基于微结构演化的RAFM钢中子辐照硬化/脆化模型研究

低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)作为聚变堆的重要候选结构材料之一,在中子辐照下,会产生硬化/脆化等辐照损伤行为,影响其服役安全性。发展基于微结构演化的辐照硬化/脆化模型是研究该问题的重要手段。本工作通过建立包含经典硬化模型与速率理论的耦合模型,描述了辐照条件下材料缺陷微结构演化对辐照硬化/脆化的影响。利用该耦合模型,以中国低活化马氏体钢(CLAM)为例计算了其在中子辐照条件下(0~22dpa)屈服强度与剂量和温度的关系。结果表明,RAFM钢辐照硬化的峰值温度约为300℃。在峰值温度下,辐照剂量达22dpa时RAFM钢的屈服强度增量超过500MPa。分析了辐照产生的位错环、空洞及氨泡对辐照硬化的贡献,其中位错环导致的辐照硬化占比超过80%。并预测了在300℃、0~22dpa剂量范围内RAFM钢的显微硬度和韧脆转变温度(DBTT)的变化。综合结果分析,位错环是辐照硬化/脆化效应最主要的影响因素。

反应堆压力容器钢辐照硬化脆化的中子注量率效应

针对中子注量率对核电站反应堆压力容器(RPV)钢辐照硬化脆化的影响,总结了不同铜含量RPV钢的辐照硬化脆化的中子注量率效应。结果表明,在低铜(Cu≤0.08%)和高铜(Cu>0.08%)RPV钢中,中子注量率对辐照硬化脆化有不同的作用结果。在中子注量率≤1×1012n·cm-2·s-1(E>1 Me V)的条件下,中子注量率对低铜RPV钢辐照硬化脆化无明显影响,在>1×1012n·cm-2·s-1(E>1 Me V)的条件下,尚无确定结论;高铜RPV钢辐照至富铜团簇硬化平台后,注量率对硬化脆化无影响,而达到辐照硬化平台之前,注量率对辐照硬化脆化有不同影响。