国产RPV钢铁离子辐照脆化行为的正电子湮灭研究

选取服役于我国高温气冷示范电站的反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)钢A508-3和纯Fe,采用3 Me V铁离子进行高温(250℃)与室温(约25℃)辐照,辐照损伤分别达0.1、0.5和1.0 dpa,对样品分别进行正电子湮灭和纳米压痕硬度研究。结果表明,辐照会使材料内部产生缺陷,这种缺陷以空位型缺陷和溶质原子团簇缺陷为主。且高温辐照产生的缺陷密度低于室温辐照,其中高温的退火效应使材料内部缺陷发生一定程度的回复。辐照后RPV钢和纯Fe都产生了一定程度的硬化,硬化程度随辐照损伤的增加而增高。对于RPV钢,高温辐照比室温辐照使材料内部产生更少的空位型缺陷和更多的溶质原子团簇型缺陷,因而RPV钢的辐照硬化可能主要是由溶质原子团簇型缺陷引起的。     

200 keV Xe离子辐照后国产T92钢微结构变化研究

对国产T92钢进行200keV的Xe离子辐照试验,使用透射电子显微镜(TEM)考察该能量下不同辐照损伤剂量对其微观结构的影响,研究结果表明:T92钢典型的微观组织结构主要包括马氏体板条结构,碳、氮化合物颗粒和位错网络;辐照导致M23C6颗粒出现非晶化,且随着辐照损伤剂量的增加,非晶化越来越明显;辐照损伤剂量较小(1.4dpa和6.8dpa)时,辐照试样中出现黑斑结构(空位和间隙原子簇),所有的辐照试样中没有发现辐照产生的位错环和空洞。     

Mo-Re合金薄膜的辐照效应研究

使用离子注入技术,将200 keV氤离子注入到Mo-Re合金薄膜中,实现对薄膜的表面选区辐照改性.该薄膜的合金成分用X射线荧光光谱(XRF)测出.利用白光干涉表面形貌仪,测量了辐照区的溅射刻蚀深度和表面粗糙度,评价了合金成分对薄膜辐照行为的影响.结果表明适量Re的加入能够显著提高合金薄膜的抗溅射能力.     

CO和CO2 在UO2 (111)表面吸附和解离的第一性原理和分子动力学研究

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算,在计算中加入Hubbard项进行校正,探究了CO和CO₂分子在UO₂ (111)表面的吸附和解离,分析了不同构型下的静态和动态吸附机理,吸附位点包括顶位、空位、桥位。在静态计算中,探究了吸附过程中多种吸附参数的变化,如吸附构型、吸附能、电荷转移等。利用第一性原理分子动力学（AIMD）,探究了特定构型下CO₂分子的解离过程及差分电荷密度变化。结果表明,CO分子的吸附可分为2种类型：（1）自发吸附,包括化学和物理吸附;（2）非自发吸附。CO₂分子的吸附仅表现为自发吸附的化学吸附及非自发吸附,无物理吸附。CO和CO₂分子的最优吸附构型均为短桥位垂直（B-short-Ver）吸附。此外,0 K下CO₂分子在UO₂ (111)表面的B-short-Ver和长桥位垂直吸附构型吸附后会自发解离。AIMD模拟结果表明,这2种构型在300 K下均发生解离。     

V对低合金MnSiCr空冷贝氏体/马氏体复相钢强韧性的影响

反应堆安全壳结构起着包容放射性物质和保护反应堆系统免受外界干扰的作用,是关系到核电站安全运行的重要结构。核反应堆筒体预应力钢筋混凝土结构用精轧螺纹钢筋的强韧性直接影响安全壳的寿命。为了开发新一代超高强钢筋,在新型空冷Mn系贝氏体钢的基础上进行V微合金化,并采用空冷回火工艺,实验钢筋的屈服强度达到1494MPa,抗拉强度1688MPa。利用SEM、TEM等方法研究V微合金化对实验钢强韧性、组织、相变的影响,对（Ti,V）C析出物形貌、分布及大小进行了观察和研究。     

氧气在铀钼体系表面吸附和解离行为的第一性原理研究

基于第一性原理探究了氧气分子在铀钼表面的吸附解离行为。在五层γ-U(100)表面构型的基础上,用单个钼原子置换表层的1个高对称点的铀原子,并用4个钼原子置换表层铀原子后,分别建立了γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo模型,计算得到了不同吸附构型下的结构参数、吸附能、Bader电荷、电子结构和表面功函数。结果表明,氧分子在γ-U(100)/Mo和γ-U(100)/4Mo表面为化学吸附,且最稳定的吸附位点为空位平行吸附,吸附能分别为-12.552和-8.661 eV。氧分子在铀钼表面的吸附分为解离吸附和未解离吸附,两者共同组成稳定的吸附行为,同时,解离吸附比未解离吸附更为稳定。Bader电荷结果表明,氧气在吸附过程中,主要与吸附表面最上两层的原子发生电荷转移。电子结构研究表明,O 2s和U 6p轨道发生轻微杂化,O 2p与U 6d、Mo 5s、Mo 4p、Mo 4d轨道发生较强的重叠杂化。本研究为氧分子在铀钼合金表面的吸附提供了机理阐述,并进一步为氧气在铀钼合金表面的腐蚀机理研究提供理论基础。     

核石墨耐辐照性能的评价方法

在高温气冷堆运行过程中,作为堆内构件的石墨经受高温和快中子的辐照,会经历先收缩后膨胀的宏观尺寸形变,并在膨胀至原始尺寸时到达使用寿命。在石墨尺寸形变的过程中,石墨内部气孔的结构和数目均有明显变化。当辐照剂量接近使用寿命时,石墨内部气孔数目明显增加,导致其力学性能急剧下降而退出服役。He⁺、C⁺、Xe⁺离子辐照实验表明,在200keV10¹⁴cm^-2Xe⁺离子辐照下,石墨气孔形貌变化明显。这一结果可作为石墨辐照性能的评价方法。     

新型锰系空冷超高强精轧螺纹钢筋的研制

  对新型锰系空冷超高强精轧螺纹钢筋进行了实验室研究和工业生产试制。在提高性能同时降低合金成本和简化工艺的原则下,在新型锰系空冷贝氏体钢的基础上采用钒微合金化,开发了超高强精轧螺纹钢筋（PBR）。此外,利用TEM研究了PBR钢筋中钒的析出物的形貌、尺寸及分布。开发的PBR超高强钢筋,不含昂贵合金元素,淬透性好,强度高,屈强比低,全面满足PSB 1080级别要求,20mm钢筋抗拉强度达到1600~1610MPa,屈服强度1400~1420MPa,伸长率8.5%,均匀伸长率5.0%;32mm钢筋抗拉强度达到1450~1500MPa,屈服强度1140~1200MPa,伸长率9.0%,均匀伸长率5.0%。