铅与铅铋共晶合金手册 性能、材料相容性、热工水力学和技术 2007版【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第一章 绪论1

参考文献7

第二章 热物理与电学性能9

2.1引言9

2.2 Pb-Bi合金相图10

2.3正常熔点12

2.3.1 Pb12

2.3.2 Bi13

2.3.3 LBE合金14

2.4熔化与凝固时体积的变化15

2.5正常熔点处的熔化潜热17

2.5.1 Pb17

2.5.2 Bi18

2.5.3 LBE合金19

2.6正常沸点19

2.6.1 Pb19

2.6.2 Bi21

2.6.3 LBE合金21

2.7正常沸点处的汽化潜热22

2.7.1 Pb22

2.7.2 Bi23

2.7.3 LBE合金23

2.8饱和蒸汽压24

2.8.1 Pb24

2.8.2 Bi25

2.8.3 LBE合金26

2.9表面张力28

2.9.1 Pb28

2.9.2 Bi29

2.9.3 LBE合金30

2.10密度32

2.10.1 Pb32

2.10.2 Bi32

2.10.3 LBE合金36

2.11热膨胀37

2.12声速和压缩性38

2.12.1 Pb39

2.12.2 Bi40

2.12.3 LBE合金40

2.13比热42

2.13.1 Pb42

2.13.2 Bi43

2.13.3 LBE合金44

2.14临界参数和状态方程46

2.14.1临界参数46

2.14.2状态方程49

2.15黏度50

2.15.1 Pb50

2.15.2 Bi51

2.15.3 LBE合金51

2.16电阻率53

2.16.1 Pb54

2.16.2 Bi54

2.16.3 LBE合金55

2.17热导率和热扩散率57

2.17.1 Pb57

2.17.2 Bi58

2.17.3 LBE合金59

2.18结论61

参考文献63

第三章 热力学关系和液态重金属与其他冷却剂的相互作用68

3.1引言68

3.2焓、熵（固态和液态）——自由能和混合熵68

3.3纯度要求70

3.4金属和非金属杂质在LBE合金和Pb中的溶解度72

3.4.1金属元素在LBE合金和Pb中的溶解度72

3.4.2氧在纯Pb与LBE合金中的溶解度73

3.5扩散系数76

3.5.1某些金属元素的扩散系数76

3.5.2氧的扩散系数79

3.6化学反应与三元相图80

3.7 Pb和LBE合金与水的交互作用81

3.7.1文献调研81

3.7.2有关的风险83

3.7.3数值模拟程序83

3.8 Pb或LBE合金与Na的交互作用83

3.9 LBE合金和Pb与有机化合物的交互作用86

参考文献86

第四章 化学控制和监测系统90

4.1引言90

4.2 Pb和LBE合金中氧含量的控制90

4.2.1氧含量的上限91

4.2.2氧含量的下限92

4.2.3活性氧控制细则95

4.2.4核系统的方针97

4.2.5氧控制系统99

4.2.6氧的均匀化问题100

4.3杂质特征和控制要求102

4.3.1杂质来源102

4.3.2杂质行为和提纯要求104

4.3.3活化杂质107

4.3.4产率评估107

4.3.5运行的结果108

4.4化学监测仪器109

4.4.1在线电化学氧传感器109

4.4.2采样系统和分析方法的发展123

4.5总结128

参考文献128

第五章 铅铋共晶合金和铅辐照后的性能134

5.1引言134

5.2理论考虑135

5.2.1 Po的挥发特性135

5.2.2 Po的挥发途径137

5.2.3半经验Miedema模型估算含Po二元系统的热力学数据143

5.2.4 I在液态LBE散裂靶中的热化学关系分析163

5.3辐照后 LBE合金的研究163

5.3.1挥发性放射核素的释放163

5.3.2液态LBE合金中Hg和T1的热释放行为168

5.3.3非正常情况下挥发性放射核素的释放171

5.4辐照效应172

5.4.1 ISOLDE设备中受质子辐照的熔融Pb-Bi靶的气态和挥发元素产出率的测量172

5.4.2放射性实验180

参考文献182

第六章 结构材料与铅铋共晶合金、铅的相容性：数据标准化、腐蚀机理和腐蚀速率184

6.1引言184

6.2基本原理184

6.2.1腐蚀184

6.2.2氧化186

6.3总结和文献数据评论190

6.4结论和需要进一步补充的数据219

6.4.1结论219

6.4.2需要进一步补充的数据220

6.5腐蚀测试过程的建议（标准化）220

6.5.1实验前准备220

6.5.2测试条件221

6.5.3实验后分析222

参考文献223

第七章 铅铋共晶合金和铅对结构材料力学性能的影响226

7.1引言226

7.2 LME228

7.2.1润湿：从理想到实际的金属系统228

7.2.2 LME判据和定义231

7.3环境辅助断裂233

7.3.1 EAC的定义233

7.3.2 EAC发生的唯象判据233

7.4奥氏体和铁素体/马氏体钢与Pb、LBE合金和其他液态金属接触的拉伸行为234

7.4.1定义234

7.4.2 HLM中光滑、粗糙和有缺口的马氏体钢试样的拉伸行为234

7.4.3 LME效应：与LBE合金或Pb接触的T91钢的行为236

7.4.4防止LME效应的主要要求242

7.4.5可能被解释成EAC效应的实验结果243

7.5与Pb和LBE合金接触的316L奥氏体钢和T91钢的疲劳特性246

7.5.1定义246

7.5.2与LBE合金接触的铁素体/马氏体钢的低周循环疲劳行为247

7.5.3在LBE合金中保持时间对T91钢疲劳特性的影响248

7.5.4在LBE合金中预先浸入对T91钢疲劳特性的影响249

7.5.5 LBE合金对T91钢和MANET-Ⅱ的疲劳裂纹扩展的影响249

7.5.6 LBE合金对T91钢疲劳断裂表面形态的影响251

7.5.7 LBE合金对T91钢和MANET-Ⅱ疲劳裂纹萌生的影响252

7.5.8与在Li中和Na中相比，与铅合金接触的316L奥氏体不锈钢的低周疲劳行为254

7.6蠕变特性：定义及与Pb和LBE合金接触的316L奥氏体钢和T91钢的目前发展状况255

7.6.1定义255

7.6.2在空气及液态金属中（除Pb、LBE之外）的马氏体和奥氏体不锈钢的蠕变特性255

7.6.3在Pb或LBE合金中，奥氏体和铁素体/马氏体钢的蠕变和蠕变裂纹生长255

7.6.4液态金属加速蠕变256

7.6.5与Pb接触的T91钢的加速塑性应变256

7.6.6与LBE合金或Pb接触的T91钢和316L奥氏体钢的蠕变裂纹生长256

7.7断裂力学：与Pb或LBE合金接触的316L奥氏体钢和T91钢的情况257

7.8试验程序推荐规范257

7.8.1 LBE合金中的力学试验ASTM标准257

7.8.2 HLM实验装置的适应性260

7.8.3试验过程的推荐规范260

7.9总结261

参考文献263

附表271

第八章 辐照对结构材料和铅铋共晶合金相容性的影响304

8.1引言304

8.2 LBE合金中受质子和中子辐照的铁素体/马氏体钢T91（PSI）304

8.2.1 LiSoR305

8.2.2辐照305

8.2.3表面分析306

8.2.4拉伸试验309

8.2.5在LANSCE WNR设备中，预氧化HT9的质子辐照312

8.3在BR2 （SCK·CEN）中的中子辐照312

8.3.1材料312

8.3.2拉伸试验313

8.3.3 LBE调节314

8.3.4液态LBE合金和辐照（1.7dpa）对AISI 316L的影响314

8.3.5液态LBE合金和辐照（4.36 dpa）对T91钢的影响315

8.3.6液态LBE共晶合金和辐照（4.36 dpa）对EM10的影响316

8.3.7液态LBE合金和辐照（4.36dpa）对HT9的影响317

8.4在PSI的SINQ靶中质子谱和中子谱的辐照318

8.5将来的辐照项目（DEMETRA项目）319

参考文献320

第九章 高温下铅和铅铋共晶合金的腐蚀防护322

9.1引言322

9.2表面保护方法323

9.2.1稳定性氧化物的合金化323

9.2.2耐腐蚀涂层326

9.2.3 LBE合金的缓蚀剂328

9.3合金和涂层的腐蚀测试329

9.3.1表面合金329

9.3.2块体合金329

9.3.3涂层332

9.4总结336

参考文献336

第十章 低普朗特数的热工水力学339

10.1引言339

10.2液态金属特征339

10.3守恒方程342

10.4层流动量传输344

10.4.1通道流或管道流345

10.4.2边界层方程346

10.4.3总结和讨论347

10.5层流能量传输348

10.5.1管道层流类型349

10.5.2流体流动和传热参数350

10.5.3热边界条件351

10.5.4圆管中的层流传热352

10.5.5层流传热小结357

10.6湍流动量传输358

10.6.1湍流描述359

10.6.2湍流的雷诺方程和输运方程360

10.6.3典型湍流模型361

10.6.4边界层近似法362

10.6.5小结363

10.7湍流能量传输364

10.7.1湍流能量传输的雷诺方程364

10.7.2流体流动和传热参数364

10.7.3湍流传热的实验观测367

10.7.4湍流传热的闭合方法368

10.7.5工程应用的传热关系式375

10.8总结388

参考文献389

第十一章 仪表仪器401

11.1测量技术发展背景401

11.2流量计402

11.2.1电磁流量计402

11.2.2以动量为基础的流量计408

11.2.3压力和计数器流量计411

11.2.4超声波传输时间法（UTT）415

11.3压力传感器417

11.3.1压力计的型号及操作经验417

11.3.2在完全发展湍流管道流动中的压力校正418

11.4局部速度测量420

11.4.1超声波多普勒测速仪420

11.4.2永磁探针（PMP）423

11.4.3反应探针（RP）425

11.4.4热线风速仪（HWA）426

11.4.5过渡时间法428

11.4.6中子放射线照相术430

11.4.7纤维力学系统（FMS）431

11.4.8毕托管和普朗特管432

11.5空隙率传感器436

11.5.1电磁传感器437

11.5.2 X射线、γ射线和中子射线照相术（NR）439

11.5.3电阻探针或导电探针449

11.5.4两相流动的超声多普勒测速仪（UDV）454

11.6温度测量456

11.6.1热电偶456

11.6.2热辐射表面温度测量（HETSS）461

11.7电位计463

11.7.1直接接触式传感器463

11.7.2非侵入性液位计465

11.8自由表面测量467

11.8.1光学方法467

11.8.2声学测距483

11.9总结487

参考文献488

第十二章 HLM实验用设备499

12.1引言499

12.2技术设备及其应用499

12.3材料测试设备及其应用509

12.4热工水力学设备及其应用534

第十三章 安全指南557

13.1 Pb对人体健康和环境的影响558

13.2规章制度561

13.3常见安全控制和实践564

13.4 HLM研发中的安全操作565

参考文献569

第十四章 液态重金属冷却剂技术的展望及研发重点571

14.1引言571

14.2 HLM系统在600℃运行的技术差距、研发需求以及优先方向572

14.2.1 HLM热物性质572

14.2.2 HLM化学性质573

14.2.3材料573

14.2.4技术574

14.2.5热工水力学574

附录Ⅰ投稿人名单576

附录Ⅱ工作组成员579