锆合金表面耐事故涂层研究进展

锆合金表面涂层是核电耐事故燃料研究的一个重要技术途径。本文综述了福岛事故后锆合金包壳外表面耐事故涂层的研究进展,依据涂层制备中的涂层材料、制备工艺、涂层性能表征等关键问题逐次展开。首先介绍用于核电锆合金表面的涂层材料,主要包括金属涂层、陶瓷类涂层、合金涂层和多层复合涂层。其次,介绍用于锆合金表面耐事故涂层的制备工艺,主要包括冷喷涂、离子镀、磁控溅射和其他种类的制备工艺。最后,介绍锆合金表面耐事故涂层性能表征方法以及涂层材料和制备工艺对涂层性能影响的研究工作,涂层性能包括涂层表面完整性和关键堆外性能两个方面。本研究进展可为进一步研究与开发锆合金表面耐事故涂层提供重要参考。     

1000 – 1100 °C下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本文旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000 °C和1100 °C水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(1 1 0)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100 °C的蒸气氧化速率明显高于1000 °C,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成针须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100 °C高温蒸气氧化3h和4h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr₂O₃层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,Zr-4合金层。但表面Cr₂O₃层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000 °C和1100 °C下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。     

三种核燃料循环方案的综合效益比较

核燃料循环产业发展的最佳状态是消耗最少的核资源,产生最好的经济效益,造成最小的环境危害。本研究从铀资源消耗、废物排放、循环成本三个方面,对开路热堆循环、闭式热堆循环、快热联合循环三种核燃料循环方案的综合效益进行比较。研究表明,在铀资源利用方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环节省天然铀22.3%,快热联合循环节省天然铀65.2%,闭式热堆循环铀资源利用率提高28.7%,快热联合循环铀资源利用率提高165.5%,闭式热堆循环节省分离功12.5%,快热联合循环节省分离功60.8%。增加后处理环节的闭式核燃料循环能大幅度节约天然铀资源并减少能耗,显著提高铀资源利用率。在经济性方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环成本平均提高6%,快热联合循环成本平均降低27.3%。开路热堆循环经济性优势随着天然铀价格降低而增强,闭式循环经济性优势随着后处理价格越低而增强,快热联合循环的经济性始终优于闭式热堆循环。本研究确定了三种循环间的经济平衡点,可根据不同天然铀价格和后处理价格比较三种循环方案经济性的优劣,选取经济可行的核燃料循环方案。在环境保护方面,与开路热堆循环比较,闭式热堆循环的废物产生量减少84.1%,体积减少87.7%,快热联合循环的废物产生量减少95.4%,体积减少99.0%。闭式循环的环境效益明显优于开路循环,快热联合循环优势最大。研究结论,快热联合循环的综合效益最好,是核燃料循环产业发展的最佳选择。     

预处理和溅射工艺参数对锆合金表面TiN涂层膜/基结合强度的影响

为获得高结合强度锆合金表面涂层的制备技术,采用磁控溅射法制备了TiN涂层、划痕法测试了膜/基结合强度,研究了基体预处理表面粗糙度、溅射功率、基体加热温度和基体偏压对锆合金表面TiN涂层膜/基结合强度的影响。实验制备的TiN涂层厚度在5～15 μm范围内、基体预处理表面粗糙度在（0.20±0.03） μm范围内时,溅射功率为500 W及基体加热至300 ℃时涂层均有较好的结合强度。基体偏压为-100 V时涂层在所讨论的4种基体偏压中具有最好的结合强度。结果表明,溅射工艺参数对涂层膜/基结合强度有显著影响,其中影响显著性从大到小依次为基体加热温度、基体偏压、溅射功率、基体预处理表面粗糙度。     

击弦点及击弦力度对钢琴幅度谱的影响

从理论和谱分析实验研究了钢琴的击弦点及击弦力度对钢琴幅度谱的影响。首先通过弦振动理论对速度振幅进行了理论计算，然后用计算机对钢琴的原始录音进行分析和处理，得出了钢琴的幅度谱，最后讨论了击弦点及击弦力度对钢琴幅度谱的影响。结果表明，虽然钢琴的幅度谱值与速度振幅值之间不存在简单的对应关系，但两者是成正比的。欲改变各次谐波幅度谱值之间的比例关系，可以比较方便地通过调整A/L值来达到。     

某低品位难选碳酸锰矿选矿试验研究

对某低品位难选碳酸锰矿进行了选矿试验研究, 确定采用新型组合药剂QY作为菱锰矿的捕收剂, 水玻璃和六偏磷酸钠作为石英、方解石等脉石的抑制剂, 碳酸钠作为矿浆的pH调整剂, 结果表明, 采用一粗三精二扫、中矿顺序返回的浮选闭路流程, 最终获得了锰品位16.92%、回收率85.13%的锰精矿。     

电网的分散负荷安全域及其应用(二)：线路静态失稳的边界-本质-形态及负荷安全域的稳定裕度

交流线路承载的静态稳定边界问题一直悬而未决。负荷安全域可约束线路压差、维持多级电网电压安全水平,但稳定裕度未知。传统静态功角稳定与电压稳定的概念、机理及分析方法都不相同。研究发现,针对线路两种静态稳定可形成统一的概念、机理,而全网静态稳定的充要条件是每条支路都满足静态稳定。基于线路的复变量状态方程,得到末端的复功率-电压(即P_j-Q_j-U_j)、复功率-功角(即P_j-Q_j-θ_ij)的独立方程;通过可解条件分析、偏导证明,得到唯一的P_j-Q_j稳定边界及其特征,证明两种失稳的同质性;通过解析几何分析,推导U_j和θ_ij的稳定边界及其特征,得到符合实际情况的失稳形态解释。基于P_j-Q_j稳定边界,提出线路负荷安全域的稳定裕度指标以及电压安全水平的修正方法。理论验证基于首端参考系线路模型分析的可行性,提出电网上下级拓扑的稳定域匹配方法。最后...     

AS2207-2007与GB／T11345-1989标准的比较与分析

从适用范围、检测方法、试块、检测表面要求、缺陷记录测量及评定等方面对中澳两国钢焊缝手工超声波探伤标准AS2207--2007和GB／1r11345—1989进行了对比分析。有利于更加深入地理解和使用这两个标准。     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...