国家标准计划《核能材料损伤检测 第1部分：载能离子原位辐照方法》由 TC58（全国核能标准化技术委员会）归口，TC58SC3（全国核能标准化技术委员会反应堆技术分会）执行 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 厦门大学 、中国核动力研究设计院 、上海核工程研究设计院股份有限公司 、生态环境部核与辐射安全中心 、苏州热工研究院有限公司 。

核能是国家能源重大需求和国家战略威慑力的支柱。

然而，不管是实现我国“热堆-快堆-聚变堆”的民用核能发展三步规划，还是发展国防战略核动力装置，以及确保核电站安全运行，抗辐照损伤性能优异的核能材料是关键之一。

核能材料耐辐照损伤性能直接决定其服役性能、核能系统安全、先进核能系统工程化等。

因为，在核反应堆辐照环境中服役的核能材料，将遭受载能粒子辐照，这导致其微结构发生改变，宏观力学性能发生快速衰退，表现为辐照硬化、辐照脆化、辐照肿胀、辐照生长、辐照蠕变等辐照损伤。

因此，深入理解核能材料在载能粒子作用下的微观组织与微观化学成分的演化和性能快速衰退规律，对于评估在辐照环境中服役的核能材料寿命、研发更抗辐照损伤的新型核能材料至关重要。

核能材料的宏观力学性能由其微结构特征所决定，因此，获得辐照条件下的微观组织与微观化学成演化的特征、行为与规律显得至关重要。

核能材料在反应堆中服役，主要遭受中子辐照。

由于采用中子辐照技术研究材料辐照损伤行为具有诸多不足，包括：中子辐照样品具有强放射性导致分析表征难度大；中子辐照资源非常短缺，在全球范围内，高通量研究堆数量非常有限；中子辐照实验周期长，需要一年或几年的辐照实验时间；中子辐照微结构演化呈黑匣子、靠猜测，例如，中子辐照能知道某一个辐照损伤量下的辐照缺陷和辐照微结构特征，但是无法知道它前一个时刻特征，也无法知道下一时刻如何变化，不知道从哪里来到哪里去；中子辐照在线测试困难，一般是辐照后再进行微结构分析，获取的是静态数据，无连续动力学分布信息等。

因此，中子辐照技术成为了新材料快速迭代与物理机制研究的瓶颈和短板。

经过国内外大量科学家们的长期研究表明，采用离子辐照模拟中子辐照是国际上广泛认可和普遍采用的材料辐照损伤行为研究方法。

离子辐照实验的一个特点是能够精确控制大多数重要的辐照条件，如剂量、剂量率、温度和气体量。

除此之外，还避免了样本产生放射性，并且能大幅度缩短辐照时间，将实现与每原子位移数（dpa）相当的损伤从几年缩短到几个小时。

这类实验的重要应用之一是研究更极端环境下的辐射效应，例如核聚变反应堆。

但是，与中子辐照技术面临同样的问题是，离位离子辐照技术（先辐照、再微结构与力学性能测试等）也是导致决定宏观性能的辐照微结构演化呈黑匣子，靠猜测，缺乏辐照微结构在时间上连续动力学分布信息等；从而导致所建立的辐照物理机制、模型、理论与核能材料在实际服役中的状态契合度不高，缺乏合理性与深入性等。

利用载能离子原位辐照技术，即通过将加速器（离子注入机、离子源、串列加速器、离子注入器等，统称为加速器）产生的载能离子引入到透射电子显微镜内，对核能材料进行辐照的同时，利用透射电子显微束方法原位分析并获取微观组织与微观化学成分的演化特征与行为。

在这个过程中，将利用透射电子显微镜自带的温度样品杆、力学样品杆、腐蚀样品杆、力学与温度耦合样品杆等，实现载能离子辐照场、温度场、外加力场、腐蚀场等的一种或多种耦合模式下的原位离子辐照。

利用原位离子辐照技术，解决了中子辐照样品具有强放射性导致分析表征难度大的短板，离子辐照的样品几乎无放射性，辐照后，可以即刻开展表征分析；解决了中子辐照实验周期长，需要一年或几年的辐照实验时间的问题，离子辐照只需要小时尺度时间，就可以达到中子辐照1年甚至几年的辐照损伤水平，在核能新材料研发和迭代方面具有显著优势。

原位离子辐照技术解决了中子辐照工况恶劣，无法在线测量分析的问题。

原位离子辐照解决了中子辐照微结构演化呈黑匣子、靠猜测的短板，能够实时获得微结构演化特征与过程，以及与力学性能演变的对应实时关系等。

解决了中子辐照后，获取的微结构是静态数据问题，解决了中子辐照微结构在时间上无法连续动力学分布信息的短板问题。

原位辐照过程中的离子纯度、辐照剂量、辐照剂量率、辐照温度、外加应力值等辐照实验参数能够精确控制。

为了使基于原位辐照技术获得的实验数据具有可靠性、有效性、一致性、通用性、可比性等，以及使载能离子原位辐照能够模拟中子辐照以研究材料辐照损伤行为，特制定本实验技术规范。

适用范围： 本文件为基于加速器与透射电子显微镜联机设施，利用载能离子原位辐照以模拟中子辐照，研究材料辐照损伤行为所提供的技术规范。用于研究载能离子原位辐照过程中纯金属、合金、陶瓷等核能材料的微结构、辐照缺陷、微区化学成分、力学性能等变化。 主要技术内容： 1.明确载能离子原位辐照技术中的专业术语与定义。 2.提供载能离子原位辐照模拟中子辐照过程中的科学指导，规范研究过程中需考虑的主要方面。 3.拟建立该活动中关于样品制备、研究参数设定、实验过程控制、理论分析等过程的指南。