核能结构材料

核能结构材料（nuclear structure material），理学-物理学-原子核物理学-〔核技术应用〕，在核反应堆中，构成反应堆整体与结构上安全的关键材料。核能结构材料主要指核燃料包壳、核反应堆压力壳以及堆内结构与蒸汽发生器传热管等材料。常用的核能结构材料主要包括三大类：一是锆合金系统，大量用于热中子堆的燃料包壳；二是钢和镍合金系统，主要用于包壳、压力容器、回路系统等；三是铝合金系统，常用于研究用试验堆。未来先进反应堆还将使用碳化硅纤维增强碳化硅复合材料和氧化物弥散增强钢等新型结构材料。当核能结构材料在中子辐照和高温高压水的环境中服役时，辐照损伤和腐蚀是造成这些材料失效的主要原因。为了提高核电的经济性，降低核电的成本，要求提高核燃料的燃耗，延长燃料元件在堆芯中的停留时间，这对燃料包壳材料锆合金提出了更高的要求。从20世纪80年代开始，新型锆合金的研发受到广泛关注。传统的锆-锡系合金（Zr2和Zr4），将逐渐被锆-锡-铌系合金（ZIRLO、E635，还有中国的N18和N36等）代替。在2011年日本福岛核事故之后，锆合金作为第四代核能反应堆结构材料的应用受到严峻挑战。