核燃料元件材料熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及其在核材料設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆安全、高效運(yùn)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(shí)驗(yàn)條件限制,通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)算相圖的方法(CALPHAD),對(duì)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(jì)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(kù),主要研究工作如下:
　　 (1)基于文獻(xiàn)報(bào)道的U-X(X:Pb,Sn,Rtt,Re),Pu-X(X:Pb,Ru,O)和Th-X(X:Re,O)各個(gè)二元系的熱力學(xué)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)相圖信息,首次優(yōu)化與計(jì)算了U-X(X:Pb,Sn,Ru,Re),Pu-X(X:Pb,Ru,O)和Th-X(X:Re,O)共計(jì)9個(gè)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(jì)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(bào)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(gè)三元系的實(shí)驗(yàn)相圖信息,首次優(yōu)化與計(jì)算了共計(jì)16個(gè)三元體系相圖,并利用完整的基礎(chǔ)二元系的評(píng)估結(jié)果,外推計(jì)算了Fe-Nb-Sn,Nb-Sn-Zr,U-Th-O和U-Pu-O等4個(gè)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(jì)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(guó)內(nèi)外期刊上的相關(guān)熱力學(xué)研究報(bào)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(gè)元素組成的核燃料元件材料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù),并舉例探討了數(shù)據(jù)庫(kù)在核燃料元件材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
　　 該熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)所含信息量巨大,利用該數(shù)據(jù)庫(kù)可以計(jì)算穩(wěn)態(tài)與亞穩(wěn)態(tài)相圖、各種