图谱法确定高氢含量锆合金管材中的氢含量

利用高压釜渗氢Zr-4管材对图谱法确定试样的高氢含量(大于200 ppm)进行了研究。结果表明:氢化物为δ相。纵截面不适合统计氢化物面积分数。金相观测倍数可能会影响横截面内测定的氢化物面积分数。用横截面内氢化物面积分数作为体积分数计算确定的氢含量比实际值高。本实验最终建立了氢化物面积分数与体积分数的换算方法并获得了换算公式。

Zr-4管材干湿法渗氢工艺对比

利用Zr-4管材开展了干法渗氢和湿法渗氢实验,对工艺特点进行了分析。结果表明:对于湿法渗氢工艺,试样渗氢均匀,试样在高压釜均温区中的位置对渗氢结果没有显著影响。对于干法渗氢工艺,试样不同部位渗氢量可能存在明显差异,试样位置对渗氢量也有显著影响。湿法渗氢工艺比干法渗氢工艺更稳定。使用LiOH·H 2O配制溶液开展湿法渗氢时,当Li浓度为0.4~0.6 mol/L,单位增重(ΔW, mg/dm2)与渗氢量(ΔHs, ppm)对应的关系为ΔHs = −1.39218 + 5.28783 ×ΔW。两种渗氢工艺下氢化物分布存在明显差异,湿法渗氢获得的管材内中外三层的氢化物取向因子差异更大。湿法渗氢工艺更适合用于成品管材检验。

燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究

燃料芯块与包壳的相互作用(PCI)是导致包壳破损的原因之一。燃料芯块开裂产生的碎片可能夹在芯块与包壳的间隙,导致夹楔PCI问题。该问题可能致使包壳局部应力超过限值,增加包壳破损风险。为评估夹楔PCI问题对燃料棒性能的影响,基于多物理耦合有限元平台MOOSE,建立三维有限元燃料元件性能分析方法,综合考虑辐照效应和热力耦合作用,针对单芯块模型完成了夹楔PCI问题的数值模拟计算。结果表明,夹楔PCI问题会改变包壳中的温度分布、应力分布和应变分布,并会增加包壳中的最大Mises应力和等效蠕变应变,增大燃料棒失效风险。