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不銹鋼管在聚變堆內防氚滲透性能分析

 氚在金屬間以間隙原子形式擴散,有很高的滲透能力,而在陶瓷材料中類似分子擴散,具有較低的滲透能力。在一些陶瓷材料中形成的氚阻擋層滲透能力比在金屬中的低幾個數量級。但陶瓷的脆性及非致密性限制了它的應用。為了減少乃至阻止氚的滲透而又不犧牲結構材料的整體性質,最實際的方法是在材料表面加上一薄層氚擴散系數低、表面復合常數低的物質,即所謂滲透阻擋層(TPB)。經過多年的研究,目前世界上開展聚變堆研究的國家均認為比較可行的方案是在堆用金屬結構材料表面形成防氮滲透阻檔層,因此.作滲透率低不銹鋼管表面建立陶瓷防氚滲透層成為國際公認的儲氚容器解決方案,既可保證材料結構性能,同時又抑制了氮的滲透。

   對于聚變堆材料而言,由于堆用材料在聚變反應中會受到高溫、高壓、強中子輻照.熱應力和腐蝕等因索的作用。因此,結構材料要有較強的杭高溫氧化性和抗輻射性、低的氚滲透率和高度的可靠性等,同時又要選擇使用或開發那些低活性材料,保證使用過程中反應堆具有低的放射性和衰交余熱。以減少有害的生物效應和廢物處理及其對環境的形響。聚變材料的工程可行性時限決定著聚變能源商業化時限。目前現有的材科很難滿足未來聚變峨高溫、高壓和強種子輻照的苛刻條件。所以聚變堆材料研究面臨的任務是開發高性能的新型材料,探索大大提高現有材料性能的途徑以及聚變材料設計到結構材料(包括防氚滲透涂層)、面對等離子體材料,中子倍增材料、氮增殖材科、絕緣材料等。在使用壽命期限內結構材料應保持化學穩定性和尺寸穩定性,即與氚增殖劑、冷卻劑、中子倍增劑和而對等離子體材料兼容。并抗中子輻射。IEA聚變材料執行委員會最新確定的候選結構材料:鐵索體馬氏體鋼.近期日標可行性更大;釩合金,中期目標性較好。碳化硅/碳化硅復合材料,長遠目標更為適宜。

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