薄壁管高温爆破试验装置研制及应用

为获得燃料组件及燃料相关组件用包壳管的高温爆破性能，研制了薄壁金属管高温爆破试验装置，主要由高压气源单元、试验气氛单元、加热单元、试验台架及测控单元组成。该装置可实现的最高试验温度为1 200 ℃、最高升温速率为10 ℃/s、最大试验压力为100 MPa；可完成压水堆运行工况下的等温高温爆破及模拟事故工况下的瞬态加热高温爆破两种试验。利用该装置完成了316L不锈钢薄壁管的瞬态加热高温爆破试验，获得了600~1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下的高温爆破强度（极限环向应力）和周向延伸率数据。试验装置的验证及不锈钢薄壁管的高温爆破试验表明，研制的薄壁金属管高温爆破试验装置满足试验要求，试验灵活方便、控制精度高。     

基于GDOES分析的磁控溅射制备钛膜工艺优化

采用辉光放电发射光谱(GDOES)测试分析方法研究了磁控溅射功率、工作气压、基片温度等工艺参数对钛膜厚度、密度、扩散层的影响。结果表明,在0.2 Pa工作气压条件下,在100～300 W范围内溅射功率与沉积速率呈近似线性关系;在溅射功率200 W条件下,工作气压在0.2～0.7 Pa范围内的沉积速率较为稳定,约为16 nm/min,而增大工作气压将显著降低钛膜密度,工作气压0.2 Pa对应的钛膜密度达到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa对应的钛膜密度仅为3.26 g/cm~3;基片温度显著影响了钛膜与钼基片之间的扩散层厚度,在溅射功率200 W、工作气压0.2 Pa条件下镀膜300 min,基片温度100℃下的扩散层厚度为487 nm,250℃下则达到814 nm。     

载钯硅藻土吸氕/氘动力学同位素效应

恒温等容条件下,通过p-t曲线测量,研究在223~393K范围内载钯硅藻土(Pd/K)吸氕、氘动力学特性。应用反应速率分析方法计算了反应速率常数,得到了Pd/K吸氕、氘反应活化能。动力学计算结果显示:在整个温度范围内,载钯硅藻土与氕、氘反应明显分为两个温度段。低温段(223~313K),载钯硅藻土吸氕、氘反应速率常数随温度升高而增大且吸氕反应速率大于吸氘反应速率,吸氕、氘反应活化能分别为19.5、19.2kJ/mol;高温段(313~393K),载钯硅藻土吸氕、氘反应速率则随温度升高而减小,氕、氘反应活化能分别为:-18.6、-12.1kJ/mol。测试结果表明,载钯硅藻土吸氕、氘反应存在显著的动力学同位素效应且同位素效应依赖于温度的变化。     

材料中氢同位素行为热脱附谱实验方法研究

材料中氢同位素行为研究是确保聚变堆安全和经济性的关键问题和重要研究方向。为研究材料中氢同位素的扩散、释放、居留等特性,建立了一种联合四极质谱仪（QMS）的热脱附谱（TDS）实验方法,解决了TDS系统超高真空、低氢同位素质谱本底、线性升温速率控制以及灵敏度标定等关键科学技术问题。通过涡轮分子泵和二级溅射离子泵实现了优于1×10^-7Pa的超高真空,本底H₂分压降至1×10^-9Pa。通过MCGS直流PID控温程序实现样品升温速率在1～100 K/min范围可调,采用漏率可变的特制通导型玻璃漏孔标定TDS系统的氘气脱附速率灵敏度,确定该灵敏度系数α和最小可检测氘气热脱附速率（脱附速率灵敏度）分别为6.22×10²⁴s^-1·A^-1、1.24×10^-10s^-1。采用镀镍Zr-4合金吸氘样品验证了TDS方法的有效性,初步分析了Zr-4中的氘热脱附特性。     

渗铝-真空预氧化制备FeAl/Al2O3防氚渗透涂层性能

在核级316L不锈钢基体上,采用固体埋层渗铝和真空预氧化工艺制备FeAl/Al2O3防氚渗透自修复涂层,研究了这种渗铝氧化涂层的表面形貌、化学成分、相组成以及涂层表面纳米级氧化膜的厚度的SEM/EDS、XRD、XPS、AES、RBS等测试分析与表征方法.结果表明:该复合涂层由约20μm厚的Fe-Al扩散层以及约200nm厚的表面Al2O3氧化层组成;Fe-Al扩散层的主要相组成为FeAl及少量Fe3Al、NiAl、α-Fe相,微观观察表明由外渗铝层、过渡层、内扩散层构成.     

LaNi3.70Al0.75Mn0.55合金吸氚特性

通过分析LaNi_3.70Al_0.75Mn_0.55合金材料在室温下定容吸氚压力随时间的变化规律,研究LaNi_3.70Al_0.75Mn_0.55合金吸氚的反应机制。结果表明,氚压力在材料吸氚初始阶段下降迅速,在15s内吸氚T/M比(每克金属吸氚量)可达到1.5std.cm³/g,吸氚速率最快能达到0.28std.cm3·g^-1·s^-1,最大吸氚速率发生在α+β相区。氚在合金表面的解离和化学吸附为吸氚初期的控速步骤。当T/M>15 std.cm3/g时,反应产生β相变,形成氚化物,形核长大为吸氚过程控速步骤。     

高纯氢中微量杂质的微气相色谱分析

建立了一种微型气相色谱仪测定聚变堆燃料模拟气H2中He、Ne、N2、CH4、CO等杂质气体含量的方法。实验研究了微气相色谱的柱温、柱头压、进样时间等因素对H2中杂质气体分析的影响,并探究了微气相色谱对微量杂质气体的检测效果。研究结果表明,该方法能实现对H2中杂质组分的快速完全分离,可对H2中数十ppm含量的CH4气体实现定量检测,能满足氚工厂对杂质气体快速定量分析的要求,是一种快速、准确、实用的分析方法。     

热处理对LaNi4.25Al0.75/SiO2复合材料储氢特性的影响

采用气相二氧化硅法制备了LaNi_4.25Al_0.75/SiO₂复合材料。研究了该复合材料经不同温度（473～1 073 K）热处理后的相组成、形貌及吸放氢p-C-T曲线、吸氢动力学性能和吸放氢循环性能。结果表明,随着热处理温度的升高,LaNi_4.25Al_0.75/SiO₂复合材料吸氢量减少,平台压升高,平台斜率略有增加,而动力学性能并无显著变化。经60次吸放氢循环后,经不同温度热处理后的样品均未出现粉化现象,且与未循环样品储氢性能基本保持一致。     

凝胶球化-固相反应-烧结工艺制备Li_4SiO_4陶瓷微球

采用凝胶球化-固相反应烧结工艺制备Li4SiO4陶瓷小球。以SiO2和Li2CO3为原料与粘结剂混合制备浆料,通过滴定装置滴入硅油中凝胶成球。成型坯体小球经固相反应烧结获得Li4SiO4陶瓷小球。结果表明,制备陶瓷小球直径分布于1.2~1.4 mm之间,平均直径为1.3 mm,球形度优于1.04。通过SEM对烧结陶瓷小球微观形貌观察,其晶粒尺寸在3~5μm,且在小球表面及内部均匀分布大小为1~2μm的微孔,小球压碎载荷平均值为39.89 N。     

涂层及热处理对不锈钢薄壁管高温爆破性能的影响

为研究压水堆及超临界水冷堆失水事故工况下堆用不锈钢薄壁管的高温爆破行为及涂层与热处理对高温爆破性能的影响，利用自行研制的高温爆破试验装置，开展了316L不锈钢原始管、热处理管及涂层管在模拟失水事故温度条件下的瞬态加热高温爆破试验，获得了3种不锈钢样品管在600～1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下的高温爆破性能数据及爆破强度和周向延伸率随温度的变化关系，并对破口形貌和微观组织进行了观察分析。结果表明：涂层制备时的热处理温度是高温爆破强度降低的主要影响因素，而涂层本身对高温爆破强度几乎没有影响。