Cr涂层锆合金包壳模拟LOCA试验研究
来源：核动力工程杂志2023年第2期北京时间：
作者：王占伟, 严俊, 彭振驯, 任啟森, 廖业宏, 李思功, 赵亚欢
单位：中广核研究院有限公司核燃料与材料研究所，广东深圳，518026；
摘要：2011年日本福岛核事故暴露传统锆合金燃料包壳在失水事故（LOCA）工况下的安全性问题。为了探究新型Cr涂层锆合金包壳在LOCA工况下的性能，本研究针对物理气相沉积（PVD）工艺涂覆的12~15 μm厚度Cr涂层Zr-1Nb合金包壳管，开展模拟 LOCA工况下的高温蒸汽氧化-淬火试验，氧化温度为1200℃和1300℃，单面氧化时间为10 min和20 min，淬火温度约800℃，之后对淬火后试样进行环压测试。结果发现，在研究条件下，Cr涂层未出现剥落，涂层完整；Cr涂层锆合金包壳外表面形成较为致密Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>层，抑制O原子扩散至锆合金基体，阻止锆合金基体被氧化为ZrO<sub>2</sub>层和α-Zr(O)层，环压测试发现淬火后包壳保持良好塑性。研究表明，在本测试工况下Cr涂层锆合金包壳相比传统锆合金包壳具有更强的抗LOCA事故能力。
关键词：Cr涂层锆合金包壳, 失水事故（LOCA）, 高温蒸汽氧化, 淬火, 塑-脆性转变
