改善研究堆用铝合金包壳抗腐蚀性能的研究

本文选择研究试验堆用6061Al合金进行阳极氧化和水煮表面预处理后,开展200℃、1.85 MPa的水腐蚀试验。试验结果表明随着预生膜厚度的增加,相同腐蚀时间下生成的氧化膜厚度越大,腐蚀增重也越大。相比于阳极氧化,水煮预处理的工艺较为简单,形成的预生膜厚度较小。从提高铝合金抗腐蚀性能的角度出发,应优先采用水煮预处理的方式。     

不同氧化膜对铝合金存185℃下性能影响的研究

本工作研究了预生膜、硫酸膜及自然膜三种表面保护膜对铝合金在185℃下抗腐蚀、机械和蠕变等性能的影响。指出预生膜是铝合金的优质表面保护膜。试验样品采用了5.3m长的铝合金压力管和片状小试样。通过对比试验,得出了压力管同小试样试验数据的差异。试验结果具有较好的工业应用价值。     

氚在305铝合金及其预生膜中渗透率的研究

文章叙述了氚在305铝合金及其预生膜中渗透率的测量方法,推导出计算氚在305铝合金及其预生膜中的渗透率的经验公式。实验结果表明氚在镀预生膜的铝中的渗透率低,在100-250℃铝表面镀层阻挡氚渗透效果极为明显,而且温度越高效果越显著。     

离子束混合对锆氧化行为影响的研究

锆及其合金是核反应堆工程常用的结构材料。在高温空气或氧气环境中,锆材表面会生成以ZrO_2为主要成分的氧化膜。同时氧在膜下锆基体中大量溶解。前者导致锆材耗蚀,引起作为燃料元件包壳的锆材加速氧化的“自催化效应”;后者会对锆材力学性质产生不利影响。因此研究锆氧化的机理和抑制方法是一个具有理论和实际意义的课题。     

T6061Al包壳表面预生膜高压釜腐蚀行为研究

通过对已经历与燃料管相同制造循环并经(450±25)℃下加热1h的起泡退火试验的T6061Al合金包壳样品表面进行水煮预处理和不同膜厚的硫酸阳极氧化预处理,对预生膜进行厚度、表面形貌检测和高压釜腐蚀试验。结果表明:水煮预生膜厚度在500nm左右,其抗高压釜腐蚀的能力远大于阳极氧化预生膜的;阳极氧化预生膜越厚,每一高压釜腐蚀试验周期后,其预生膜厚度增加量与单位面积增重量越大。     

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。     

表面处理及气相防锈纸对铝合金抗大气腐蚀性能的影响

介绍了对经过不同表面处理和用不同纸包装的Al-Mg-Si-Cu系166铝合金和Al-Mg-Si-Cu-Fe-Ni系167铝合金样品进行的大气腐蚀试验的结果。试验结果表明:(1)合金成分对铝合金抗大气腐蚀的能力有一定的影响。167铝合金样品的局部腐蚀深度较深。(2)在100～230℃去离子水中进行过预生膜处理的167铝合金管材样品在存放8年后未见大气腐蚀迹象。(3)硫酸法阳极氧化膜在试验期内有效地防止了样品遭受大气腐蚀。(4)19号气相防锈纸不能防止淬火自然时效的166,167铝合金管材遭受大气腐蚀。     

球形燃料元件中包覆燃料颗粒的化学分析

报道了高温气冷堆球形燃料元件中包覆燃料颗粒的表面铀沾污、自由铀含量及包覆燃料颗粒的装铀量等性能指标的测试方法、范围及测量误差。利用激光荧光法测量并计算了包覆燃料颗粒中的自由铀含量及表面铀 沾污,利用电位滴定法测量了包覆燃料颗粒的装铀量。结果表明,经4层连续包覆的包覆燃料颗粒的质量符合并满足高温气冷堆球形燃料元件对包覆燃料颗粒的设计要求。     

表面处理及气相防锈纸对铝合金抗大气腐蚀性能的影响

介绍了对经过不同表面处理和用不同纸包装的Al-Mg-Si-Cu系166铝合金和Al-Mg-Si-Cu-Fe-Ni系167铝合金样品进行的大气腐蚀试验的结果。试验结果表明:(1)合金成分对铝合金抗大气腐蚀的能力有一定的影响。167铝合金样品的局部腐蚀深度较深。(2)在100～230℃去离子水中进行过预生膜处理的167铝合金管材样品在存放8年后未见大气腐蚀迹象。(3)硫酸法阳极氧化膜在试验期内有效地防止了样品遭受大气腐蚀。(4)19号气相防锈纸不能防止淬火自然时效的166,167铝合金管材遭受大气腐蚀。     

HTR-10球形燃料元件模型分析

中国的高温气冷堆(HTR-10)属球床型高温气冷堆,采用球形燃料元件.在运行工况下,由于温度和辐照引起的应力变化会使燃料元件发生失效,对其进行分析可更多了解燃料元件内的情况.本文主要介绍了球形燃料元件的基本结构,以及燃料元件的温度分布、应力分析、破损率计算模型,并计算了在一定堆工条件下的温度和应力分布.     

液膜式静电沉降器的研制

液膜式静电沉降器,是为探测水冷却堆元件包壳破损而研制的。其特点是将气水分离器、沉降器和探测器三者合为一体,靠元件冷却水的喷射使载气自动循环,并靠中心电极表面流动的水膜传输沉降物。设计了三种不同的型式,在专用的试验回路上,对模拟元件破损的铀样品球进行测量。测定了该沉降器的灵敏度、饱和沉降器电压、信号增长速度、沉降物驱除速度和沉降物成分等数据。试验证明该沉降器具有灵敏度高,简便、可靠和经济等优点。     

研究堆中铝质构件的腐蚀及冷却剂pH值的选取

国内池式经水研究反应堆中，尽管其燃料元件包壳材料，反应堆水池覆面材料和主要堆内构件材料以及运行温度不一样，其冷却剂ｐＨ值都包为偏酸性，本文根据池式经水研究堆环境条件等实际情况，从水的ｐＨ值和水温对铝质材料浸水表面腐蚀速率的影响角分析认为，即使燃料元件包壳为铝质材料，只要铝质材料浸水表面温度不超过使其表面非晶态氧化膜（屏蔽层）碱薄的临界温度，反应堆池水的ｐＨ值可以取中性范围。     

经355nm激光预处理后熔石英的损伤增长

为研究经预处理的熔石英损伤点随激光脉冲的增长关系,采用355 nm脉冲激光辐照预处理熔石英,再辐照位于后表面的损伤点,然后用Mias软件采集损伤增长的图像并测量每次脉冲后损伤点的面积.通过与未经预处理熔石英的损伤增长相比较可得出,经预处理与未经预处理的熔石英损伤点面积均随激光辐照脉冲数呈指数增长,但前者的损伤增长速度比后者的快.355 nm激光预处理能够有效提高熔石英元件的抗损伤阈值,但损伤一旦发生将会更加快速地扩展.     

ADS靶材和冷却剂的相容性研究(英文)

分别在500,600和700℃的高温钠和在100℃的堆用水质条件下进行了ADS靶材锻造纯钨与钠及水的相容性试验。研究结果表明:经钠侵蚀后的钨样品表面生成厚度约1～2μm的致密膜和可溶于水的NaxWOy腐蚀产物,它们的量与钠温及钠中氧含量密切相关。经400小时相互作用后,由于所形成的WxOy的保护作用,钨基体免受钠和氧的进一步侵蚀,使WxOy膜的厚度及失重量趋于稳定;在本试验条件下,在钨和水相互作用初期,钨试样表面生成了厚度约0.8μm的WxOy膜,该膜疏松多孔,100 h后开始破碎脱落。因此时水中氧分压很低,不足以再与钨作用生成新的WxOy膜,使钨试样的失重量趋于稳定。     

经355 nm激光预处理后熔石英的损伤增长

为研究经预处理的熔石英损伤点随激光脉冲的增长关系，采用355 nm脉冲激光辐照预处理熔石英，再辐照位于后表面的损伤点，然后用Mias软件采集损伤增长的图像并测量每次脉冲后损伤点的面积。通过与未经预处理熔石英的损伤增长相比较可得出，经预处理与未经预处理的熔石英损伤点面积均随激光辐照脉冲数呈指数增长，但前者的损伤增长速度比后者的快。355 nm激光预处理能够有效提高熔石英元件的抗损伤阈值，但损伤一旦发生将会更加快速地扩展。     

HTR-10堆芯氧化模拟

对10 MW高温气冷堆(HTR-10)的堆芯模型进行简化,研究燃料元件在正常运行工况下的氧化情况,包括水蒸汽氧化及水蒸汽和氧气的共同氧化情况。结果表明,在燃料元件平均驻留期内石墨材料的水蒸汽腐蚀比较均匀,且主要发生在温度较高的底部;而氧气和水蒸汽对石墨材料的氧化则比较剧烈,底层燃料元件的石墨材料表面被腐蚀掉。     

3×3-2小组件加深燃耗考验元件的金相检验

对3×3-2小组件加深燃耗考验元件进行了金相检验,元件最高燃耗(以金属U计,全文同)为30 917 MW*d/t.检验结果表明锆包壳外表面氧化膜剥落较为严重,内表面氧化膜最大厚度为19.46 μm;芯块与包壳平均间隙为24.93 μm;包壳最大吸氢量达到190 μg/g;芯块平均晶粒尺寸约为15.65 μm,部分晶粒有所长大,但无柱状晶出现;芯块气孔率约为5.52%,尺寸小于5 μm气孔的体积份额约占总气孔度的29.86%.在该燃耗下,元件仍具有一定的安全裕度.     

高温堆嬗变Pu燃料元件的制备

介绍了清华大学在制备高温气冷堆嬗变Pu惰性元件方面的研究进展.分别采用溶胶凝胶工艺和注凝成型工艺制备ZrO2陶瓷微球作为基体,经过低温烧结获得多孔微球;用U代替Pu进行浸渍后,再经过高温烧结获得致密的陶瓷微球;基体中的U含最基本稳定在10%左右.采用与10MW高温气冷堆燃料元件包覆颗粒相同的制备工艺,在ZrO2/U复合微球表面依次沉积疏松热解炭、致密热解炭、SiC和外致密热解炭,制备出包覆型嬗变燃料颗粒.     

高温颗粒在液面下运动的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温颗粒周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时高温颗粒周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大差别.因此,采用常温情况下颗粒在连续液体中运动时的阻力模型是不适用的.本文通过受力分析,考虑高温颗粒受力的分布及表面蒸发对颗粒运动的影响,提出了单个高温颗粒在液面下运动时的蒸发阻力模型.理论分析表明,蒸汽膜的厚度对阻力大小有很大的影响,在蒸汽膜的生长初期,除了相对速度较高的情况,蒸发阻力要大于一般阻力模型的计算值.计算结果表明,除非初始汽膜厚度或相对速度很大,否则计算高温颗粒在液面下运动的阻力时必须要考虑蒸发阻力.     

堆芯测量传感器发展现状及其在燃料元件考验中的应用

简单介绍了发展堆芯测量传感器的重要意义,我国近年来各种堆芯测量传感器的研制和发展现状以及某些堆芯传感器在秦山核电站燃料元件考验中的初步应用。这些传感器主要包括测量燃料中心温度的套管式高温W/Re热电偶组件,测量燃料包壳伸长的差动变压器型位移传感器,测量裂变气体内压的膜片式压力传感器,测量燃料棒相对功率分布的γ温度计,测量辐照燃料元件中子通量和通量分布的自给能探测器和测量燃料包壳温度和考验元件出入口冷却剂温度的铠装热电偶等等。