获奖项目名称：

核用超临界二氧化碳动力转换系统材料腐蚀测试评价技术及应用

第一完成单位：

上海交通大学

项目联系人：

郭相龙

联系人电话：

13774221196

联系人邮箱：

guoxianglong@sjtu.edu.cn

项目简介：

  超临界二氧化碳（SC-CO2）布雷顿循环以超临界状态的二氧化碳作为工质，通过布雷顿循环实现热能到机械能的转化。相较于传统循环系统，SC-CO2布雷顿循环热效率更高、环境友好性更强、系统结构更简单紧凑，是下一代核能动力系统的革命性技术。但是SC-CO2布雷顿循环动力转换系统运行温度高（≥450℃）、压力大（≥15 MPa），二氧化碳在该条件下具有极强腐蚀性，对设备的可靠性带来了严峻的挑战，成为影响核反应堆安全服役的重大难题和关键瓶颈。
  针对上述问题，项目在复杂极端环境测量技术、多场耦合失效机理、表面防护技术及新型耐蚀材料开发方面取得突破，建立了SC-CO2布雷顿循环动力转换系统材料腐蚀研究及防护技术，成功应用于我国重大核工程项目，推动行业单位相关产业的发展。该项目突出的发明点包括：
  （1）发明了SC-CO2布雷顿循环动力转换系统高温、高压、高流速、复杂应力环境下关键部件材料失效行为的分析技术。解决了高温高压SC-CO2的动态密封难题，发展了在线测量材料在SC-CO2中裂纹萌生时间及裂纹扩展速率的技术，实现超高流速SC-CO2环境下材料的腐蚀速率的测量，创建了材料在超临界二氧化碳中腐蚀失效行为研究的大型分析技术平台。
  （2）发明了腐蚀-应力-流速-辐照多因素耦合作用下的材料失效行为分析测试技术，阐明了SC-CO2布雷顿循环系统关键部件材料在腐蚀、应力、流动及辐照等多因素耦合作用下的失效机制，构建了材料SC-CO2腐蚀相关失效行为的寿命预测模型和方法，攻克了SC-CO2环境中材料腐蚀寿命预测难的问题，发展了材料腐蚀寿命管理软件工具。
  （3）发明了降低SC-CO2腐蚀的材料表面强化技术及耐受SC-CO2腐蚀的新型材料，实现了SC-CO2布雷顿循环动力转换系统关键设备材料腐蚀寿命提升。
  该项目是在12项国家级课题，4项省部级课题，2项企业委托课题的支持下完成，研究成果获授权发明专利和实用新型专利 10项，软件著作权 3项，企业标准3项；在国际权威期刊发表论文29 篇（SCI收录），国内核心期刊发表中文论文6篇。研究成果应用到核电领域超临界二氧化碳布雷顿循环动力转换系统研发工程项目中，推动了相关产业的发展，创造了一定的经济效益，对我国提升超临界二氧化碳布雷顿循环动力转换系统自主设计能力，实现核电强国的战略目标具有重要的社会价值。