论文标题：Strain Localisation and Fracture of Nuclear Reactor Core Materials

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-4362/4/2/26

期刊名：Journal of Nuclear Engineering

期刊主页： https://www.mdpi.com/journal/jne

在核能领域，安全性与材料可靠性始终是堆芯设计的核心。核反应堆内部的金属材料需长期承受高温、高辐照环境与复杂应力作用，因此，材料的失效机制是影响堆芯寿命与安全的关键环节。针对这一课题，加拿大Queen’s University机械与材料工程系的Malcolm Griffiths教授，发表了题为《核反应堆堆芯材料的应变局部化与断裂》的综述论文，发表于期刊Journal of Nuclear Engineering上。

研究过程与结果

本综述聚焦于核反应堆堆芯中典型金属材料（如锆合金、奥氏体不锈钢和镍基合金）在服役过程中因中子辐照引发的应变局部化与断裂行为。文章首先从未辐照材料切入，阐述了在高应力和高应变条件下，由于材料中存在的显微不均匀性（如析出物或夹杂物），可能形成微裂纹并演化为空洞，最终导致局部颈缩与断裂。

对于已辐照材料，作者重点探讨了两种典型的局部化机制：一是高温高剂量下产生的空洞膨胀诱发的脆化，二是位错通道化诱发的局部软化失效。研究指出，辐照会在材料中生成棱柱位错环，这些缺陷阻碍了位错运动，使材料硬化。当材料受拉伸时，滑移位错与位错环相互作用，形成局部清理区域（位错通道），使局部区域更易变形，从而集中应变，最终引发脆化和断裂。

下图形象展示了未辐照材料在拉伸载荷作用下，材料内部由析出物引发空洞形核、长大到颈缩及断裂的演变过程，清晰揭示了微观机制与宏观破坏之间的联系。

研究总结

Malcolm Griffiths教授团队系统总结了核反应堆堆芯材料在服役期间面临的复杂失效机制，强调了微观组织演变、应变局部化与辐照损伤之间的内在联系。研究指出，理解位错通道化、氦脆化及应力腐蚀之间的耦合机制，是未来开发高可靠性堆芯材料的关键。

展望未来，论文呼吁加强多尺度模拟与原位实验结合，从原子尺度追踪位错行为，到宏观结构优化设计，为新一代安全高效的先进核能系统提供坚实的材料基础。

Journal of Nuclear Engineering期刊介绍：

主编：Dan Gabriel Cacuci，University of South Carolina， USA

期刊创刊于2020年,是一本国际开放获取期刊，发表同行评审的论文。期刊涵盖了与核和辐射过程的科学和应用相关的原创研究、想法和进展。发文类型包括original research papers, reviews, communications, brief reports, opinions, technical notes, editorials等。

截至目前，Journal of Nuclear Engineering期刊已被Scopus, ESCI (Web of Science), EBSCO等数据库收录。