Nuclear Corrosion Modeling

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出版者:
作者:Castelli, Roy
出品人:
页数:216
译者:
出版时间:2009-9
价格:1832.00元
装帧:
isbn号码:9781856178020
丛书系列:
图书标签:
  • 核腐蚀
  • 腐蚀建模
  • 材料科学
  • 核工程
  • 腐蚀机理
  • 放射性腐蚀
  • 环境效应
  • 数值模拟
  • 数据库
  • 寿命预测
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具体描述

Corrosion in nuclear power plants cause reductions in efficiency and increases in deposit build-up on plant surfaces, making for expensive maintentance and potential radiological health hazards. This book guides studies to predict and minimize corrosion, thus making nuclear power safer and more cost effective. Too often, reliance on empirical models and on-site testing of existing plants makes study and prediction of corrosive effects in nuclear reactors into a pricey and lengthy process. Introducing the experimental procedures, set up, sample preparation and computer modeling suggested in this book will save precious time and resources in a field where the significant time and expense to get and keep plants on-line are two of the chief concerns preventing broader commerical viability.

* The only book to focus exclusively on preventing nuclear corrosion

* Uses computer modelling to tie together chemical engineering, civil engineering, corrosion science, and nuclear engineering into a cohesive solution to a vexing nucelar problem

* Includes all fundamental equations, example data sets and experimental techniques

《核腐蚀建模》—— 深入理解核设施材料安全与长效运行的关键指南 本书并非一本涵盖“核腐蚀建模”这一特定主题的著作,而是旨在为读者提供一个更广阔的视角,探讨与核设施材料完整性、安全运行以及长寿命设计息息相关的多方面知识。它将带领读者穿越材料科学、化学工程、核物理以及可靠性工程等多个学科的交叉领域,揭示核环境中材料所面临的严峻挑战,以及我们为应对这些挑战所付出的努力和取得的进展。 第一部分:核设施材料的严酷环境 本书首先深入剖析核设施在运行过程中所处的独特且极具破坏性的环境。我们将从基础层面介绍: 辐射场的特性及其影响: 详细阐述不同类型辐射(中子、伽马、阿尔法、贝塔)的能量分布、通量密度以及它们如何与材料发生相互作用。我们将重点探讨辐射引起的材料结构变化,如原子移位、肿胀、脆化、相变以及氦致脆化等,这些变化直接影响材料的力学性能和耐腐蚀性。 高温高压下的化学环境: 探讨核反应堆内部及周边介质(如冷却剂、蒸汽、燃料包壳外部介质)的化学组成、pH值、溶解氧含量、杂质离子浓度(如氯离子、氟离子、硼酸等)以及温度和压力等关键参数。我们将分析这些因素如何协同作用,形成腐蚀性环境,加速材料的劣化。 应力耦合作用: 阐明机械应力(残余应力、操作应力、热应力)与腐蚀环境相互作用的复杂性。我们将详细介绍应力腐蚀开裂(SCC)、氢致开裂(HE)以及疲劳腐蚀等失效模式,这些模式在核设施的金属结构中尤为普遍且危险。 特种环境分析: 触及核燃料循环中的特殊腐蚀环境,例如乏燃料存储中的水化学、放射性废物处理和处置中的地质介质环境,以及核电站退役过程中面临的复杂化学和辐射条件。 第二部分:材料选择与防护策略 了解了恶劣环境的形成机制后,本书将转向关键的材料选择原则和有效的防护策略: 核级材料的性能要求: 详细介绍用于核电站关键部件(如反应堆压力容器、管道、蒸汽发生器、燃料包壳、结构支撑等)的材料必须具备的性能指标,包括优异的耐高温、耐高压、抗辐射、高强度、良好的焊接性、低脆化倾向以及卓越的耐腐蚀性。我们将探讨各种工程合金(如不锈钢、镍基合金、锆合金、碳钢等)在这些要求下的适用性,并分析其优缺点。 腐蚀控制的化学方法: 深入探讨如何通过精确控制核设施内部水化学参数来抑制腐蚀。这包括对冷却剂pH值、溶解氧、杂质离子浓度、添加剂(如氢、硼、锂、锌等)的浓度进行监测和调控的技术,以及其对减缓金属腐蚀、抑制垢物生成、防止应力腐蚀开裂的原理。 表面处理与涂层技术: 介绍用于提高材料表面耐腐蚀性的各种处理技术,例如钝化处理、热喷涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)以及先进的陶瓷和聚合物涂层。我们将讨论这些技术的应用场景、性能优势以及面临的挑战。 结构设计与优化: 探讨如何通过合理的结构设计来减少应力集中、避免腐蚀敏感区域的产生,以及优化几何形状以利于流体冲刷和化学控制。 第三部分:材料劣化机理与失效分析 理解材料在核环境中的劣化过程是预测和预防失效的基础: 多种腐蚀失效模式的深入解析: 除了第一部分提及的应力腐蚀开裂和氢致开裂,本书还将详述均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、晶界腐蚀、氧化腐蚀、冲刷腐蚀等多种失效模式。我们将详细介绍每种腐蚀的微观机制、宏观表现、影响因素以及检测方法。 辐射诱导腐蚀机制: 重点关注辐射对腐蚀过程的独特影响。例如,辐射诱导的氧化加速、辐射诱导的氢脆、以及辐射环境对合金元素析出的影响等。 失效分析与诊断技术: 介绍用于评估材料健康状况和诊断失效原因的各种先进技术,包括金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)、俄歇电子能谱(AES)、原子力显微镜(AFM)以及电化学测试方法(如极化曲线、阻抗谱)等。 案例研究与经验教训: 通过分析历史上发生的核设施材料失效案例,总结失效原因、评估损失、并提炼出宝贵的经验教训,以指导未来的设计、运行和维护。 第四部分:预测与评估材料寿命 为了确保核设施的安全运行,准确预测和评估材料的剩余寿命至关重要: 腐蚀生长模型与寿命预测: 介绍用于预测材料在特定环境下腐蚀速率和生长模型的理论基础和工程应用。我们将讨论基于实验数据、经验公式以及多物理场耦合的预测方法。 可靠性工程与风险评估: 探讨如何将材料性能的劣化纳入整个核设施的可靠性工程和风险评估框架中。我们将介绍概率风险评估(PRA)方法在材料退化评估中的应用,以及如何基于这些评估来制定维护策略和更换计划。 无损检测(NDT)与在役检查(ISI)技术: 强调无损检测技术在早期发现材料缺陷、监测腐蚀进展和评估结构完整性方面的关键作用。我们将介绍超声波检测(UT)、涡流检测(ET)、射线检测(RT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)等技术在核设施中的具体应用。 先进的监测与诊断系统: 探讨用于实时监测核设施关键材料状态的传感器技术和数据分析系统,以及如何通过集成化监测系统来预测潜在的失效风险。 本书致力于提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识体系。通过系统地阐述核设施材料所面临的挑战、理解其劣化机理、掌握有效的防护策略以及学会科学的寿命预测方法,本书将成为核能工程师、材料科学家、研究人员以及所有关注核设施安全与可靠性的专业人士不可或缺的参考。它强调的是对核材料行为的深刻理解,以及在此基础上的严谨科学实践,而非仅仅局限于特定的建模技术本身。

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