高能重離子輻照下國產RPV鋼A508-3的硬化行為

丁兆楠，張憲龍，陳宇光，楊義濤，張崇宏，劉向兵，薛飛

（1.中國科學院 近代物理研究所，蘭州 730000；2.蘇州熱工研究院有限公司 壽命管理技術研發中心，江蘇 蘇州 215004）

反應堆壓力容器（RPV）作為輕水堆（LWR）中唯一不可更換的大型結構部件，在運行過程中必須經受中子的長期輻照，其性能的穩定性決定了核電站（NPP）的壽命。RPV材料的力學性能變化主要來源于中溫中子輻照下產生的大量原子級缺陷，這些缺陷阻礙了位錯的移動，導致屈服強度的增加和延展性的降低。因此，壓力容器在其使用壽命內變得越來越容易發生脆性破壞，而這種故障會直接影響到反應堆的安全可靠運行，是核反應堆壽命延長評估的一個主要問題。迄今為止，利用TEM、三維原子探針和正電子湮沒壽命譜研究了RPV鋼在中子輻照下的損傷行為。結果表明，中子輻照后RPV鋼的顯微組織主要包括三種特征，即基體損傷（MD）、富銅沉淀（CRP）和晶界偏析（如磷和碳元素）。以往對不同含銅量RPV鋼力學性能的研究表明，基體損傷是低Cu鋼和高Cu鋼在高注量下的主要硬化特征。由于我國國產RPV鋼A508-3中銅及其他有害雜質含量較低，可以認為包括自間隙原子-空位團（主要來自Frenkel對缺陷）、位錯環和空位-溶質-原子復合體在內的基體缺陷是導致輻照硬化和脆化的主要原因。這些缺陷會阻礙位錯在應力作用下的移動，進而導致強度增加、塑性降低。然而，現階段對A508-3鋼屈服強度隨輻照損傷劑量的變化趨勢尚不完全清楚，為了更好地了解輻照條件下A508-3鋼力學性能的變化，有必要進一步分析A508-3鋼在輻照過程中的硬度變化規律?！?br>