获奖项目名称：

核用不锈钢辐照腐蚀耦合失效评估技术开发与应用

第一完成单位：

苏州热工研究院有限公司

项目联系人：

徐超亮

联系人电话：

18962116255

联系人邮箱：

xuchaoliang@cgnpc.com.cn

项目简介：

  核能作为我国能源结构的重要组成部分，目前在运和核准在建机组已达112台，装机容量超1.2亿千瓦，位居世界第一。堆内构件与反应堆压力容器堆焊层作为核电站的重要结构部件，长期运行于高辐照、高温与高压、反应堆一回路水等恶劣环境，面临辐照腐蚀耦合失效的重大核安全风险，亟需攻关理论创新，研发先进评估技术，以提升核电站的抗风险能力。
  针对核用不锈钢辐照腐蚀耦合失效研发中研究平台缺乏、传统实验效率低、理论机制不完善以及工程评价方法量化不足等问题，自2012年起，在国家科技部、国际材料老化研究院（MAI）等国家级、国际合作重大项目支持下，项目团队聚焦堆内构件用不锈钢的辐照加速应力腐蚀开裂（IASCC）以及反应堆压力容器堆焊层用不锈钢的辐照-热时效-腐蚀耦合失效问题，攻克了多项关键技术，取得了重大创新性成果：
  1）研制了辐照腐蚀耦合失效的试验研究装置，实现了多因素耦合效应的高通量测试评价。研发的六靶位离子辐照靶室，实现了辐照-温度-应力三因素耦合试验，多因素耦合维度由2个提升至3个；研发的高通量应力腐蚀试验平台，通过四轴力学平行加载，实现了48个样品的同步试验测试，大幅提升了测试效率；研发的高通量动态浸泡实验装置，通过异型凸台式结构应力拉伸试样的创新设计，实现了16倍测试效率的提升；研发的激光薄膜内耗仪，采用激光多普勒位移传感器进行非接触位移测量，填补了国际空白。
  2）发现了辐照诱发铁素体相转变与IASCC的关联规律，完善了辐照腐蚀耦合失效的物理机制。提出了辐照诱发相转变对不锈钢IASCC的作用机理，揭示了IASCC新型物理机制；发现了辐照注量率对铁素体相调幅分解阈值效应，确定了反应堆压力容器堆焊层用不锈钢的阈值为10-5dpa/s；提出了辐照腐蚀加速氧化膜破裂与应力腐蚀开裂（SCC）理论。
  3）建立了基于磁性参数测量的IASCC敏感性评估方法及评估模型，实现了堆内构件围板螺栓IASCC敏感性的定量评估与应用。建立了“辐照损伤-铁素体相转变-IASCC”关联曲线，开发了基于磁性参数的IASCC敏感性评估方法，评估数据直接指导了堆内构件围板螺栓的无损检查工程实施。
项目开发了5台套辐照腐蚀耦合失效评估装置，完善了辐照腐蚀耦合失效的物理机制，建立了IASCC敏感性评估技术，成果已推广应用于我国核电商运机组、钍基熔盐堆核能系统先导专项以及高校科研院所重大项目，技术服务产值超880万元，预估未来在机组运维管理以及延寿工程实践中可形成数亿元规模的推广应用效益。
已授权专利13项，其中发明专利9项（含国际PCT发明专利 1项）、实用新型专利4项；制定/立项标准2项，发表高水平论文22篇，形成了完整的知识产权保护体系。项目培养大量核电老化管理与寿命评价人才，包括中组部“万人计划—青年拔尖人才”1人、中科院“百人计划”1人、江苏省“333工程”第二层人才1人、中国科协“青年人才托举工程”1人、苏州市岗位能手/紧缺人才7名、中央企业五四红旗团支部等，为我国核能领域打造了一支高水平的技术创新团队。
  近年来，以项目产出的辐照高通量平台为关键参评仪器，多次参加由科技部与财政部组织的国家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享考核，获评4次优秀，各方对其高度认可。由左禹教授任主任委员的鉴定专家委员会认为：“项目成果为我国核用不锈钢辐照腐蚀环境耦合失效评估提供技术支撑，具有重大的工程应用价值和显著的经济、社会效益。”