Page 79 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 40 卷 第 4 期 摩 擦 学 学 报 Vol 40 No 4
2020 年 7 月 Tribology Jul, 2020

DOI: 10.16078/j.tribology.2020071

核环境下的摩擦、磨损与润滑

1,2
1*
1
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王 鹏 , 柴利强 , 赵晓宇 , 张贝贝 , 刘维民 1
(1. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000;
2. 中国科学院大学，北京 100049)
摘 要: 理解核环境下材料的摩擦、磨损与润滑问题对建设商用第三代核反应堆、发展新型四代堆以及验证未来先
进聚变核能系统至关重要. 服役于核岛尤其是核反应堆一回路的机械部件及材料，不仅承受运动过程中循环应力及
摩擦磨损，而且还要面对高温、腐蚀和辐射等极端环境，本文中针对反应堆中核环境下结构材料摩擦磨损问题，以
及核环境下润滑材料特殊需求，总结了本领域研究进展及面临的挑战，并对推进及解决核环境下材料的摩擦、磨损
与润滑研究提出了展望.
关键词: 核环境; 摩擦; 磨损; 润滑; 辐照
中图分类号: TH117.3 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2020)04–0489–15

Friction, Wear and Lubrication in Nuclear Environments

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1
1,2
1*
WANG Peng , CHAI Liqiang , ZHAO Xiaoyu , ZHANG Beibei , LIU Weimin 1
(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences,
Gansu Lanzhou 730000, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract: Understanding the friction, wear and lubrication of materials used in nuclear environments is important to
build the third and fourth generation nuclear fission reactor, and also a critical factor to prove the feasibility of future
advanced nuclear fusion reactor. Materials worked in mechanical component of reactor especially in the primary circuit
not only suffer to cyclic stress, friction and wear, but also directly face high temperature, erosion and radiation harsh
environments, in this review the friction and wear of structural materials, as well as the unique requirement of lubricants
used in nuclear reactor were discussed, the progress and challenge in this research field were also summarized and
proposed.
Key words: nuclear environment; friction; wear; lubrication; irradiation

核能作为一种安全、清洁和高效的低碳能源，已 样，组成核反应堆系统各回路运动部件所处服役环境
成为实现能源及电力可持续发展的重要选择，我国到 大相径庭 [4-5] . 服役于核岛尤其是一回路运动机械的润
2020年核电装机容量将达到5 800万千瓦，预计2030年 滑材料，不仅承受运动过程中高温、腐蚀、循环应力及
核电装机规模将达到1.5亿千瓦. 中国核能发展将以压 摩擦磨损，而且还要面对中子、伽马射线等强辐射环
水堆到快堆，最终实现聚变堆的三步走战略为指导稳 境. 这种极端环境下材料磨损行为有其特殊性，传统
[6]
步推进 [1-3] . 建设商用核反应堆、发展新型第四代堆以 油、脂润滑材料难以满足苛刻服役条件 . 随着未来核
及验证未来先进核能系统都面临大量摩擦、磨损与润 能系统向着更长服役/换料周期、更高的出口温度以及
滑难题，核能系统涉及的机械构造及材料选择复杂多 更安全的运行模式发展，意味着反应堆的材料性能及

Received 28 April 2020, revised 2 June 2020, accepted 9 June 2020, available online 28 July 2020.
*Corresponding author. E-mail: pengwang@licp.cas.cn, Tel: +86-931-4968144.
The project was supported by CAS “Light of West China Program”.
中国科学院西部之光交叉团队项目资助.