N36锆合金包壳堆内腐蚀模型研究

本文利用池边检查数据,基于阿累尼乌斯方程建立了N36锆合金包壳堆内腐蚀最佳估算模型。由于缺乏腐蚀转折前数据,N36锆合金包壳腐蚀转折前氧化膜厚度只是时间的函数,腐蚀转折后氧化膜厚度是包壳温度和时间的函数。通过在最佳估算腐蚀模型上添加工程因子,建立了不同加工工艺N36锆合金包壳腐蚀模型。N36锆合金包壳腐蚀包络模型在最小腐蚀转折点的基础上建立。模型验证结果表明,N36锆合金包壳腐蚀模型与验证数据符合较好,能够用于N36锆合金堆内腐蚀行为模拟。

N36锆合金包壳辐照生长经验模型研究

利用N36锆合金包壳燃料棒堆内辐照考验的部分池边检查数据,计算了4个典型辐照生长经验模型对N36锆合金包壳的适用参数。计算结果表明,在典型辐照生长经验模型中,双曲正切经验模型最适合描述N36锆合金包壳辐照生长行为。在双曲正切经验模型基础上,建立了N36锆合金包壳辐照生长最佳估算模型和包络模型。通过添加工程因子,建立了不同加工工艺的N36锆合金包壳辐照生长经验模型。利用池边检查剩余数据对N36锆合金包壳辐照生长经验模型进行了验证,模型与数据吻合较好。

N36锆合金包壳管的高温蠕变行为

研究了N36锆合金包壳管在温度为593~723 K、应力为60~160 MPa条件下的拉伸蠕变行为。结果表明,本试验条件下N36锆合金管材存在不同的蠕变变形机制。593~673K下低应力范围内,蠕变应力因子n约为3,蠕变表观激活能Qapp≈150 k J·mol-1,蠕变变形受位错的粘滞性滑移过程控制;高应力范围内蠕变应力因子n为5~6,蠕变激活能Qapp≈170 k J·mol-1,遵循典型的5次幂律蠕变规律,蠕变变形受位错攀移过程控制。在723 K时,高应力范围内发生幂律失效。N36锆合金包壳管表现为典型的Class A型合金蠕变特征,表现出与Zircaloy合金不同的蠕变规律。

氢对N36锆合金包壳管环向拉伸性能的影响

核反应堆运行期间燃料元件锆合金包壳发生腐蚀吸氢至延性降低,包壳延性降低的程度与吸收的氢含量有必然的联系。采用气相渗氢方法,获得了氢含量在100~1000μg/g范围的试样,开展了不同氢含量对N36锆合金管环向拉伸性能的影响研究。结果表明,当氢含量高于约150μg/g时,延伸率随着氢含量的增加而降低,当氢含量达到1000μg/g左右,延伸率降低到9%左右,仍保留有一定的延性;1000μg/g范围内的氢含量对N36锆合金包壳管拉伸强度和屈服强度的影响都很小。吸氢后N36锆合金包壳管环向拉伸的断裂模式与氢含量有直接的关系,随着氢含量的增加,断口形式表现为从45°剪切断裂到杯锥状断裂再到正向断裂的特征。

退火方式对N36锆合金包壳管性能的影响

研究了退火方式对N36错合金包壳管再结晶程度、力学性能、收缩系数(CSR)、椭圆度以及腐蚀性能的影响。结果表明,在同一退火制度下,采用套管与不采用套管退火相比,管材再结晶程度、强度、CSR性能及短期腐蚀性能没有明显差异,伸长率有所下降;采用套管退火的管材椭圆度没有明显变化,而未采用套管进行退火的管材椭圆度增加明显。

CF燃料棒高燃耗下的性能评价

本文首先介绍了FUPAC软件中与N36合金包壳相关的计算模型,后针对高燃耗情况下,采用FUPAC软件对CF燃料棒的性能进行理论分析,结果表明:在CF燃料棒燃耗达到60000 MWd/t,寿期内Ⅰ、Ⅱ类运行工况下,其结构完整性能够得到保持。