磁控溅射铬涂层锆合金包壳高温水蒸气氧化行为

目的研究磁控溅射Cr涂层Zr-1Nb合金包壳在1100~1300℃水蒸气环境中的氧化行为,为制定核反应堆事故预防和管理提供依据。方法采用卧式管式炉开展高温氧化试验,通过分析天平测量试样增重,通过扫描电子显微镜观察形貌,通过X射线能谱仪分析元素分布。结果氧化前Cr涂层结构致密,没有明显缺陷。氧化后包壳表面形成微观的鼓包、褶皱或裂纹。Cr涂层在1100℃和1200℃氧化3600 s后形成了Cr_(2)O_(3)-Cr-ZrCr2的三层结构。1200℃下,Zr沿Cr晶界扩散到达Cr_(2)O_(3)/Cr界面后将Cr_(2)O_(3)还原,引起局部Cr_(2)O_(3)厚度减小,Cr晶界中的Zr O2则构成了O扩散的短途通道。1300℃氧化1800 s和3600 s后,Cr涂层性能退化,生成外侧ZrO2层。在Zr基体氧含量饱和的过程中,Zr O2生长的抛物线常数kp增大。由于包壳内表面氧化使得β-Zr基体达到氧饱和,因此外侧kp迅速进入二次增大阶段,导致外侧ZrO2生长速度明显大于内侧。结论Cr涂层可以有效提高Zr包壳的抗氧化性能,但经历一定时长高温氧化后将出现性能退化。

压水堆堆芯熔融物的运动及传热数值分析

针对HPR1000堆型堆芯熔融坍塌问题建立了精确的三维堆芯模型,使用时间推进方法通过求解熔融物的瞬态运动、传热微分方程,确定熔融物在堆芯中的瞬态位置和瞬时温度,以模拟堆芯升温及堆芯熔融进程。研究结果表明:停堆后约2 400 s开始出现熔融现象,熔融物在堆芯活性区域内下落且发生多重相变过程;在4 900 s后,熔融物在堆芯底部形成约1.5 m高的稳定熔池;由于外围组件与低温围栏装置换热,最外围的组件不会发生熔融。本文建立的堆芯熔融物运动与传热分析模型及相关计算结果,可为事故缓解和处理提供技术参考。