中国科学院核能安全技术研究所•FDS团队通过技术攻关,成功制备了氧化物弥散强化中国抗辐照低活化(ODS-CLAM)钢,有望使低活化钢的上限使用温度由目前的550℃提升至650℃,从而有效提升核能系统的热电转换效率。
研究人员将纳米氧化钇颗粒(Y2O3)与CLAM钢粉末混合后进行高温高压烧结,使纳米Y2O3颗粒在CLAM钢中固溶后重新析出为弥散的纳米团簇,最终获得ODS-CLAM钢。这种方法无需将原料熔化成钢水,避免了凝固过程中的成分偏析,同时由于烧结前后变形量小,可直接生产具有复杂形状的部件,减少机械加工量,提高了生产效率。研究表明,该纳米团簇(直径约10nm)具有高温稳定性,能显著改善材料的高温强度和蠕变性能;同时能俘获高能中子辐照产生的氦,减缓材料的肿胀和脆化,改善结构材料的抗高能中子辐照性能。
经过近两年的努力,核安全所•FDS团队掌握了ODS-CLAM钢制备的关键技术和核心工艺,这为ODS-CLAM钢的工业化规模生产奠定了重要基础。同时,ODS-CLAM钢的成功研制将使聚变堆具有更高的运行温度,获得更大的经济效益,从而推动聚变堆的商业化进程。