我国反应堆内关键结构材料研究取得重要突破

从中核集团获悉，中国原子能科学研究院牵头联合南昌大学、上海交通大学等单位，在高温超高真空材料挥发行为研究方面取得重要突破，首次定量揭示了镍基合金在高温超高真空下的挥发各向异性机制，为热真空极端环境用高温结构材料的组织优化、寿命预测、可靠性设计提供了重要理论依据与实验数据支撑，对推动我国耐高温超高真空材料自主可控具有重要意义。相关成果论文在腐蚀与氧化领域国际顶刊《腐蚀科学(Corrosion Science)》上发表。

镍基合金是反应堆内关键结构材料，其在高温超高真空环境可发生热真空挥发行为，导致元素丧失、性能劣化。为提高镍基合金在极端服役条件下的服役时长与可靠性，系统开展高温超高真空下镍基合金挥发行为及机理研究至关重要。

原子能院堆工所反应堆材料腐蚀与防护研究室设计并搭建了集超高真空获得、程序控温、挥发产物捕集与实时监测于一体的高温超高真空挥发试验装置，实现了最高工作温度1000℃、热态真空度优于10⁻⁶Pa、温场均匀性优于±5℃的极端热真空环境。基于此装置，研究团队以镍基高温合金哈氏230为研究对象，在800℃、~10⁻⁶Pa的热真空环境下，开展了长达3000小时的挥发实验，根据实验与理论计算结果，阐明了晶体取向与晶界类型对挥发行为的协同控制作用。研究结果表明，通过调控晶粒取向与晶界特征分布，有望从微观组织层面提升材料的抗挥发性能。

据悉，相关研究成果已发表论文，题目为《高温超高真空环境下微观结构主导的哈氏230合金挥发行为》，第一作者为原子能院助理研究员杨万欢，通讯作者为原子能院研究员钟巍华、南昌大学讲师李伸和上海交通大学副教授沈朝。