摘要:SiCf/SiC复合材料于20世纪80年代研制成功,凭借良好的耐中子辐照、耐高温等性能特点,在核能领域有巨大应用潜力。本文系统梳理了近50年来,SiCf/SiC复合材料在核能领域应用的研究进展。在聚变堆应用方面,重点整理收集了SiCf/SiC复合材料在美国ARISE聚变堆、日本DREAM聚变堆、法国TAURO聚变堆中的应用设计方案及关键运行参数。在裂变堆应用方面,针对气冷堆、熔盐堆等多种堆型介绍了SiCf/SiC复合材料在美国EM2气冷堆、法国ALLEGRO气冷堆、美国Sm-AHTR熔盐堆的设计应用方案及关键运行参数。此外,重点介绍了美国能源部耐事故燃料项目中SiCf/SiC复合包壳的研制规划及美国、法国、中国等国家目前SiCf/SiC复合包壳研制技术状态。虽然SiCf/SiC复合材料是托卡马克聚变堆装置包层以及裂变反应堆包壳的重要候选材料,但辐照后热导率下降、高温水氧腐蚀以及辐照后开裂等挑战,是限制其实现工程应用的重要技术瓶颈,建议从纤维编织结构、纤维体积分数、纤维界面相特征、复合材料致密化工艺等多方面进行针对性调整,以应对SiCf/SiC复合材料堆内实际工程应用所面临的挑战。
文章目录
1.SiCf/SiC复合材料的诞生及发展
2.SiCf/SiC复合材料在核能领域的应用设计
2.1 SiCf/SiC复合材料在聚变堆中的应用
2.2 SiCf/SiC复合材料在裂变堆中的应用
2.2.1 SiCf/SiC复合材料在气冷快堆中的应用
2.2.2 SiCf/SiC复合材料在熔盐堆中的应用
2.2.3 SiCf/SiC复合材料在压水堆中的应用
3.SiCf/SiC复合材料在核能领域的应用挑战及应对
3.1 SiCf/SiC复合材料辐照后热导率下降
3.2 SiCf/SiC复合材料水化学腐蚀
3.3 SiCf/SiC复合材料高热流密度/辐照后开裂
3.4 SiCf/SiC复合材料连接技术
4.SiCf/SiC复合材料发展展望