Aplikasyon Eleman Latè Ra nan Materyèl Nikleyè

1. Definisyon Materyèl Nikleyè

Nan yon sans laj, materyèl nikleyè se yon tèm jeneral pou materyèl yo itilize sèlman nan endistri nikleyè a ak rechèch syantifik nikleyè, ki gen ladan konbistib nikleyè ak materyèl jeni nikleyè, sa vle di materyèl ki pa konbistib nikleyè.

Materyèl nikleyè yo souvan refere sitou a materyèl yo itilize nan divès pati nan reaktè a, ke yo rele tou materyèl reaktè. Materyèl reaktè yo enkli konbistib nikleyè ki sibi fizyon nikleyè anba bonbadman netwon, materyèl kouvèti pou konpozan konbistib nikleyè, likid refwadisman, moderatè netwon (moderatè), materyèl baton kontwòl ki absòbe netwon fòtman, ak materyèl reflektè ki anpeche flit netwon deyò reaktè a.

2. Relasyon ko-asosye ant resous latè ra ak resous nikleyè yo

Monazit, ke yo rele tou fosfoserit ak fosfoserit, se yon mineral akseswa komen nan wòch igne asid entèmedyè ak wòch metamòfik. Monazit se youn nan mineral prensipal yo nan minrè metal latè ra, epi li egziste tou nan kèk wòch sedimantè. Li gen yon koulè wouj mawon, jòn, pafwa jòn mawon, ak yon ekla gra, fannman konplè, dite Mohs 5-5.5, ak yon gravite espesifik 4.9-5.5.

Prensipal mineral minrè nan kèk depo latè ra tip placer nan Lachin se monazit, ki sitiye sitou nan Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, ak konte He, Guangxi. Sepandan, ekstraksyon resous latè ra tip placer souvan pa gen siyifikasyon ekonomik. Wòch solitè yo souvan gen eleman toryòm refleksif epi yo se tou sous prensipal plitonyòm komèsyal.

3. Apèsi sou aplikasyon latè ra nan fizyon nikleyè ak fisyon nikleyè ki baze sou analiz panoramik patant.

Apre mo kle eleman rechèch latè ra yo fin devlope nèt, yo konbine yo ak kle ekspansyon ak nimewo klasifikasyon fisyon nikleyè ak fizyon nikleyè, epi yo fouye yo nan baz done Incopt la. Dat rechèch la se 24 out 2020. 4837 patant te jwenn apre yon senp fizyon fanmi, epi 4673 patant te detèmine apre rediksyon bri atifisyèl.

Demann patant pou latè ra nan domèn fisyon nikleyè oswa fizyon nikleyè yo distribye nan 56 peyi/rejyon, sitou konsantre nan Japon, Lachin, Etazini, Almay ak Larisi, elatriye. Yon kantite konsiderab patant aplike sou fòm PCT, pami yo aplikasyon teknoloji patant Chinwa yo ap ogmante, sitou depi 2009, antre nan yon etap kwasans rapid, epi Japon, Etazini ak Larisi kontinye etabli nan domèn sa a pandan plizyè ane (Figi 1).

Figi 1 Tandans aplikasyon patant teknolojik ki gen rapò ak aplikasyon latè ra nan fizyon nikleyè ak fizyon nikleyè nan peyi/rejyon yo

Nan analiz tèm teknik yo, nou ka wè aplikasyon latè ra nan fizyon nikleyè ak fisyon nikleyè konsantre sou eleman konbistib, sintilatè, detektè radyasyon, aktinid, plasma, reaktè nikleyè, materyèl pwoteksyon, absòpsyon netwon ak lòt direksyon teknik.

4. Aplikasyon espesifik ak rechèch kle sou patant pou eleman latè ra nan materyèl nikleyè yo

Pami yo, reyaksyon fizyon nikleyè ak fisyon nikleyè nan materyèl nikleyè yo entans, epi egzijans pou materyèl yo strik. Kounye a, reaktè pouvwa yo se sitou reaktè fisyon nikleyè, epi reaktè fizyon yo ka vin popilè sou yon gwo echèl apre 50 ane. Aplikasyon an...tè raeleman nan materyèl estriktirèl reaktè; Nan domèn espesifik pwodui chimik nikleyè, eleman latè ra yo sitou itilize nan baton kontwòl; Anplis de sa,eskandyòmte itilize tou nan radyochimi ak endistri nikleyè.

(1) Kòm pwazon ki ka pran dife oubyen baton kontwòl pou ajiste nivo netwon ak eta kritik reaktè nikleyè a

Nan reaktè nikleyè yo, reyaktivite rezidyèl inisyal nouvo nwayo yo jeneralman relativman wo. Espesyalman nan premye etap premye sik ravitayman an, lè tout konbistib nikleyè nan nwayo a se nouvo, reyaktivite ki rete a se pi wo a. Nan pwen sa a, konte sèlman sou ogmantasyon baton kontwòl pou konpanse pou reyaktivite rezidyèl la ta entwodui plis baton kontwòl. Chak baton kontwòl (oswa pake baton) koresponn ak entwodiksyon yon mekanis kondwi konplèks. Yon bò, sa ogmante depans yo, epi yon lòt bò, louvri twou nan tèt veso presyon an ka mennen nan yon diminisyon nan fòs estriktirèl. Non sèlman li pa ekonomik, men li pa pèmèt tou pou gen yon sèten kantite porosit ak fòs estriktirèl sou tèt veso presyon an. Sepandan, san ogmante baton kontwòl yo, li nesesè pou ogmante konsantrasyon toksin konpansatwa chimik yo (tankou asid borik) pou konpanse pou reyaktivite ki rete a. Nan ka sa a, li fasil pou konsantrasyon bor la depase papòt la, epi koyefisyan tanperati moderatè a ap vin pozitif.

Pou evite pwoblèm nou sot mansyone yo, jeneralman yo ka itilize yon konbinezon toksin ki ka pran dife, baton kontwòl, ak kontwòl konpansasyon chimik pou kontwòl.

(2) Kòm yon dopan pou amelyore pèfòmans materyèl estriktirèl reaktè yo

Reaktè yo bezwen konpozan estriktirèl ak eleman konbistib pou yo gen yon sèten nivo fòs, rezistans kont korozyon, ak gwo estabilite tèmik, tout pandan y ap anpeche pwodwi fizyon yo antre nan likid refwadisman an.

1). Asye latè ra

Reaktè nikleyè a gen kondisyon fizik ak chimik ekstrèm, epi chak konpozan nan reaktè a genyen tou gwo egzijans pou asye espesyal ki itilize a. Eleman latè ra yo gen efè modifikasyon espesyal sou asye, sitou tankou pirifikasyon, metamòfis, mikwoalyaj, ak amelyorasyon rezistans korozyon. Asye ki gen latè ra yo lajman itilize tou nan reaktè nikleyè.

① Efè pirifikasyon: Rechèch ki deja egziste yo montre ke latè ra yo gen yon bon efè pirifikasyon sou asye fonn nan tanperati ki wo. Sa a se paske latè ra yo ka reyaji avèk eleman danjere tankou oksijèn ak souf nan asye fonn lan pou jenere konpoze tanperati ki wo. Konpoze tanperati ki wo yo ka presipite epi dechaje sou fòm enklizyon anvan asye fonn lan kondanse, kidonk diminye kontni enpurte nan asye fonn lan.

② Metamòfis: yon lòt bò, oksid, silfid oswa oksisulfid ki pwodui pa reyaksyon tè ra nan asye fonn lan avèk eleman danjere tankou oksijèn ak souf ka rete pasyèlman nan asye fonn lan epi vin enklizyon asye ki gen yon pwen fizyon ki wo. Enklizyon sa yo ka itilize kòm sant nikleyasyon etewojèn pandan solidifikasyon asye fonn lan, kidonk amelyore fòm ak estrikti asye a.

③ Mikwo-alyaj: si yo ogmante kantite tè ra a plis toujou, tè ra ki rete a ap fonn nan asye a apre yo fin pirifye ak metamòfis ki anwo yo. Piske reyon atomik tè ra a pi gwo pase sa ki nan atòm fè a, tè ra a gen yon aktivite sifas ki pi wo. Pandan pwosesis solidifikasyon asye fonn lan, eleman tè ra yo vin pi rich nan limit grenn yo, sa ki ka pi byen diminye segregasyon eleman enpurte yo nan limit grenn yo, kidonk ranfòse solisyon solid la epi jwe wòl mikwo-alyaj. Nan lòt men an, akòz karakteristik depo idwojèn tè ra yo, yo ka absòbe idwojèn nan asye, kidonk amelyore fenomèn frajil idwojèn asye a efektivman.

④ Amelyore rezistans korozyon: Ajoute eleman latè ra kapab amelyore rezistans asye a kont korozyon tou. Sa a se paske latè ra yo gen yon potansyèl oto-korozyon ki pi wo pase asye pur. Se poutèt sa, ajoute latè ra yo ka ogmante potansyèl oto-korozyon asye pur la, kidonk amelyore estabilite asye a nan medya koroziv.

2). Etid Patant Kle

Patant kle: patant envansyon yon asye ki gen ti aktivasyon ranfòse ak dispèsyon oksid ak metòd preparasyon li pa Enstiti Metal, Akademi Syans Chinwa

Rezime patant: Yo bay yon asye ki gen ti aktivasyon ranfòse ak dispèsyon oksid ki apwopriye pou reaktè fizyon ak metòd preparasyon li, karakterize pa pousantaj eleman alyaj nan mas total asye ki gen ti aktivasyon an se: matris la se Fe, 0.08% ≤ C ≤ 0.15%, 8.0% ≤ Cr ≤ 10.0%, 1.1% ≤ W ≤ 1.55%, 0.1% ≤ V ≤ 0.3%, 0.03% ≤ Ta ≤ 0.2%, 0.1 ≤ Mn ≤ 0.6%, ak 0.05% ≤ Y2O3 ≤ 0.5%.

Pwosesis fabrikasyon: Fizyon alyaj manman Fe-Cr-WV-Ta-Mn, atomizasyon poud, broyaj boul gwo enèji nan alyaj manman an akNanopartikil Y2O3poud melanje, ekstraksyon anvlòp poud, bòdi solidifikasyon, woule a cho, ak tretman chalè.

Metòd adisyon latè ra: Ajoute nanoskalY2O3patikil nan poud atomize alyaj paran an pou broyaj boul ki gen anpil enèji, ak mwayen broyaj boul la ki se boul asye di melanje Φ 6 ak Φ 10, ak yon atmosfè broyaj boul ki gen 99.99% gaz agon, yon rapò mas materyèl boul (8-10): 1, yon tan broyaj boul 40-70 èdtan, ak yon vitès wotasyon 350-500 r/min.

3) .Itilize pou fè materyèl pwoteksyon kont radyasyon netwon

① Prensip pwoteksyon kont radyasyon netwon

Netwon yo se konpozan nwayo atomik yo, ak yon mas estatik 1.675 × 10⁻²⁷ kg, ki se 1838 fwa mas elektwonik la. Reyon li apeprè 0.8 × 10⁻¹⁷ m, menm gwosè ak yon pwoton, menm jan ak reyon γ yo egalman san chaj. Lè netwon yo kominike avèk matyè, yo kominike sitou avèk fòs nikleyè ki andedan nwayo a, epi yo pa kominike avèk elektwon ki nan kouch ekstèn lan.

Avèk devlopman rapid enèji nikleyè ak teknoloji reaktè nikleyè yo, yo peye pi plis atansyon sou sekirite radyasyon nikleyè ak pwoteksyon kont radyasyon nikleyè. Pou ranfòse pwoteksyon kont radyasyon pou operatè ki gen lontan ap travay nan antretyen ekipman radyasyon ak sekou apre aksidan, li gen yon gwo siyifikasyon syantifik ak valè ekonomik pou devlope konpoze pwoteksyon lejè pou rad pwoteksyon. Radyasyon netwon se pati ki pi enpòtan nan radyasyon reaktè nikleyè yo. Anjeneral, pifò netwon ki an kontak dirèk ak moun yo ralanti pou vin netwon ki gen ba enèji apre efè pwoteksyon netwon materyèl estriktirèl ki andedan reaktè nikleyè a. Netwon ki gen ba enèji yo pral fè kolizyon elastik ak nwayo ki gen pi ba nimewo atomik epi yo pral kontinye modere. Netwon tèmik modere yo pral absòbe pa eleman ki gen pi gwo seksyon absòpsyon netwon, epi finalman pwoteksyon netwon an pral reyalize.

② Etid Patant Kle

Pwopriyete ibrid pore ak òganik-inòganik yoeleman latè ragadolinyòmMateryèl skelèt metal-òganik ki baze sou yo ogmante konpatibilite yo ak polietilèn, sa ki ankouraje materyèl konpoze sentetize yo pou yo gen yon pi gwo kontni gadolinyòm ak yon pi gwo dispèsyon gadolinyòm. Gwo kontni ak dispèsyon gadolinyòm nan pral afekte dirèkteman pèfòmans pwoteksyon netwon materyèl konpoze yo.

Patant kle: Enstiti Syans Materyèl Hefei, Akademi Syans Chinwa, patant envansyon yon materyèl pwoteksyon konpoze estrikti òganik ki baze sou gadolinyòm ak metòd preparasyon li.

Rezime Patant: Materyèl pwoteksyon konpoze skelèt metal òganik ki baze sou Gadolinyòm se yon materyèl konpoze ki fòme lè yo melanjegadolinyòmMateryèl skelèt metal-òganik ki baze sou polietilèn nan yon rapò pwa 2:1:10 epi fòme li atravè evaporasyon sòlvan oswa presyon cho. Materyèl pwoteksyon konpoze skelèt metal-òganik ki baze sou Gadolinyòm gen gwo estabilite tèmik ak kapasite pwoteksyon kont netwon tèmik.

Pwosesis fabrikasyon: chwazi diferanmetal gadolinyòmsèl ak ligand òganik pou prepare epi sentetize diferan kalite materyèl skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm, lave yo ak ti molekil metanòl, etanòl, oswa dlo pa santrifijasyon, epi aktive yo nan tanperati ki wo anba kondisyon vakyòm pou retire nèt matyè premyè ki pa reyaji nan porositë materyèl skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm yo; Materyèl skelèt òganometalik ki baze sou gadolinyòm ki prepare nan etap la brase ak losyon polietilèn nan yon vitès ki wo, oswa ultrasonikman, oswa materyèl skelèt òganometalik ki baze sou gadolinyòm ki prepare nan etap la fonn melanje ak polietilèn ki gen pwa molekilè ultra-wo nan tanperati ki wo jiskaske li byen melanje; Mete melanj materyèl skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm/polietilèn ki melanje inifòmman nan mwazi an, epi jwenn materyèl pwoteksyon konpoze skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm ki fòme a lè w siye pou ankouraje evaporasyon sòlvan oswa peze cho; Materyèl pwoteksyon konpoze skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm ki prepare a gen yon rezistans chalè, pwopriyete mekanik, ak yon kapasite pwoteksyon netwon tèmik siperyè konpare ak materyèl polietilèn pi.

Mòd adisyon latè ra: Gd2 (BHC) (H2O) 6, Gd (BTC) (H2O) 4 oubyen Gd (BDC) 1.5 (H2O) 2, yon polymère kowòdinasyon cristalline pore ki gen gadolinyòm, ki jwenn pa polimerizasyon kowòdinasyon.Gd (NO3) 3 • 6H2O oubyen GdCl3 • 6H2Oak ligand karboksilat òganik; Gwosè materyèl skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm lan se 50nm-2 μm; Materyèl skelèt metal òganik ki baze sou gadolinyòm yo gen diferan mòfoloji, tankou fòm granulaire, fòm baton, oswa fòm zegwi.

(4) AplikasyonEskandyòmnan radyochimi ak endistri nikleyè

Metal eskandyòm gen bon estabilite tèmik ak yon gwo pèfòmans absòpsyon fliyò, sa ki fè li yon materyèl endispansab nan endistri enèji atomik la.

Patant kle: China Aerospace Development Beijing Institute of Aeronautic Materials, patant envansyon pou yon alyaj aliminyòm zenk mayezyòm eskandyòm ak metòd preparasyon li.

Rezime patant: Yon aliminyòm zenkalyaj mayezyòm eskandyòmak metòd preparasyon li. Konpozisyon chimik ak pousantaj pwa alyaj aliminyòm zenk mayezyòm eskandyòm lan se: Mg 1.0% -2.4%, Zn 3.5% -5.5%, Sc 0.04% -0.50%, Zr 0.04% -0.35%, enpurte Cu ≤ 0.2%, Si ≤ 0.35%, Fe ≤ 0.4%, lòt enpurte endividyèl ≤ 0.05%, lòt enpurte total ≤ 0.15%, epi kantite ki rete a se Al. Mikwoestrikti materyèl alyaj aliminyòm zenk mayezyòm eskandyòm sa a inifòm epi pèfòmans li estab, ak yon fòs tansyon final ki plis pase 400MPa, yon fòs sede ki plis pase 350MPa, ak yon fòs tansyon ki plis pase 370MPa pou jwenti soude. Pwodwi materyèl yo ka itilize kòm eleman estriktirèl nan ayewospasyal, endistri nikleyè, transpò, machandiz espòtif, zam ak lòt domèn.

Pwosesis fabrikasyon: Etap 1, engredyan dapre konpozisyon alyaj ki anwo a; Etap 2: Fonn nan founo fizyon an nan yon tanperati 700 ℃ ~ 780 ℃; Etap 3: Rafine likid metal ki fonn nèt la, epi kenbe tanperati metal la nan yon seri 700 ℃ ~ 750 ℃ ​​pandan rafinman; Etap 4: Apre rafinman, li ta dwe kite l repoze nèt; Etap 5: Apre li fin repoze nèt, kòmanse koule a, kenbe tanperati founo a nan yon seri 690 ℃ ~ 730 ℃, epi vitès koule a se 15-200mm/minit; Etap 6: Fè tretman omojènizasyon ak rekwit sou lengote alyaj la nan founo chofaj la, ak yon tanperati omojènizasyon 400 ℃ ~ 470 ℃; Etap 7: Kale lengote omojènize a epi fè extrusion cho pou pwodui pwofil ki gen yon epesè miray plis pase 2.0mm. Pandan pwosesis extrusion an, li ta dwe kenbe billet la nan yon tanperati 350 ℃ a 410 ℃; Etap 8: Peze pwofil la pou tretman trempe solisyon an, ak yon tanperati solisyon 460-480 ℃; Etap 9: Apre 72 èdtan trempe solisyon solid la, fòse vyeyisman manyèlman. Sistèm fòse vyeyisman manyèl la se: 90 ~ 110 ℃ / 24 èdtan + 170 ~ 180 ℃ / 5 èdtan, oswa 90 ~ 110 ℃ / 24 èdtan + 145 ~ 155 ℃ / 10 èdtan.

5, Rezime Rechèch la

An jeneral, latè ra yo lajman itilize nan fizyon nikleyè ak fisyon nikleyè, epi yo gen anpil patant nan domèn teknik tankou eksitasyon reyon X, fòmasyon plasma, reaktè dlo lejè, transuranyòm, uranil ak poud oksid. Kanta materyèl reaktè yo, latè ra yo ka itilize kòm materyèl estriktirèl reaktè ak materyèl izolasyon seramik ki gen rapò, materyèl kontwòl ak materyèl pwoteksyon kont radyasyon netwon.