压水堆核电站完整和破损燃料棒硬度和杨氏模量研究

利用热室内金相显微镜、纳米压痕仪和拉曼光谱仪分别对燃耗为41 GW·d/tU破损棒和45 GW·d/tU完整棒的化学相互作用(FCCI)层、包壳及燃料芯块进行了表征分析。结果表明:完整棒燃料芯块外围硬度较小,其主要原因是芯块外缘出现了多孔隙的高燃耗结构(HBS);破损棒燃料芯块硬度则沿径向朝内整体呈下降趋势,这主要与燃料芯块孔隙率的变化和重构有关。燃料棒破损后,冷却水进入包壳芯块间隙与芯块发生反应,芯块外缘孔隙率显著降低,从而导致芯块外缘区域硬度较高;同时,气孔的迁移引起晶粒重构形成大尺寸柱状晶,造成破损棒燃料芯块中间和中心区域硬度下降且低于完整棒燃料芯块。燃料棒的破损不会改变芯块的相组成,因此完整棒与破损棒芯块的杨氏模量区别不大。完整棒FCCI层硬度沿包壳向芯块逐渐增加,杨氏模量则先减小后增加;破损棒FCCI层硬度先增加后减小,杨氏模量变化与硬度变化基本相似,该现象的出现可能源于FCCI层相结构的转变、辐照硬化和裂变产物掺杂的共同作用。燃料棒破损后包壳的氢化及氧化使得破损棒包壳硬度与杨氏模量均显著高于完整棒。

压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用层拉曼特征分析

为研究压水堆完整和破损燃料棒燃料包壳化学相互作用(FCCI)层物相结构组成及影响因素,通过拉曼光谱对燃耗为45 GW·d/tU和41 GW·d/tU的完整和破损燃料棒FCCI层进行了研究分析。结果表明:完整燃料棒形成了周向厚度为14~19μm的FCCI层,主要由两个不同相结构区域组成,分别为靠近包壳界面的单斜和四方相氧化锆混合区域及靠近燃料芯块的四方相区域,在包壳界面附近约7μm范围内,观察到明显的705 cm^(-1)特征峰,该峰的形成源于界面压应力和辐照缺陷的共同作用;破损燃料棒形成了周向厚度为37~61μm的FCCI层,主要由两个不同形貌和相结构区域组成,即靠近包壳界面附近具有多孔、裂纹特征的单斜相氧化锆区域以及靠近燃料芯块的非晶结构区域。对FCCI层相结构的分布及转变影响因素进行了分析讨论,完整燃料棒FCCI层中四方相氧化锆的稳定与界面压应力、中子辐照缺陷和裂变产物作用有关,破损燃料棒FCCI层中单斜相氧化锆的存在则主要来源于应力的弛豫和氧的正常化学计量比。

工业遗址改造中烟囱体内隐形锚杆加固技术研究

因城市发展及对城市工业历史信息保存的需要,对位于阿塞拜疆巴库工业遗址区的56m高烟囱进行加固保护,并在其周围建设新的商业综合建筑。通过采用体内隐形锚杆加固技术,处理烟囱现有病害,提高烟囱承载能力、抗震能力,做到原状保护,且不对烟囱造成新的破坏。

压水堆燃料棒UO_(2)燃料芯块与锆合金包壳化学相互作用层研究

反应堆运行期间,锆合金包壳与燃料接触后不断氧化,与燃料结合形成牢固的化学相互作用层,影响燃料间隙热导、包壳力学性能和燃料包壳机械相互作用。本文以压水堆核电站燃耗45 GWd·t U^(-1)完整燃料棒为研究对象,利用金相显微镜(Metallographic Microscope)、扫描电子显微镜及能谱分析(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM-EDS)和热室内拉曼光谱(Raman Spectroscopy)方法对其化学相互作用层形貌及结构进行分析,国内首次获得堆内辐照后包壳和芯块化学相互作用层相关分析数据。结果表明:运行至45 GWd·t U^(-1)燃耗后,燃料芯块与包壳间隙形成14~19μm的化学相互作用层,不同位置机械接触的时间顺序差异,导致作用层的不连续形成与长大。SEM-EDS结果表明,相互作用层呈“蠕虫”状形貌,且由U、Zr、O三元素构成形成混合相(U,Zr)O_(x)化合物,并且发现化学相互作用层由化学黏附和机械作用共同作用的结果。拉曼光谱显示,化学相互作用层主要由四方相氧化锆(t-ZrO_(2))和单斜相(m-ZrO_(2))相组成。