浙江多功能鋁碳化硼設計標準

來源: 發(fā)布時間:2021-11-25

一、核反應堆工作原理目前的核電站產生熱能的原理和**的原理是一樣的,都是靠核裂變產生能量,根據(jù)愛因斯坦的質能方程:E=MC2將質量轉變?yōu)槟芰?。其主要過程為:含鈾的核原料發(fā)生裂變產生的熱量經水或者熔鹽或氦氣通過熱交換器傳給液態(tài)水,液態(tài)水加熱后轉化為具有一定壓力的水蒸汽,水蒸氣推動蒸汽輪機工作產生電送到千家萬戶。

一、中子吸收材料

在核反應堆堆芯組件中,中子吸收材料是*次于燃料元件的重要功能元件,其主要作用是:(1)通過棒的移動或濃度變化實現(xiàn)對反應堆的控制,對核反應隨時進行補償和調節(jié);(2)對核反應起屏蔽防護作用。 鋁基碳化硼中子吸收材料是鋁合金為基體,碳化硼陶瓷為增強相的復合材料。浙江多功能鋁碳化硼設計標準

核燃料可分為金屬型、陶瓷型和彌散型,外面敷以鋁合金、鎂合金、鋯合金以及不銹鋼等包殼材料。燃料芯塊的表面必須機械磨光,以保證與包殼材料的配合。核電站的反應堆堆芯裝有100多個這樣的核燃料組件,總重量達幾十噸。B4C/A1復合材料具有良好的中子屏蔽性能、力學性能及穩(wěn)定性等,主要應用于乏燃料車貯存格架、放射性**貯存容器等核輻射防護領域,是保護乏燃料“非臨界”安全的關鍵。目前,國內使用的中子屏蔽用B4C/A1復合材料均為美國或加拿大進口,其價格昂貴,且技術受限。該項目研制的B4C/A1中子吸收材料可滿足國內日益增長的乏燃料貯存的需求。浙江多功能鋁碳化硼設計標準隨著我國核電行業(yè)的發(fā)展和乏燃料運輸儲存自主國產化的需求,B4C/Al會因其優(yōu)異的性能而越來越受關注。

2、防中子核電站用屏蔽組件B4C具有密度小、硬度高、強度高、耐磨損、耐高溫、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點,將B4C粉體加入少量的助劑燒結為B4C塊體和板材可以用于核反應堆的屏蔽組件。

目前,快中子反應堆普遍采用不同10B富集度的熱壓燒結B4C芯塊作為中子吸收材料,如控制棒等,選用熱壓燒結天然 B4C芯塊制造屏蔽組件。

3、添加B4C的防輻射聚乙烯板含硼聚乙烯板板是一種含有元素B4C增強的高分子聚乙烯(UHMWPE),元素B可以提供抵抗額外的中子輻射屏蔽作用。高分子聚乙烯基體是一種富氫材料,再結合B元素可以應用在核屏蔽領域中。富氫材料可以使中子衰減,而硼則易于吸收熱能化中子。含硼聚乙烯板板可用于核電站防輻射源的屏蔽防輻射材料

總體來說,熱壓燒結制備碳化硼陶瓷具有以下優(yōu)勢:(1)熱壓時,由于粉料處于熱塑性狀態(tài),形變阻力小,易于塑性流動和致密化,所需的成型壓力*為冷壓法的1/10;(2)由于同時加溫、加壓,有助于粉末顆粒的接觸和擴散、流動等傳質過程,降低燒結溫度和縮短燒結時間,抑制了晶粒的長大;(3)熱壓法容易獲得接近理論密度、氣孔率接近于零的燒結體,容易得到細晶粒的組織,易得到具有良好機械性能、電學性能的產品;(4)能生產形狀較符合要求、尺寸較精確的產品;(5)粉末粒度、硬度對熱壓過程影響小,適合壓制硬而脆的材料。B4C顆粒增強鋁基復合材料還具備良好的抗彈性與防護性等優(yōu)點。

碳化硼粉體少量(≤5-10%)的添加于碳化硅陶瓷,能夠固溶到碳化硅晶格,產生晶格畸變,起到活化作用,**終達到幫助熱壓或者無壓燒結致密化的效果。較大量(≥15-45%)的添加于重結晶碳化硅陶瓷,還能進一步起到提高碳化硅陶瓷防彈性能、強度及耐磨性能的效果。這是碳化硼粉體作為助劑**常見的應用形式之一。碳化硼/鋁基復合材料還在核反應堆及核廢料處理領域有著重要的應用。核燃料可分為金屬型、陶瓷型和彌散型,外面敷以鋁合金、鎂合金、鋯合金以及不銹鋼等包殼材料。杭州陶飛侖生產的鋁碳化硼力學性能優(yōu)。湖南質量鋁碳化硼聯(lián)系人

B4C/Al可以應用在直升機旋翼和風扇出口導流葉片等各部件上。浙江多功能鋁碳化硼設計標準

在熱壓燒結過程中致密化的三種連續(xù)機制:

粒子重排,開口氣孔率降低,閉口氣孔率保持不變(溫度范圍:1800~1950℃);塑性流動,導致開口氣孔率的關閉,而不會對閉口氣孔產生***影響(1950~2100℃);熱壓結束時的體積擴散和氣孔消除(2100~2200℃)。

此外,為了降低燒結溫度和表面能、提高碳化硼陶瓷的綜合性能,必須加入添加劑來促進碳化硼的熱壓燒結。添加劑包括燒結助劑或第二相反應燒結,在高溫高壓條件下,可以促進燒結,控制晶粒長大,提高力學性能,獲得高致密度、高性能的碳化硼陶瓷產品。 浙江多功能鋁碳化硼設計標準

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