奥氏体不锈钢辐照肿胀和偏析的研究进展

来源期刊：材料导报2021年第5期

论文作者：李连奇 杨占兵

文章页码：5122 - 5129

关键词：核反应堆材料;奥氏体不锈钢;辐照肿胀;辐照偏析;

摘    要：随着社会对能源需求的增加,核能作为一种可大规模替代传统化石能源的清洁能源备受关注。目前我国正在大力推动第四代先进核反应堆技术的研发,这对反应堆结构材料的性能提出了更高的要求。由于反应堆堆芯的强烈辐照,作为堆芯结构材料的奥氏体不锈钢长期服役会发生辐照损伤现象,尤其是辐照肿胀和偏析,威胁反应堆运营安全。研究发现,奥氏体不锈钢的辐照肿胀和偏析现象与辐照剂量、辐照温度、合金元素成分等密切相关。对于辐照肿胀,常用冷加工和添加合金元素等方法进行控制,其中15-15Ti奥氏体不锈钢能够承受大于100 dpa的辐照剂量,被选为快堆候选包壳材料。但这两种方法开发的奥氏体不锈钢仍未达到先进核反应堆对奥氏体不锈钢抗辐照性能的要求,为此需要对控制所有辐照损伤效应的点缺陷的扩散行为进行更深入的系统和实验分析,以深入理解辐照肿胀现象。对于辐照偏析,其产生机制一直存在争议,主要有空位机制和间隙原子机制两种观点,但奥氏体不锈钢的辐照偏析很可能是这两种机制混合控制的结果,为此仍需进一步建立更优化的动力学模型进行研究。此外,近期研究表明辐照缺陷的一维迁移现象可能与辐照损伤密切相关,但仍存在一些细节需要进一步的实验研究。本文阐述了奥氏体不锈钢发生辐照肿胀和偏析的相关影响因素,分析了控制辐照肿胀的现有手段的不足,总结了辐照偏析发生机制的争议和相关进展,归纳了奥氏体不锈钢抗辐照性能研究存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。