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

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 
出版时间：2014年 
内容简介 
　　本书共分为十四章。书中主要介绍了液态重金属的性质，铅铋共晶合金与铅的热物理性能及其电特性，如密度、摩尔体积、等压热容、黏度、热性能和电导率等；液态重金属的热力学性能、流动性能与化学性能；化学控制和检测系统，检测并调整氧气在液态重金属中的浓度，以减轻腐蚀和冷却剂污染问题；辐照铅铋共晶合金与辐照铅的性质，并从液态金属腐蚀性的角度给出了与铁素体钢、马氏体钢和奥氏体钢的相容性。此外，书中还阐述了辐照质子及液态重金属对材料结构与性能影响的综合效应，以及腐蚀防护与反应堆热工水力学的特性等。本书可供从事核工程、材料工程研究的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。 
目录 
译者的话 
致谢 
前言 
第一章 绪论 
参考文献 
第二章 热物理与电学性能 
2.1 引言 
2.2 Pb?Bi合金相图 
2.3 正常熔点 
2.3.1 Pb 
2.3.2 Bi 
2.3.3 LBE合金 
2.4 熔化与凝固时体积的变化 
2.5 正常熔点处的熔化潜热 
2.5.1 Pb 
2.5.2 Bi 
2.5.3 LBE合金 
2.6 正常沸点 
2.6.1 Pb 
2.6.2 Bi 
2.6.3 LBE合金 
2.7 正常沸点处的汽化潜热 
2.7.1 Pb 
2.7.2 Bi 
2.7.3 LBE合金 
2.8 饱和蒸汽压 
2.8.1 Pb 
2.8.2 Bi 
2.8.3 LBE合金 
2.9 表面张力 
2.9.1 Pb 
2.9.2 Bi 
2.9.3 LBE合金 
2.10 密度 
2.10.1 Pb 
2.10.2 Bi 
2.10.3 LBE合金 
2.11 热膨胀 
2.12 声速和压缩性 
2.12.1 Pb 
2.12.2 Bi 
2.12.3 LBE合金 
2.13 比热 
2.13.1 Pb 
2.13.2 Bi 
2.13.3 LBE合金 
2.14 临界参数和状态方程 
2.14.1 临界参数 
2.14.2 状态方程 
2.15 黏度 
2.15.1 Pb 
2.15.2 Bi 
2.15.3 LBE合金 
2.16 电阻率 
2.16.1 Pb 
2.16.2 Bi 
2.16.3 LBE合金 
2.17 热导率和热扩散率 
2.17.1 Pb 
2.17.2 Bi 
2.17.3 LBE合金 
2.18 结论 
参考文献 
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 
3.1 引言 
3.2 焓、熵（固态和液态）——自由能和混合熵 
3.3 纯度要求 
3.4 金属和非金属杂质在LBE合金和Pb中的溶解度 
3.4.1 金属元素在LBE合金和Pb中的溶解度 
3.4.2 氧在纯Pb与LBE合金中的溶解度 
3.5 扩散系数 
3.5.1 某些金属元素的扩散系数 
3.5.2 氧的扩散系数 
3.6 化学反应与三元相图 
3.7 Pb和LBE合金与水的交互作用 
3.7.1 文献调研 
3.7.2 有关的风险 
3.7.3 数值模拟程序 
3.8 Pb或LBE合金与Na的交互作用 
3.9 LBE合金和Pb与有机化合物的交互作用 
参考文献 
第四章 化学控制和监测系统 
4.1 引言 
4.2 Pb和LBE合金中氧含量的控制 
4.2.1 氧含量的上限 
4.2.2 氧含量的下限 
4.2.3 活性氧控制细则 
4.2.4 核系统的方针 
4.2.5 氧控制系统 
4.2.6 氧的均匀化问题 
4.3 杂质特征和控制要求 
4.3.1 杂质来源 
4.3.2 杂质行为和提纯要求 
4.3.3 活化杂质 
4.3.4 产率评估 
4.3.5 运行的结果 
4.4 化学监测仪器 
4.4.1 在线电化学氧传感器 
4.4.2 采样系统和分析方法的发展 
4.5 总结 
参考文献 
第五章 铅铋共晶合金和铅辐照后的性能 
5.1 引言 
5.2 理论考虑 
5.2.1 Po的挥发特性 
5.2.2 Po的挥发途径 
5.2.3 半经验Miedema模型估算含Po二元系统的热力学数据 
5.2.4 I在液态LBE散裂靶中的热化学关系分析 
5.3 辐照后LBE合金的研究 
5.3.1 挥发性放射核素的释放 
5.3.2 液态LBE合金中Hg和Tl的热释放行为 
5.3.3 非正常情况下挥发性放射核素的释放 
5.4 辐照效应 
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 
5.4.2 放射性实验 
参考文献 
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 
6.1 引言 
6.2 基本原理 
6.2.1 腐蚀 
6.2.2 氧化 
6.3 总结和文献数据评论 
6.4 结论和需要进一步补充的数据 
6.4.1 结论 
6.4.2 需要进一步补充的数据 
6.5 腐蚀测试过程的建议（标准化） 
6.5.1 实验前准备 
6.5.2 测试条件 
6.5.3 实验后分析 
参考文献 
第七章 铅铋共晶合金和铅对结构材料力学性能的影响 
7.1 引言 
7.2 LME 
7.2.1 润湿：从理想到实际的金属系统 
7.2.2 LME判据和定义 
7.3 环境辅助断裂 
7.3.1 EAC的定义 
7.3.2 EAC发生的唯象判据 
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 
7.4.1 定义 
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 
7.4.3 LME效应：与LBE合金或Pb接触的T91钢的行为 
7.4.4 防止LME效应的主要要求 
7.4.5 可能被解释成EAC效应的实验结果 
7.5 与Pb和LBE合金接触的316L奥氏体钢和T91钢的疲劳特性 
7.5.1 定义 
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 
7.5.3 在LBE合金中保持时间对T91钢疲劳特性的影响 
7.5.4 在LBE合金中预先浸入对T91钢疲劳特性的影响 
7.5.5 LBE合金对T91钢和MANET?Ⅱ的疲劳裂纹扩展的影响 
7.5.6 LBE合金对T91钢疲劳断裂表面形态的影响 
7.5.7 LBE合金对T91钢和MANET?Ⅱ疲劳裂纹萌生的影响 
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 
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 
7.6.1 定义 
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 
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 
7.6.4 液态金属加速蠕变 
7.6.5 与Pb接触的T91钢的加速塑性应变 
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 
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 
7.8 试验程序推荐规范 
7.8.1 LBE合金中的力学试验ASTM标准 
7.8.2 HLM实验装置的适应性 
7.8.3 试验过程的推荐规范 
7.9 总结 
参考文献 
附表 
第八章 辐照对结构材料和铅铋共晶合金相容性的影响 
8.1 引言 
8.2 LBE合金中受质子和中子辐照的铁素体/马氏体钢T91（PSI） 
8.2.1 LiSoR 
8.2.2 辐照 
8.2.3 表面分析 
8.2.4 拉伸试验 
8.2.5 在LANSCE WNR设备中，预氧化HT9的质子辐照 
8.3 在BR2（SCK·CEN）中的中子辐照 
8.3.1 材料 
8.3.2 拉伸试验 
8.3.3 LBE调节 
8.3.4 液态LBE合金和辐照（1.7dpa）对AISI 316L的影响 
8.3.5 液态LBE合金和辐照（4.36 dpa）对T91钢的影响 
8.3.6 液态LBE共晶合金和辐照（4.36 dpa）对EM10的影响 
8.3.7 液态LBE合金和辐照（4.36dpa）对HT9的影响 
8.4 在PSI的SINQ靶中质子谱和中子谱的辐照 
8.5 将来的辐照项目（DEMETRA项目） 
参考文献 
第九章 高温下铅和铅铋共晶合金的腐蚀防护 
9.1 引言 
9.2 表面保护方法 
9.2.1 稳定性氧化物的合金化 
9.2.2 耐腐蚀涂层 
9.2.3 LBE合金的缓蚀剂 
9.3 合金和涂层的腐蚀测试 
9.3.1 表面合金 
9.3.2 块体合金 
9.3.3 涂层 
9.4 总结 
参考文献 
第十章 低普朗特数的热工水力学 
10.1 引言 
10.2 液态金属特征 
10.3 守恒方程 
10.4 层流动量传输 
10.4.1 通道流或管道流 
10.4.2 边界层方程 
10.4.3 总结和讨论 
10.5 层流能量传输 
10.5.1 管道层流类型 
10.5.2 流体流动和传热参数 
10.5.3 热边界条件 
10.5.4 圆管中的层流传热 
10.5.5 层流传热小结 
10.6 湍流动量传输 
10.6.1 湍流描述 
10.6.2 湍流的雷诺方程和输运方程 
10.6.3 典型湍流模型 
10.6.4 边界层近似法 
10.6.5 小结 
10.7 湍流能量传输 
10.7.1 湍流能量传输的雷诺方程 
10.7.2 流体流动和传热参数 
10.7.3 湍流传热的实验观测 
10.7.4 湍流传热的闭合方法 
10.7.5 工程应用的传热关系式 
10.8 总结  
参考文献 
第十一章 仪表仪器 
11.1 测量技术发展背景 
11.2 流量计 
11.2.1 电磁流量计 
11.2.2 以动量为基础的流量计 
11.2.3 压力和计数器流量计 
11.2.4 超声波传输时间法（UTT） 
11.3 压力传感器 
11.3.1 压力计的型号及操作经验 
11.3.2 在完全发展湍流管道流动中的压力校正 
11.4 局部速度测量 
11.4.1 超声波多普勒测速仪 
11.4.2 永磁探针（PMP） 
11.4.3 反应探针（RP） 
11.4.4 热线风速仪（HWA） 
11.4.5 过渡时间法 
11.4.6 中子放射线照相术 
11.4.7 纤维力学系统（FMS） 
11.4.8 毕托管和普朗特管 
11.5 空隙率传感器 
11.5.1 电磁传感器 
11.5.2 X射线、γ射线和中子射线照相术（NR） 
11.5.3 电阻探针或导电探针 
11.5.4 两相流动的超声多普勒测速仪（UDV） 
11.6 温度测量 
11.6.1 热电偶 
11.6.2 热辐射表面温度测量（HETSS） 
11.7 电位计 
11.7.1 直接接触式传感器 
11.7.2 非侵入性液位计 
11.8 自由表面测量 
11.8.1 光学方法 
11.8.2 声学测距 
11.9 总结 
参考文献 
第十二章 HLM实验用设备 
12.1 引言 
12.2 技术设备及其应用 
12.3 材料测试设备及其应用 
12.4 热工水力学设备及其应用 
第十三章 安全指南 
13.1 Pb对人体健康和环境的影响 
13.2 规章制度 
13.3 常见安全控制和实践 
13.4 HLM研发中的安全操作 
参考文献 
第十四章 液态重金属冷却剂技术的展望及研发重点 
14.1 引言 
14.2 HLM系统在600℃运行的技术差距、研发需求以及优先方向 
14.2.1 HLM热物性质 
14.2.2 HLM化学性质 
14.2.3 材料 
14.2.4 技术 
14.2.5 热工水力学 
附录Ⅰ 投稿人名单 
附录Ⅱ 工作组成员