中国聚变堆材料研究获得重要进展

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 00:22:10
中国科学院核能安全技术研究所FDS团队通过技术攻关,成功制备了氧化物弥散强化中国抗辐照低活化(ODS-CLAM)钢,有望使低活化钢的上限使用温度由目前的550℃提升至650℃,从而有效提升核能系统的热电转换效率。
研究人员将纳米氧化钇颗粒(Y2O3)与CLAM钢粉末混合后进行高温高压烧结,使纳米Y2O3颗粒在CLAM钢中固溶后重新析出为弥散的纳米团簇,最终获得ODS-CLAM钢。这种方法无需将原料熔化成钢水,避免了凝固过程中的成分偏析,同时由于烧结前后变形量小,可直接生产具有复杂形状的部件,减少机械加工量,提高了生产效率。研究表明,该纳米团簇(直径约10nm)具有高温稳定性,能显著改善材料的高温强度和蠕变性能;同时能俘获高能中子辐照产生的氦,减缓材料的肿胀和脆化,改善结构材料的抗高能中子辐照性能。
经过近两年的努力,核安全所FDS团队掌握了ODS-CLAM钢制备的关键技术和核心工艺,这为ODS-CLAM钢的工业化规模生产奠定了重要基础。同时,ODS-CLAM钢的成功研制将使聚变堆具有更高的运行温度,获得更大的经济效益,从而推动聚变堆的商业化进程。
http://www.fds.org.cn/newsshows.asp?newsid=1466中国科学院核能安全技术研究所FDS团队通过技术攻关,成功制备了氧化物弥散强化中国抗辐照低活化(ODS-CLAM)钢,有望使低活化钢的上限使用温度由目前的550℃提升至650℃,从而有效提升核能系统的热电转换效率。
研究人员将纳米氧化钇颗粒(Y2O3)与CLAM钢粉末混合后进行高温高压烧结,使纳米Y2O3颗粒在CLAM钢中固溶后重新析出为弥散的纳米团簇,最终获得ODS-CLAM钢。这种方法无需将原料熔化成钢水,避免了凝固过程中的成分偏析,同时由于烧结前后变形量小,可直接生产具有复杂形状的部件,减少机械加工量,提高了生产效率。研究表明,该纳米团簇(直径约10nm)具有高温稳定性,能显著改善材料的高温强度和蠕变性能;同时能俘获高能中子辐照产生的氦,减缓材料的肿胀和脆化,改善结构材料的抗高能中子辐照性能。
经过近两年的努力,核安全所FDS团队掌握了ODS-CLAM钢制备的关键技术和核心工艺,这为ODS-CLAM钢的工业化规模生产奠定了重要基础。同时,ODS-CLAM钢的成功研制将使聚变堆具有更高的运行温度,获得更大的经济效益,从而推动聚变堆的商业化进程。
http://www.fds.org.cn/newsshows.asp?newsid=1466
CLAM钢简介

CLAM钢全称是中国低活化马氏体钢(China Low Activation Martensitic steel),是低活化铁素体/ 马氏体钢钢 (RAFM)的一种。由中国科学院FDS团队在国家自然科学基金、中科院知识创新工程、973 计划等项目的支持下与国内外多家研究所和大学共同设计和研发的具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。

CLAM发展历史

低活化铁素体/马氏体钢钢(RAFM)具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理、机械性能,以及相对较为成熟的技术基础,因此被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。目前世界各国均在发展和研究各自的RAFM钢,如日本的F82H和JLF21,欧洲的EUROFER 97以及美国的9Cr-2WVTa等。为了赶上国际聚变堆研究形势发展的步伐,适应即将建造的国际热核聚变实验堆(ITER)实验包层模块(TBM)和未来动力示范堆发展的需要,从2001年开始,中科院等离子体物理研究所FDS(FusionDesignStudy)团队在国家自然科学基金、中科院知识创新工程、973计划等项目的支持下与国内外多家研究所和大学,如北京科技大学、中国原子能科学研究院、中科院金属研究所、日本国立聚变科学研究所、西安交通大学等单位合作下,开展了对中国低活化马氏体钢—CLAM钢的设计与研究,以发展具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。近几年来CLAM钢研究取得了较大的进展,现在已经发展到吨级的冶炼水平,性能与国外已经发展多年的RAFM钢(如EUROFER 97、JLF21等)的性能相当。

从 2003 年以来为顺应ITER国际合作计划以及相关包层的发展需求,进行了ITER实验包层模块的设计研究。在该一系列包层设计中 CLAM钢是首选结构材料。

CLAM钢成分

由于低活化的要求,CLAM钢和其他低活化钢一样,采用 W、Ta 和 V 等合金元素来取代常规铁素体/ 马氏体中的 Mo、N b 和 Ni 等。
不明觉厉,求解读
有脚下盆参加其中,不知所占比例如何
利好什么股票!
650度可以用超临界技术了吧? 效率有所提升.

不过话说聚变发电的Q值本来就比较难做高, 那么提高发电效率对于提高Q值提高经济性的意义非常重大. 所以超临界的40%效率其实还是不够. 就没有一种第一壁材料可以容忍1000度以上甚至到2000度么? 那样效率就是70%往上了.
没有一种第一壁材料可以容忍1000度以上甚至到2000度么?

你打算出多少预算?这个聚变堆是要用来商业化发电的,成本太高的话军队也不敢用。
650度可以用超临界技术了吧? 效率有所提升.

不过话说聚变发电的Q值本来就比较难做高, 那么提高发电效率 ...
40%指的是并网功率/聚变功率?如果有40%也不错啊。
可惜现在连反应条件都达不到,讨论怎么导热出来太早了点。
裂变不能用吗?
感觉教主会出现
称霸西太平洋 发表于 2015-3-25 20:34
40%指的是并网功率/聚变功率?如果有40%也不错啊。
40%和70%每度电成本差一半了.
人类科技核心:烧开水
不明觉厉,但似乎我们的短板材料技术这段时间陆续看到些进步了啊