能潜力,另一方面应重视具有潜在优势的复合块状非晶材料及低活化高熵合金等新型材料的研发。本文依据中国磁约束聚变材料路线图草稿,对RAFM钢、机械合金化制备的ODS钢,钒合金以及碳化硅复合材料的发展进行了综述,对最近几年兴起的改良RAFM钢、非机械合金化制备的ODS钢等新型候选结构材料进行了介绍,并对具有更佳性能的先进结构材料种类进行了展望。     

核聚变堆用氚增殖剂材料及其制备技术的研究进展与发展趋势

核聚变能是清洁安全的理想能源,是最终可能解决人类能源问题的途径之一。氚是核聚变的关键原料,自然界中存在稀少,如何利用氘-氚聚变反应产生的中子与含有锂的氚增殖剂材料发生核反应制备氚并使之自持是目前聚变工程堆尚待验证的核心关键技术,且是三大难题之一。常用氚增殖剂材料包括液态含锂金属与固态含锂陶瓷,目前示范堆型设计主要考虑选用固态陶瓷增殖剂,包括硅酸锂(Li_4SiO_4)、钛酸锂(Li_2TiO_3)、锆酸锂(Li_2ZrO_3)、氧化锂(Li_2O)等,并将增殖剂包层设计为球床结构。欧盟氦冷球床包层(HCPB)和中国氦冷固态包层(HCSB)中均选用Li_4SiO_4小球为增殖剂材料。根据以往设计经验,中国聚变工程实验堆(CFETR)也优先考虑硅酸锂小球作为氚增殖剂材料。本文总结了传统氚增殖剂的制备技术,包括锂同位素分离技术、小球成型工艺技术和成型过程中相纯度控制。分析对比了国内、国外氚增殖剂的常用方法的差异与优劣。通过比较发现传统制备技术获得的氚增殖剂小球的性能差异不大,且随着对氚增殖剂材料研究的推进,性能要求愈发严苛,不仅需要满足聚变堆内服役力学性能、产氚性能的要求,还应注重氚释放性能与安全性。传统球床结构目前存在诸如装载密度较低、小球易破碎堵塞提氚通道等缺陷,甚至会危及聚变堆安全,故需要开发结构和性能更优的新一代先进的增殖剂材料。本文综述了传统氚增殖剂材料制备技术,同时指出需要开发新型增殖剂材料的理由。重点阐述了新型一体成型多孔氚增殖剂的综合性能优势,并对新型一体成型多孔氚增殖剂材料研究进行了展望。     

高温氘离子辐照对低活化钢微观结构的影响

材料问题是可控核聚变能否实现商业应用从而解决人类能源问题的"瓶颈"之一。低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢具有良好的抗辐照性能,被普遍认为是新一代聚变反应堆的候选结构材料之一。在聚变堆环境下,材料不仅会受到高能中子辐照而且氘氚也可能进入材料中。为了研究氘离子以及辐照对低活化钢的微观结构的影响,采用CLAM钢(一种RAFM钢)和FeCr模型合金,在500℃下进行58keV氘离子辐照,利用高分辨透射电镜对比分析辐照前后材料微观结构的变化,研究辐照及氘离子对低活化钢的影响。结果表明:高温氘离子辐照不仅在材料中产生大量的缺陷和缺陷集团,同时还可能产生辐照诱导析出。而CLAM钢中原有的析出物经高温离子辐照后并没有发生非晶化,对其原因进行了讨论。     

固体氚增殖剂的制备及性能综述

聚变或聚变一裂变混合堆中通常采用含锂的材料作为氚增殖剂.概述并比较了氚增殖剂的几种制备方法,就几种氚增殖剂的热学、化学、机械性能、辐照行为和氚释放等进行了综合评述,简单介绍了氚增殖剂在聚变堆中的作用和发展趋势,为我国实验包层模块(TBM)产氚包层中氚增殖剂的深入研究奠定了基础.     

液态锂铅与阻氚涂层材料相容性的研究进展

在聚变堆液态锂铅包层设计中，结构材料表面需覆盖一层阻氚涂层。涂层一般需要兼顾两方面功能：(1)高阻氢渗透因子，能够稳定地抑制氢渗透以维持反应堆的氚安全；(2)较高的耐腐蚀性能，以保证结构材料的结构完整性及热力学性能稳定性。阻氚涂层与锂铅直接接触会发生腐蚀，产生缺陷(如腐蚀坑等),影响涂层结构稳定性和阻氢渗透效率，进而直接影响涂层的服役寿命。本文重点综述了液态锂铅与阻氚涂层的相容性以及液态锂铅腐蚀对阻氚涂层阻氢性能影响的相关研究进展。已有的研究显示，Cr₂O₃-Er₂O₃-ZrO₂涂层、铝基涂层等在静止液态锂铅环境中均展现了良好的相容性和稳定的阻氢性能。本文还指出了目前相关研究存在的共性问题及未来可能的研究发展趋势。相关领域还需进行更为全面、系统的研究，为未来聚变增殖包层中阻氚涂层的服役寿命评估提供支撑。     

D~+注入对Li_4SiO_4表面形貌影响的研究

国际热核聚变堆采用氚增殖剂与中子反应产生氚,其中氚增殖剂的释放行为和辐照性能是聚变堆设计研究的重要内容,中国独立发展的氦冷固态球床实验包层初步采用硅酸锂作为氚增殖剂。本文采用氢的同位素氘模拟研究氚在增殖剂中的释放行为和辐照性能,通过离子注入方式对硅酸锂陶瓷进行了不同剂量的氘离子辐照,研究了D离子注入对硅酸锂表面形貌的影响,同时采用高温热解析技术研究了D在硅酸锂中的释放行为。结果表明:D离子注入在表面形成了微米级气泡带、纳米级微孔、无规则裂缝。在加热过程中D主要以HD、D_2、HDO、D_2O形态释放。     

Li2TiO3陶瓷微球的制备工艺研究

随着国际热核聚变试验堆(ITER)计划的实施,聚变堆包层结构中的氚增殖材料已引起了人们的重视.目前锂基陶瓷已经作为氚增殖材料的主要候选材料之一.本文采用凝胶注模技术制备了毫米级Li2TiO3陶瓷微球,考察了球体的烧结行为和显微结构.结果表明烧结温度为1300℃时球体的密度最高,为89.3％,其比表面积为2.742m2/g,球体直径为1.2mm时陶瓷球的抗压碎强度达到了46.1N.     

在线产氚回路及其在混合堆包层研究中的应用

介绍了我国第一条反应堆在线产氚回路，说明了回路的组成及其主要技术指标，叙述了回路的运行概况和放氚实验的结论，讨论了在线产氚回路在聚变－裂变混合堆包层产氚研究中的应用及前景。     

高功率密度包层的热结构力学分析与优化

高功率密度包层BFEB是以混合堆FEB的堆芯参数和真空室尺寸为依据,设计用作嬗变核废物的。在工程设计阶段的构件结构力学分析时,首先进行了热结构力学(Thermomechanics)分析与优化。包层模件采用Pro/ENGINEER2000i2设计制图编码建立模型后,随即进入Pro/MECHANICA2000i2功能编码进行热结构力学分析,即稳态热分析和稳态热应力分析。在机械构件材料和气氦冷却状态已定的情况下,通过分析,优化减小了作用于包层构件的表面热负载的分布起伏,即减小裂变功率密度沿包层各区的分布起伏;增大了氦冷却管板屏的拱弧曲率与圆角,以及其与氦汇流腔的焊接采用了优化的深度电子束焊接工艺等。经优化后,最终的分析计算表明:采用HT9铁素体钢制作的包层构件的最高温度为350℃,最大剪应力小于等于80MPa。     

Insertion of triangulated surfaces into a meccano tetrahedral discretization by means of mesh refinement and optimization procedures

In this paper, we present a new method for inserting several triangulated surfaces into an existing tetrahedral mesh generated by the meccano method. The result is a conformal mesh where each inserted surface is approximated by a set of faces of the final tetrahedral mesh. First, the tetrahedral mesh is refined around the inserted surfaces to capture their geometric features. Second, each immersed surface is approximated by a set of faces from the tetrahedral mesh. Third, following a novel approach, the nodes of the approximated surfaces are mapped to the corresponding immersed surface. Fourth, we untangle and smooth the mesh by optimizing a regularized shape distortion measure for tetrahedral elements in which we move all the nodes of the mesh, restricting the movement of the edge and surface nodes along the corresponding entity they belong to. The refining process allows approximating the immersed surface for any initial meccano tetrahedral mesh. Moreover, the proposed projection method avoids computational expensive geometric projections. Finally, the applied simultaneous untangling and smoothing process delivers a high‐quality mesh and ensures that the immersed surfaces are interpolated. Several examples are presented to assess the properties of the proposed method.     

Certification Institutions Expected to Update and Transfer Information on Present Standards

Standards are the basis for production enterprises to organize production, ex-factory inspection, trade (delivery) and technical exchanges, product certification, quality arbitration and supervision.……     

Flow calorimeter for enthalpy increment measurements on condensed gases

A flow calorimeter for enthalpy increment measurements on condensed gases is presented. A better knowledge of the properties of the liquefied natural gas is needed, and therefore a liquid loop has been designed for our flow calorimeter. The fluid loop in the calorimeter is designed in order to avoid the two-phase region, since two phases would give compositional disturbances in the measurements. The avoidance of the two-phase region is made possible by increasing the pressure of the test fluid after the measurement section, then heating the fluid at super-critical pressure past the critical point. Finally, the fluid is throttled to the low-pressure gas state at the inlet condition of the compressor that circulates the fluid. To perform the pressure increase, a new cryogenic pump has been designed. To evaluate the new equipment, measurements were taken on liquid ethane over the temperature range 146–256 K at pressure between 0.9 and 5.1 MPa.     

Refrigerators Enter a New Era of Health Preservation Frestech initiates the establishment of China's first standard for household sterilization refrigerators

On November 30, 2007, the China Association for Standardization (CAS) held a press conference at Beijing Diaoyutai State Guest House. Leaders from the China Household Electric Appliance Research Institute, the China Household Electric Appliance Association, and the China Consumers' Association attended and made speeches.……     

Optimum-Simulation von Ernteprozessen

Zusammenfassung Bei der Gestaltung von Ernteprozessen — beispielsweise des Prozesses Mähdrusch, Körnertransport und -abnahme — als transportverbundene Fließarbeitsverfahren mit mindestens zwei verschiedenen Arbeitsmitteln gibt es einen großen Optimierungsspielraum. Solche Prozesse sind mehrstufige Bedienungsprozesse mit gemischter Anordnung der Bedienungseinrichtungen. Außerdem besitzen sie stark ausgeprägte räumliche Aspekte. Es wird vor allem gezeigt, welche Merkmale solcher Prozesse in Simulationsmodellen abgebildet sein müssen, welche Zielgrößen in Abhängigkeit von welchen Einflußgrößen unter Berücksichtigung welcher Prozeßbedingungen ermittelt werden sollten und wie der Bewertungsprozeß zur Ermittlung der gewünschten Informationen gestaltet werden muß.     

A study of centrifugal cast high boron high speed steel

In the present study a high‐boron high speed steel (HSS) roll material was designed. Many expensive alloy elements have been substituted by cheap boron alloy, and high‐boron high speed steel roll has been manufactured by centrifugal casting method. The microstructures, mechanical properties and wear resistance of centrifugal casting high‐boron high speed steel roll have been investigated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X‐ray diffraction (XRD) analysis, hardness test, impact test and wear test. The results indicated that the solidification microstructures of high‐boron high speed steel roll consisted of M₂(B,C), (W,Mo)₂(B,C), M₃(B,C), M₂₃(B,C)₆ type borocarbides and martensite, a small amount of retained austenite. Borocarbides were continuously distributed over the grain boundary. After quenching from 1050 °C, local broken network appeared in partial borocarbides, and fine secondary borocarbide precipitated from the matrix. After tempering from 525 °C, the amount of precipitated borocarbide increased significantly. After heat treatment, the hardness of high‐boron high speed steel roll excelled 60 HRC, and its impact toughness excelled 8.0 J/cm². The single groove steel rolling amount of high‐boron high speed steel rolls increases by 500% than that of bainite cast iron roll, when the rolls are used in K₁ mill housing of bar mill.     

Thixotropy of Systems with Shear Thinning and Plastic Flow Behavior

The definition of the thixotropy is a decrease in viscosity with time in shear and a subsequent recovery of viscosity after the shear deformation is removed.We ...     

Brainstorming for ISO Strategy 2016-2020

正Responding to ISO’s appeal for survey for the to-be-developed ISO Strategy Plan for 2016-2020,SAC hosted a special workshop over the needs and comments of various fi elds on June 8 in Beijing.The workshop was attended by ISO President-elect and Ansteel General Manager Zhang Xiaogang,SAC Vice-Administrator Yu Xinli,and 30 experts from     

CNAS Passes APLAC's PTP Review

正The review group of Asia Pacific Laboratory Accreditation Cooperation(APLAC)carried out a 4-day peer review of the proficiency testing provider(PTP)for China National Accreditation Service for Conformity Assessment(CNAS)from July 28 to 31,2014.CNAS passed the PTP review with excellent performance.Two senior peer reviewers of APLAC made a comprehensive,rigorous and detailed review of CNAS’s PTP accreditation activities,and made the on-spot inspection of the review groups in Shanghai and Shenzhen respectively.