亚博网站下载材料和核能。Euromat 96概述

主题

背景

亚博网站下载核领域材料研发

亚博网站下载材料和核能- Euromat 1996

亚博网站下载轻水反应堆和沸水反应堆材料

反应堆压力容器用A508级环锻件的研制

辐射脆化

辐照辅助应力腐蚀开裂

先进燃料循环

放射性废物管理

快速增殖反应堆和聚变反亚博网站下载应堆的结构材料

未来

背景

目前,全球400多座核电站提供的电力约占总发电量的17%。此外,正在开发先进的核系统,有可能以环境可接受的方式对未来的能源需求作出重大贡献。

亚博网站下载核领域材料研发

这种植物的安全,可靠和经济的运作均可致依赖于良好的材料性能,特别是理解和减轻特定的环境降解过程(例如机械,腐蚀和辐射效应)。亚博网站下载亚博网站下载核领域的材料研发努力已经跨越了大约40年但有趣的是,有趣的是,在晶体缺陷,扩散和溶质隔离,相进化和变形和变形和变形和变形和变形和变形和变形和变形等领域中,有趣地了解了对材料行为的许多通用方面的详细了解核领域外的进程等。这种进展对许多其他行业(包括化石燃料发电,化工厂,航空航天等)的直接和间接效益,并延伸到新颖的焊接技术,摩擦学,液态金属技术,高纯合金规范等各种区域。生产,结构完整性等

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正是在这种背景下,材料学会代表欧洲材料学会联合会(FEMS),并(第一次)与美国金属学会(ASM)联合组织了亚博网站下载Euromat ' 96,会议标题为“材料与核能”。1996年10月21日至23日在伯恩茅斯国际会议中心举行了这次国际会议,吸引了来自20个国家的130多名代表和发言者。会议的目的不仅是讨论核电站材料的现状,而且还强调向其他工业转让技术的潜力。亚博网站下载会议的内容涵盖了一系列材料主题,从先进系统的设计和建造,到核燃料的各个方面,最后到废物管理和退役的后端问题。亚博网站下载

亚博网站下载轻水反应堆和沸水反应堆材料

轻水反应堆(压水堆或压水堆或沸水堆)占已安装核电容量的80%以上,因此,这些系统的材料方面是第一和第二节的主要主题。亚博网站下载Manfred Erve(西门子公司,德国)评估了PWRs的材料选择。亚博网站下载低合金铁素体钢选择对于重型部分组分,主要是反应器压力容器(RPV),蒸汽发生器(SG),压力学器和反应器容纳。例如,现代工厂中的RPV由MonoBlock环锻造构成A508级3 - 一种高韧性Mn-Mo-Ni贝氏体钢。18Cr-10NI型的奥氏体不锈钢用于核心内部,小直径初级环系统,以及一些设计,用于主冷却液泵壳。在一些情况下,选择Nb稳定的AISI 347或其他稳定的等级,而非稳定的等级由低(<0.02%)碳指定,以最小化晶间应力腐蚀裂纹(SCC)的问题。最后,高镍合金用于SC的热交换器管中,以及用于核心内部的小部件。SCC在inconel 600中存在问题,但选择inconel 690和800在这方面已经有益。

高档A508环锻件的研制反应堆压力容器

G A Honeyman(ForgeMasters Steel和Engineering Ltd,UK)追溯了RPV的高档A508环锻件的开发,特别是赋予高韧性和辐射抗性所需的规格。前者通过剪裁C,Ni,Mn水平来实现,并且保持硫水平低 - 0.003%常规获得。辐射脆化与钢中残留Cu的存在有关,并且存在于高于0.1%的含量;现在常规地获得或低于0.05%的水平;此外,通过确保水平低于0.005%,也可以最小化由于P引起的任何热老化脆化。

辐射脆化

前两届会议的其他贡献审查了支持寿命管理的环境退化方面(L Valibus, EdF,法国),并描述了中子辐照环境引起的退化机制。在冷却剂进口温度为290℃时,Cu在RPV钢辐射脆化中的作用现在已经很清楚了;虽然Cu保留在固溶体中,在这个温度下是热固定的,但辐射诱导形成的细的epsilon-Cu粒子发生。yabo214这些保留了基底细胞结构,并作为有效的基质增强剂。低铜A508钢的常规规范从根本上解决了新厂RPV脆性问题。此外,在最新的正在进行的设计中,例如由法德(德国福马塔姆/西门子)财团进行的欧洲压水堆(EPR),通过指定RPV和堆芯筒之间的比通常更大的间隙,寿命中子剂量与标准装置相比显著降低,即使拟议延长60年的寿命。

辐照辅助应力腐蚀n开裂

在冷却剂出口温度为325°C的高剂量辐照下,奥氏体核心内部也会经历断裂韧性的损失,但韧性在与这些部件所经历的相对较低的应力兼容的水平上饱和;然而,对于寿命可延长至60年的先进pwr,需要进一步的数据。镍基合金也表现出更严重的辐射脆化,它们的使用可能需要重新评估。辐照辅助应力腐蚀开裂(IASCC)也可能是压水堆核心内部的一个问题,在压水堆中更是如此。IASCC在奥氏体钢是一个相对较新理解现象的晶界损耗Cr与浓缩的小元素(例如Si)发生过程的辐射诱导非平衡隔离(RIS)溶质元素通量是由点缺陷通量耦合。贫铬边界易受反应器水中阳极溶解的影响,而且由于边界也被分离物削弱,因此发生了一种形式的SCC。报告了IASCC和SCC在核心部分的几个实例,而RIS的理论基础由G Martin (CEA,法国)和R G Faulkner(拉夫堡大学,英国)的介绍所涵盖。

先进燃料循环

第三届会议讨论了先进燃料循环的若干重要方面。使用MOX(即混合氧化物或(Pu,U)O2H Bernard (CEA, France)综述了作为钚回收手段的PWRs燃料,并讨论了包括高钚无铀非传统型在内的快堆燃料。A Seibold (Siemens AG, Germany)强调了用于LWRs的锆合金燃料包层的开发,并描述了限制成分规格和/或超过ASTM元素规格以提高耐腐蚀性的好处。对腐蚀影响最大的元素是Sn、Fe和Cr。

放射性废物管理

发展安全和负责任的放射性废物管理技术是对核能持续信任的一个关键问题,这方面已在第四次会议上得到审议。通过玻璃化封装高水平废物是C Scales (BNFL,英国)报告的一个中心主题,同时描述了玻璃陶瓷(K M Garrett, Warwick大学)和胶凝系统(E J Butcher, BNFL)对固定某些废物形式的潜力的研究。亨德森(瑞典金属研究所)从不同的角度介绍了瑞典用于放射性废物罐的不同等级铜的蠕变试验数据。

快速增殖反应堆和聚变反亚博网站下载应堆的结构材料

最后一节讨论了用于快中子增殖反应堆(FBR)和聚变反应堆(FR)系统的结构亚博网站下载材料,并由W Dietz (Lindlar,德国)进行了调查。在钠冷fbr中,工作温度在350-550°C范围内(不包括瞬态),奥氏体钢已经开发用于主要系统组件(反应堆容器,核心支撑,钠冷却剂管道)。在世界范围内,为了在制造过程中抵抗晶间侵蚀,并在操作过程中提高延展性和强度,已经收敛到添加N的低c级,即316L(N)型。FBR蒸汽发生器从800合金转向铁素体钢(最初为2.25Cr1Mo,现在改进为9Cr1Mo)的趋势。亚博网站下载由于熔合系统的概念性质,FRs首次墙体应用的材料选择仍然是基于广泛的基础,因此允许操作条件的广泛选择。含9-12%Cr的马氏体不锈钢,钒合金,甚至基于SiC的纤维增强陶瓷复合材料都在考虑之中。目前的研究集中于用于安全废物处置的低诱发放射性(LA)材料。亚博网站下载

未来

尽管目前在新核电站建设中衰退,但本次会议明显的浮力气氛表示对未来的相当乐观。现在关注植物生命延期,这显然需要详细了解物质退化过程,以及在现有植物和辐射问题的退役。用于近期应用的先进LWR材料和融合反应器系统的持续研究努力明确意味着亚博网站下载核电将继续在未来发电中发挥关键作用。

主要作者:E.A. Little博士

资料来源:《材料亚博网站下载世界》第5卷。第1页,第26-27页,1997年1月。

欲了解更多信息,请访问材料、矿物和采矿研究所亚博网站下载

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