铅冷快堆结构材料耐蚀涂层技术研究概述

铅冷快堆是采用液态铅或铅铋合金冷却的快中子反应堆。作为第四代反应堆六种主要堆型之一,铅冷堆具有高负荷跟踪、高固有安全性、高功率密度和长换料周期等特点,因此铅冷快堆很好地满足了第四代反应堆安全性、经济性、持续性和核不扩散的目标要求。但铅或铅铋合金对结构材料具有很强的腐蚀性,必须采用复杂的氧控技术或优良的耐蚀材料才能保证反应堆长期安全运行。国内外采用了硅增强耐热钢(如俄罗斯燃料包壳用EP823(16Cr12MoWSiVNbMn)、蒸汽发生器用EP302M(10Cr15Ni9Si3Nb))、铝增强铁马钢和涂层制备技术来解决液态铅/铅铋对结构材料的腐蚀问题。本文主要总结了铅冷快堆结构材料典型耐蚀涂层技术的研究现状,并对耐蚀涂层的发展前景进行了展望。     

电子辐照PVA/CMC共混水凝胶的成胶研究

本试验利用电子辐照PVA/CMC共混水凝胶,通过外观透明度、凝胶分数、溶胀度和红外光谱分析,研究了样品中结构的变化与外观透明度、凝胶分数和溶胀度的关系,以及辐照剂量对样品中结构和性能的影响.结果表明,不同比例的PVA与相同比例的CMC组成的共混水凝胶,经电子辐照后呈现不同的宏观特性.辐照样品萃取后得到的凝胶比萃取前的混合凝胶拥有更强的吸水性,表明辐照PVA/CMC共混凝胶形成了网状结构凝胶.几种竞争反应导致不同辐照剂量下混合凝胶中凝胶含量随PVA含量的变化变得复杂.辐照后样品的红外光谱分析显示,辐照使凝胶中部分仲醇中C上链接的H原子被取代而转变为叔醇,从而产生交联.     

低速高电荷态重离子在GaN单晶中引起的辐照损伤研究

利用Rutherford沟道背散射分析研究了低速高电荷态重离子(Xe26 )在氮化镓(GaN)晶体中辐照损伤的产生对剂量的依赖关系,比较了垂直照射和60°倾斜照射的差异.基于"库仑爆炸"模型对结果进行了解释.     

离子辐照后4H-SiC晶体退火前后的光谱研究

分析了高能pb27 辐照预注入12C 的和未预注入12C 4H-SiC样品在,退火前后傅立叶变换红外光谱和拉曼散射光谱的变化.从傅立叶变换红外光谱可以知道,900℃以上的退火使损伤层发生显著恢复;在拉曼散射光谱中可以看到1200℃退火后有石墨相的存在.实验结果说明,高温退火有利于损伤的恢复,使注入到碳化硅中的碳原子发生聚集并引起相变.     

高能重离子辐照制备碳氮化合物材料研究

室温下,先用100-120 keV的N离子注入类金刚石薄膜和石墨中,注入剂量5×1017至5×1018 cm-2,再用高能Xe、U、C60离子分别辐照注氮后的样品,然后用显微FTIR和Raman、XRD/XPS等手段进行分析表征,研究了实验样品中由辐照引起的新化学键和新相的产生.实验结果显示,高能重离子辐照可在所有样品中产生大量的CN键,高N浓度和大密度能量沉积导致sp3/sp2键比率的增加以及形成α-和β-C3N4必需的N-sp3C键的量的增加.C60离子辐照在注氮石墨样品中引起了ta-C、N=sp2C和N-sp3C键的形成;而高能离子辐照在注氮类金刚石薄膜样品中产生了α-和β-C3N4晶态夹杂物,其尺寸在1.4-3.6 nm之间.     

离子辐照引起Eu掺杂氧化镁的发光特性

利用320 kV高压综合实验平台,通过6 MeV Xe离子辐照Eu掺杂氧化镁(MgO)单晶样品对其光致发光现象进行了研究。Xe离子辐照后,样品380~550 nm的发光带出现先减弱后增强的现象,400~450 nm处出现了平坦的较宽的蓝色发光带,经拉曼光谱和红外光谱的综合分析可知离子辐照能够使掺杂的Eu很好的进入晶体内部形成稳定的缺陷类型,产生更好的发光效果。     

Modification of Optical Band-Gap of Si Films After Ion Irradiation

Amorphous silicon (a-Si),nanocrystalline silicon (nc-Si) and hydrogenated nanocrys-talline silicon (nc-Si:H) films were fabricated by using chemical vapor deposition (CVD) system.The a-Si and nc-Si thin films were irradiated with 94 MeV Xe-ions at fluences of 1.0×10 11 ions/cm-2,1.0×10 12 ions/cm-2 and 1.0×10 13 ions/cm-2 at room temperature (RT).The nc-Si:H films were irradiated with 9 MeV Xe-ions at 1.0×10 12 Xe/cm-2,1.0×10 13 Xe/cm-2 and 1.0×10 14 Xe/cm-2 at RT.For comparison,mono-crystalline silicon (c-Si) samples were also irradiated at RT with 94 MeV Xe-ions.All samples were analyzed by using an UV/VIS/NIR spectrometer and an X-ray powder diffractometer.Variations of the optical band-gap (E g) and grain size (D) versus the irradiation fluence were investigated systematically.The obtained results showed that the optical band-gaps and grain size of the thin films changed dramatically whereas no observable change was found in c-Si samples after Xe-ion irradiation.Possible mechanism underlying the modification of silicon thin films was briefly discussed.     

1.23 GeV Fe离子在C60薄膜中形成潜径迹的Raman谱分析

用能量为1.23GeV的快Fe离子辐照了多层堆叠的C60薄膜。用Raman散射技术分析了快Fe离子在C60薄膜中由强电子激发引起的效应，主要包括辐照引起C60分子的聚合及其高温、高压相（HTHP）的形成，和在高电子能损下C60晶体点阵位置上的C60分子向非晶碳的转变。由此演绎出了快Fe离子在C60薄膜中的损伤截面或潜径迹截面σ和潜径迹的半径心，及其随沉积在电子系统中的能量密度的变化而变化的规律。     

高能重离子辐照制备SiOC复合材料的研究

用120 kev碳离子注入非晶SiO2薄膜,再用高能Xe、Pb和U离子辐照.注碳剂量范围为2.0×1017-8.6×1017 cm-2,高能离子辐照剂量1.0×1010-3.8×1012 cm-2.辐照后的样品用傅里叶变换红外光谱仪进行系统分析.实验结果显示,高能离子辐照在注碳非晶SiO2薄膜中形成了大量的Si-O-C键和Si-C键.这些Si-O-C结构具有环链、开链和笼链等多种结构形式.随电子能损、辐照剂量或者沉积能量密度的增加,SiOC结构由类笼向环/开链结构演化.对高能重离子驱动产生SiOC结构的机理进行了简单的讨论.     

MgAl2O4掺杂对ZTA-MgAl2O4复相陶瓷力学及热学性能的影响

以Al_2O_3、Zr O_2、MgO为初始粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷,研究MgAl_2O_4掺杂对ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷微观结构,力学及热学性能的影响。结果表明:ZTA-MgAl_2O_4复相陶瓷物相包括α-Al_2O_3、t-Zr O_2和MgAl_2O_4,烧结过程中MgO与Al_2O_3完全反应生成MgAl_2O_4;随MgAl_2O_4添加量增加,复相陶瓷Vickers硬度由21 GPa逐渐降低至17.5 GPa;而断裂韧性及抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,当MgAl_2O_4添加量为15%(体积分数)时,断裂韧性和弯曲强度达到最大值,分别为8.55 MPa·m~(1/2)和1 056 MPa;此外,相同测试温度下复相陶瓷热导率随MgAl_2O_4添加量的增加逐渐减小,如温度为50℃时复相陶瓷热导率由18.5 W/(m·K)逐渐降低到14.3 W/(m·K)。