Aplikasyon Eleman Latè Ra nan Materyèl Nikleyè

1、 Definisyon materyèl nikleyè

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

Souvan refere yo bay materyèl nikleyè sitou refere a materyèl yo itilize nan divès pati nan raktor a, ke yo rele tou materyèl raktor. Materyèl raktor yo gen ladan gaz nikleyè ki sibi fisyon nikleyè anba bonbadman netwon, materyèl rekouvèt pou konpozan gaz nikleyè, awozaj, moderatè netwon (moderatè), materyèl baton kontwòl ki fòtman absòbe netwon, ak materyèl meditativ ki anpeche flit netwon deyò raktor la.

2、 Ko asosye relasyon ant resous latè ra ak resous nikleyè

Monazite, ki rele tou fosfoserit ak fosfoserit, se yon mineral akseswar komen nan wòch entèmedyè asid inye ak wòch metamòfik. Monazite se youn nan mineral prensipal yo nan minrè metal latè ra, epi tou ki egziste nan kèk wòch sedimantè. Wouj mawon, jòn, pafwa jòn mawon, ak yon ekla gra, klivaj konplè, dite Mohs nan 5-5.5, ak gravite espesifik nan 4.9-5.5.

Mineral prensipal minrè nan kèk depo latè ra ki kalite placer nan Lachin se monazite, sitou ki sitiye nan Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, ak He County, Guangxi. Sepandan, ekstraksyon resous latè rare tip placer souvan pa gen siyifikasyon ekonomik. Wòch solitè yo souvan gen eleman reflèks thorium epi yo tou sous prensipal la nan plitonyòm komèsyal yo.

3、 Apèsi sou aplikasyon latè ra nan fizyon nikleyè ak fisyon nikleyè ki baze sou analiz panoramic patant

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

Aplikasyon patant latè ra nan jaden fizyon nikleyè oswa fizyon nikleyè yo distribiye nan 56 peyi/rejyon, sitou konsantre nan Japon, Lachin, Etazini, Almay ak Larisi, elatriye. Yon kantite konsiderab rive aplike nan fòm PCT. , nan ki aplikasyon teknoloji patant Chinwa yo te ogmante, espesyalman depi 2009, k ap antre nan yon etap kwasans rapid, ak Japon, Etazini ak Larisi yo te kontinye layout nan jaden sa a pou anpil ane (Figi 1).

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

Li ka wè nan analiz la nan tèm teknik ke aplikasyon an nan latè ra nan fizyon nikleyè ak fizyon nikleyè konsantre sou eleman gaz, scintillators, detektè radyasyon, aktinid, plasma, réacteurs nikleyè, materyèl pwoteksyon, absòpsyon netwon ak lòt direksyon teknik.

4、 Aplikasyon espesifik ak rechèch patant kle nan eleman latè ra nan materyèl nikleyè

Pami yo, fizyon nikleyè ak reyaksyon fizyon nikleyè nan materyèl nikleyè yo entans, ak kondisyon yo pou materyèl yo se strik. Kounye a, réacteurs pouvwa yo se sitou nikleyè fisyon réacteurs, ak fusion réacteurs ka popularize sou yon gwo mezi apre 50 ane. Aplikasyon an nanlatè raeleman nan materyèl estriktirèl raktor; Nan domèn espesifik chimik nikleyè, eleman latè ra yo sitou itilize nan baton kontwòl; Anplis de sa,scandiumte itilize tou nan radyochimi ak endistri nikleyè.

（1） Kòm pwazon ki ka pran dife oswa baton kontwòl pou ajiste nivo netwon ak eta kritik raktor nikleyè.

Nan réacteurs pouvwa, inisyal réactivité résiduel nouvo cœurs jeneralman relativman wo. Espesyalman nan premye etap yo nan premye sik ravitaye, lè tout gaz nikleyè nan nwayo a se nouvo, reyaksyon ki rete a se pi wo a. Nan pwen sa a, konte sèlman sou ogmante baton kontwòl pou konpanse pou reyaksyon rezidyèl ta prezante plis baton kontwòl. Chak baton kontwòl (oswa pake baton) koresponn ak entwodiksyon de yon mekanis kondwi konplèks. Sou yon bò, sa a ogmante depans, ak nan lòt men an, twou ouvèti nan tèt la veso presyon ka mennen nan yon diminisyon nan fòs estriktirèl. Se pa sèlman li pa ekonomik, men li pa pèmèt tou gen yon sèten kantite porosite ak fòs estriktirèl sou tèt veso presyon an. Sepandan, san yo pa ogmante baton kontwòl yo, li nesesè ogmante konsantrasyon nan toksin konpansasyon chimik (tankou asid borik) pou konpanse pou reyaksyon ki rete a. Nan ka sa a, li fasil pou konsantrasyon bor depase papòt la, epi koyefisyan tanperati moderatè a ap vin pozitif.

Pou evite pwoblèm yo mansyone pi wo a, yon konbinezon de toksin ki ka pran dife, baton kontwòl, ak kontwòl konpansasyon chimik ka jeneralman itilize pou kontwòl.

（2） Kòm yon dopan pou amelyore pèfòmans materyèl estriktirèl raktor

Réacteurs mande pou konpozan estriktirèl ak eleman gaz yo gen yon sèten nivo fòs, rezistans korozyon, ak estabilite tèmik segondè, pandan y ap tou anpeche pwodwi fisyon antre nan awozaj la.

1) .Asye latè ra

Raktor nikleyè a gen kondisyon ekstrèm fizik ak chimik, ak chak eleman nan raktor a tou gen gwo kondisyon pou asye espesyal yo itilize. Eleman latè ra yo gen efè modifikasyon espesyal sou asye, sitou ki gen ladan pirifikasyon, metamòfis, mikroalyaj, ak amelyorasyon nan rezistans korozyon. Latè ra ki gen asye yo tou lajman itilize nan réacteurs nikleyè.

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

② Metamòfis: nan lòt men an, oksid yo, sulfid oswa oksisulfid ki te pwodwi pa reyaksyon an nan latè ra nan asye a fonn ak eleman danjere tankou oksijèn ak souf ka pasyèlman kenbe nan asye a fonn epi yo vin enklizyon nan asye ki gen gwo pwen k ap fonn. . Enklizyon sa yo ka itilize kòm sant nucleation heterogeneous pandan solidifikasyon asye fonn, kidonk amelyore fòm ak estrikti asye.

③ Microalloying: si adisyon latè ra yo ogmante plis, latè ra ki rete a pral fonn nan asye a apre pirifikasyon ki anwo a ak metamòfis yo fini. Depi reyon atomik latè ra pi gwo pase atòm fè, latè ra gen pi wo aktivite sifas yo. Pandan pwosesis solidifikasyon an asye fonn, eleman latè ra yo anrichi nan fwontyè grenn jaden an, sa ki ka pi byen redwi segregasyon eleman enpurte nan fwontyè grenn jaden an, konsa ranfòse solisyon an solid ak jwe wòl nan microalloying. Nan lòt men an, akòz karakteristik yo depo idwojèn nan latè ra, yo ka absòbe idwojèn nan asye, kidonk efektivman amelyore fenomèn nan frajil idwojèn nan asye.

④ Amelyore rezistans korozyon: Anplis de eleman latè ra kapab tou amelyore rezistans korozyon asye. Sa a se paske latè ra yo gen yon pi wo potansyèl korozyon pwòp tèt ou pase asye pur. Se poutèt sa, adisyon nan latè ra ka ogmante potansyèl korozyon pwòp tèt ou nan asye pur, kidonk amelyore estabilite nan asye nan medya korozivite.

2). Etid Patant kle

Kle patant: patant envansyon nan yon dispèsyon oksid ranfòse asye deklanchman ki ba ak metòd preparasyon li yo pa Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences

Patant abstrè: Bay se yon dispèsyon oksid ranfòse asye deklanchman ba apwopriye pou réacteurs fizyon ak metòd preparasyon li yo, karakterize nan ke pousantaj nan eleman alyaj nan mas total la nan asye a aktivasyon ki ba 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: Fe-Cr-WV-Ta-Mn fusion alyaj manman, atomizasyon poud, gwo-enèji boul fraisage nan alyaj manman an akY2O3 nanopartikulpoud melanje, ekstraksyon anvlòp poud, bòdi solidifikasyon, woule cho, ak tretman chalè.

Metòd adisyon latè ra: Ajoute nanoskalY2O3patikil nan alyaj paran an atomize poud pou gwo-enèji boul fraisage, ak boul la fraisage mwayen yo te Φ 6 ak Φ 10 melanje boul asye difisil, ak yon atmosfè fraisage boul nan 99.99% gaz Agon, yon rapò mas boul materyèl nan (8- 10): 1, yon boul fraisage tan 40-70 èdtan, ak yon vitès wotasyon 350-500 r/min.

3）.Itilize pou fè materyèl pwoteksyon radyasyon netwon

① Prensip pwoteksyon radyasyon netwon

Neutron yo se eleman nan nwayo atomik, ak yon mas estatik 1.675 × 10-27kg, ki se 1838 fwa mas elektwonik la. Reyon li se apeprè 0.8 × 10-15m, menm jan an gwosè ak yon pwoton, menm jan ak γ Reyon yo egalman san chaj. Lè netwon yo kominike avèk matyè yo, yo sitou kominike avèk fòs nikleyè yo andedan nwayo a, epi yo pa kominike avèk elektwon yo nan koki ekstèn lan.

Avèk devlopman rapid nan enèji nikleyè ak teknoloji reyaktè nikleyè, pi plis ak plis atansyon yo te peye sekirite radyasyon nikleyè ak pwoteksyon radyasyon nikleyè. Yo nan lòd yo ranfòse pwoteksyon radyasyon pou operatè yo ki te angaje nan antretyen ekipman radyasyon ak sekou aksidan pou yon tan long, li se nan gwo siyifikasyon syantifik ak valè ekonomik yo devlope konpoze ki lejè pwoteksyon pou rad pwoteksyon. Radyasyon neutron se pati ki pi enpòtan nan radyasyon raktor nikleyè. Anjeneral, pi fò nan netwon yo an kontak dirèk ak èt imen yo te ralanti nan netwon ki ba-enèji apre efè a pwoteksyon netwon nan materyèl yo estriktirèl andedan raktor nikleyè a. Neutron enèji ki ba yo pral fè kolizyon ak nwayo ki gen pi ba nimewo atomik elastik epi yo kontinye ap modere. Neutron tèmik modere yo pral absòbe eleman ki gen pi gwo seksyon transvèsal absòpsyon netwon, epi finalman pwoteksyon netwon yo pral reyalize.

② Etid Patant kle

Pwopriyete ibrid pore ak òganik-inòganik naneleman latè ragadolinyòmbaze metal òganik materyèl kilè eskèlèt ogmante konpatibilite yo ak polyethylene, fè pwomosyon materyèl yo konpoze sentèz yo gen pi wo kontni gadolinyòm ak dispèsyon gadolinyòm. Kontni an gadolinyòm segondè ak dispèsyon pral dirèkteman afekte pèfòmans nan pwoteksyon netwon nan materyèl yo konpoze.

Patant kle: Hefei Institute of Material Science, Chinese Academy of Sciences, patant envansyon nan yon materyèl pwoteksyon konpoze gadolinyòm ki baze sou fondasyon òganik ak metòd preparasyon li yo.

Patant Abstract: Gadolinyòm ki baze sou metal eskèlèt òganik materyèl pwoteksyon konpoze se yon materyèl konpoze ki fòme pa melanjegadolinyòmbaze metal òganik materyèl kilè eskèlèt ak polyethylene nan yon rapò pwa nan 2:1:10 ak fòme li nan evaporasyon sòlvan oswa cho peze. Gadolinyòm ki baze sou metal òganik kilè eskèlèt konpoze materyèl pwoteksyon gen gwo estabilite tèmik ak kapasite netwon tèmik pwoteksyon.

Pwosesis fabrikasyon: chwazi diferangadolinyòm metalsèl ak ligand òganik yo prepare ak sentèz diferan kalite materyèl kilè eskèlèt metal ki baze sou gadolinyòm, lave yo ak ti molekil nan metanol, etanòl, oswa dlo pa santrifugasyon, ak aktive yo nan tanperati ki wo anba kondisyon vakyòm yo konplètman retire rezidyèl matyè premyè ki pa reyaji. nan porositë gadolinyòm ki baze sou materyèl skelèt òganik metal yo; Materyèl kilè eskèlèt organometallik ki baze sou gadolinyòm ki prepare nan etap se brase ak losyon polyethylene nan yon vitès segondè, oswa ultrasons, oswa materyèl la kilè eskèlèt organometallik ki baze sou gadolinyòm prepare nan etap se fonn melanje ak ultra-wo molekilè pwa polyethylene nan tanperati ki wo jiskaske konplètman melanje; Mete inifòm melanje gadolinyòm ki baze sou metal òganik kilè eskèlèt materyèl/polyethylene melanj nan mwazi an, epi jwenn fòme gadolinyòm ki baze sou metal òganik kilè eskèlèt konpoze materyèl la pa siye ankouraje sòlvan evaporasyon oswa cho peze; Prepare gadolinyòm ki baze sou metal òganik kilè eskèlèt konpoze materyèl pwoteksyon an gen siyifikativman amelyore rezistans chalè, pwopriyete mekanik, ak siperyè kapasite netwon tèmik pwoteksyon konpare ak materyèl polietilèn pi bon kalite.

Mòd adisyon latè ra: Gd2 (BHC) (H2O) 6, Gd (BTC) (H2O) 4 oswa Gd (BDC) 1.5 (H2O) 2 pore cristalline kowòdinasyon polymère ki gen gadolinyòm, ki se jwenn pa polimerizasyon kowòdinasyon nanGd (NO3) 3 • 6H2O oswa GdCl3 • 6H2Oak ligand òganik karboksilat; Gwosè materyèl kilè eskèlèt òganik metal ki baze sou Gadolinyòm se 50nm-2 μ m； Materyèl kilè eskèlèt òganik ki baze sou Gadolinyòm gen diferan mòfoloji, ki gen ladan fòm granulaire, ki gen fòm baton, oswa fòm zegwi.

（4） Aplikasyon nanScandiumnan radyochimi ak endistri nikleyè

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

Patant kle: Lachin Aerospace Development Beijing Institute of Aeronautical Materials, patant envansyon pou yon alyaj aliminyòm zenk mayezyòm scandium ak metòd preparasyon li yo.

Patant abstrè: Yon zenk aliminyòmalyaj scandium mayezyòmak metòd preparasyon li yo. Konpozisyon chimik ak pousantaj pwa aliminyòm zenk mayezyòm scandium alyaj la 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 sèl ≤ 0.05%, lòt enpurte total ≤ 0.15%, ak kantite lajan ki rete a se Al. Mikwostrikti sa a aliminyòm zenk mayezyòm Scandium alyaj materyèl se inifòm ak pèfòmans li se ki estab, ak yon ultim fòs rupture nan plis pase 400MPa, yon fòs sede nan plis pase 350MPa, ak yon fòs rupture nan plis pase 370MPa pou jwenti soude. Pwodwi materyèl yo ka itilize kòm eleman estriktirèl nan ayewospasyal, endistri nikleyè, transpò, machandiz espòtif, zam ak lòt jaden.

Pwosesis fabrikasyon: Etap 1, engredyan dapre konpozisyon alyaj ki anwo a; Etap 2: Fonn nan gwo founo dife a nan yon tanperati ki 700 ℃ ~ 780 ℃; Etap 3: Rafine likid metal la konplètman fonn, epi kenbe tanperati metal la nan yon seri 700 ℃ ~ 750 ℃ ​​pandan raffinage; Etap 4: Apre rafine, li ta dwe konplètman pèmèt yo kanpe toujou; Etap 5: Apre w fin kanpe konplètman, kòmanse depoze, kenbe tanperati fou a nan yon seri 690 ℃ ~ 730 ℃, ak vitès la depoze se 15-200mm / minit; Etap 6: Fè tretman omojenizasyon rkwir sou lengote alyaj la nan gwo fou a chofaj, ak yon tanperati omojenizasyon nan 400 ℃ ~ 470 ℃; Etap 7: Peel ingot omojènize a epi fè extrusion cho pou pwodui pwofil ak yon epesè miray ki depase 2.0mm. Pandan pwosesis la extrusion, billet la ta dwe kenbe nan yon tanperati ki nan 350 ℃ a 410 ℃; Etap 8: Peze pwofil la pou tretman trempe solisyon, ak yon tanperati solisyon nan 460-480 ℃; Etap 9: Apre 72 èdtan nan trempe solisyon solid, manyèlman fòse aje. Sistèm aje fòs manyèl la se: 90 ~ 110 ℃ / 24 èdtan + 170 ~ 180 ℃ / 5 èdtan, oswa 90 ~ 110 ℃ / 24 èdtan + 145 ~ 155 ℃ / 10 èdtan.

5 、 Rezime rechèch

An jeneral, latè ra yo lajman itilize nan fizyon nikleyè ak fizyon nikleyè, epi yo gen anpil konsepsyon patant nan direksyon teknik tankou eksitasyon radyografi, fòmasyon plasma, raktor dlo limyè, transuranium, uranyl ak poud oksid. Kòm pou materyèl raktor, latè ra yo ka itilize kòm materyèl estriktirèl raktor ak materyèl ki gen rapò izolasyon seramik, materyèl kontwòl ak materyèl pwoteksyon radyasyon netwon.