核燃料元件材料熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的建立及其在核材料設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、核能是一種重要的新能源,而核材料將是實現(xiàn)核反應(yīng)堆安全、高效運行的重要物質(zhì)保障。核燃料元件(核燃料+包殼)材料是核反應(yīng)堆材料中的重要組成部分。由于核燃料元件材料的研究受到苛刻的實驗條件限制,通過大量實驗嘗試的傳統(tǒng)材料研究方法不適合于該材料的研發(fā)。為了設(shè)計高性能的核燃料元件材料,有必要掌握相關(guān)的相圖和熱力學(xué)信息。本論文基于計算相圖的方法(CALPHAD),對核燃料元件材料常用元素組成的體系進(jìn)行了熱力學(xué)優(yōu)化與計算,并在此基礎(chǔ)上建立了核燃料元件

2、材料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫,主要研究工作如下:
　　 (1)基于文獻(xiàn)報道的U-X(X:Pb,Sn,Rtt,Re),Pu-X(X:Pb,Ru,O)和Th-X(X:Re,O)各個二元系的熱力學(xué)參數(shù)和實驗相圖信息,首次優(yōu)化與計算了U-X(X:Pb,Sn,Ru,Re),Pu-X(X:Pb,Ru,O)和Th-X(X:Re,O)共計9個二元系的相圖。根據(jù)本研究所得的熱力學(xué)參數(shù),可以計算該系列二元系的相圖及相關(guān)熱力學(xué)性能。
　　 (2)基于文

3、獻(xiàn)報道的U-Mo-X(X:Cr,Nb,Ti,V.Zr),U-B-X(X:Cr,Fe,Mo,W),U-C-X(X:Al,B,Fe,Si),U-Cr-Nb,Fe-Nb-Zr和Fe-Sn-Zr等各個三元系的實驗相圖信息,首次優(yōu)化與計算了共計16個三元體系相圖,并利用完整的基礎(chǔ)二元系的評估結(jié)果,外推計算了Fe-Nb-Sn,Nb-Sn-Zr,U-Th-O和U-Pu-O等4個三元系的相圖。根據(jù)本研究所得的熱力學(xué)參數(shù),可以計算該系列三元系的相圖及相關(guān)

4、熱力學(xué)性能。
　　 (3)綜合本人碩士和博士的研究成果,并收集國內(nèi)外期刊上的相關(guān)熱力學(xué)研究報道,初步建立了包括U,Pu,Th,Al,B,C,Co,Cr,Cu,Fe,Mg,Mn,Mo,Nb,Ni,O,Pb,Re,Ru,Si,Sn,Ti,V,W,Zr等共25個元素組成的核燃料元件材料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫,并舉例探討了數(shù)據(jù)庫在核燃料元件材料設(shè)計中的應(yīng)用。
　　 該熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫所含信息量巨大,利用該數(shù)據(jù)庫可以計算穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)相圖、各種