部分核材料体系相图的热力学计算

部分核材料体系相图的热力学计算

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时间:2018-04-16

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1、厦门大学硕士学位论文部分核材料体系相图的热力学计算姓名:何烨申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:王翠萍20090801摘要核能是一种重要的新能源,而核材料将是实现核反应堆安全、高效运行的重要物质保障。由于核材料的研究受到苛刻的实验条件限制,通过大量实验尝试的传统材料研究方法不适合于核材料的研发。为了设计高性能的核材料,有必要掌握相图和热力学信息。本论文基于计算相图的CALPHAD方法,对Th.X(X:Ni,Ti,VHf,In,Sn,Si),U.X(X:Ni,Ti,V)和Pu.X(X:Ti,VSi)各二元系的相图以及Me.Ti.Zr(Me:Th,U,

2、Pu)三元系和U.Pu.Zr-Ti四元系的相图进行了热力学优化与计算,并在此基础上建立核材料的热力学数据库,主要研究工作如下:(1)系统收集、整理和分析了Th.X(X:Ni,V,Ti,Hf,In,Sn,Si)各二元系的热力学信息和实验相图数据,首次优化与计算了T11.x(X:Ni,VTi,Hf,In,Sn,Si)共计七个二元系的相图,并与实验信息取得了良好的一致性。(2)系统收集、整理和分析了U.X(X:Ni,Ti,V)和Pu.X(X:Ti,VSi)各二元系的热力学信息和实验相图数据,首次优化与计算了U.X(X:Ni,Ti,V)和Pu.X(X:Ti,V

3、Si)共计六个二元系的相图,并与实验信息取得了良好的一致性。(3)基于文献报道和本论文计算得到的T11.x,U.X,Pu.X各二元系的热力学参数,根据已有的实验相图信息,首次优化与计算了Me.Ti—Zr(Me:Th,U,Pu)各三元系的相平衡。计算结果与实验信息吻合良好。(4)基于文献报道和本论文计算得到的Me.Ti.Zr(Me:Th,U,Pu)各三元系的热力学参数,首次外推计算了U.Pu.ZroTi四元系的相平衡,为该类核燃料的合金设计提供了重要的理论指导。本研究的研究成果与本实验室有关u基和Th基核材料的热力学计算结果有机结合,系统的探索了相图计算

4、在核材料设计中的应用,初步建立了U,Th,Pu基核材料的热力学数据库,为新型核材料的设计和开发提供重要的理论指导。关键词:核材料;CALPHAD;热力学评估AbstractNuclearenergyisanimportantkindofnewenergy,andnuclearmaterialsareanimportantguaranteeforthesecureandhighlyefficientoperationofthenuclearactors.However,duetotherigorousrestrictionoftheexperimenta

5、lconditionsforthenuclearmaterial,thetraditionaltrialanderrormethodisnotusefulfortheinvestigationofthenuclearmaterials.Inordertodesignhigh—performancenuclearmaterials,knowledgeofphasediagramsandthermody’namicdataoftheinvolvedsystemsarecruciallynecessary.Inthispaper,thecalculation

6、sofphasediagrams(CALPHAD)intheTh-Xfx:Ni,Ti,VHf,In,Sn,Si)andU-X(X:Ni,Ti,V)andPu—X(X:Ti,VSi)systemsarecarriedout,andthethermodynamicdatabaseintonuclearmaterialsystemsisdeveloped,TheresultsiSdescribedasfollows.(1)Thermody’namicdescriptionoftheTh—X(X:Ni,Ti,VHf,In,Sn,Si)binarysystems

7、werefirstlyoptimizedbyusingtheCALPHADmethodbasedoncriticallyevaluatedexperimentaldata.Calculatedresultswereingoodagreementwiththeavailableexperimentaldata.(2)Thermod)7namicdescriptionoftheU-X(X:Ni,Ti,V)andPu—X(X:Ti,VSi)binarysystemswerefirstlyoptimizedbyusingtheCALPHADmethodbase

8、doncriticallyevaluatedexperimentaldata.Calculat

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