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高温气冷堆燃料用石墨粉体制备研究

发布时间:2020-12-06   来源:admin
 
       根据高温气冷堆燃料元件基体石墨对天然石墨粉体的要求,开展了浮选、高温-化学纯化、颗粒形貌修饰-分级、均匀化等方面的工业化制备技术研究,成功研制出可受控制的、品质均一的、经工艺性能检验符合技术指标要求的核级天然石墨粉体,并对影响天然石墨粉体性能较大的制备工艺技术进行了分析探讨。下面伟杰石墨小编阐述高温气冷堆燃料用石墨粉体制备研究: 
石墨粉
       石墨材料因其较高的中子慢化能力、低中子吸收截面、良好的耐辐照性能、低热膨胀系数和高热导率 及高温下优异的力学性能等诸多优点,可作为慢化剂、反射层和堆芯结构材料 , 应用在柱状和球床高温气冷堆中 。国内外大量研究工作结果表明,高温气冷堆燃料元件的基体石墨原料配方由 64% 天然石墨粉、16% 人造石墨粉及 20% 酚醛树脂黏结剂组成时性能最佳。大量三结构同向性型(TRISO)包覆燃料颗粒与基体石墨均匀混合通过一系列工序制备成直径为 50mm的芯球,在芯球外层包覆厚度为5mm的壳层,最终制备出直径为60mm的球形燃料元件。芯球和壳层均通过准等静压技术压制。
       在球形燃料元件中,石墨基体材料的作用主要有:
       (1) 结构支撑作用。基体石墨作为包覆燃料颗粒的载体,使其均匀弥散在其中。基体石墨还赋予燃料元件足够的机械强度,使燃料元件可以承受施加的各种负荷,安全地在堆芯中循环。
       (2) 中子慢化作用。核裂变反应产生的快中子与石墨基体材料接触,通过与碳原子的碰撞,被慢化为热中子,继续引发链式反应。
       (3) 导热作用。核裂变产生的热能需要通过基体石墨向外传导给氦冷却剂,才能被有效利用。基体石墨的导热能力强,可以降低燃料颗粒核心的温度,提高反应堆的安全性 。
       天然石墨粉体作为基体石墨的主要原料,也是基体石墨研制的难点,其物理特性、化学特性、工艺性能的稳定性直接影响着球形燃料元件的各项性能指标。此次研究以鳞片石墨为原料,经过纯化、颗粒形貌修饰-分级、均匀化等过程,采用工业化装备制备出符合高温气冷堆燃料元件所需的核级天然石墨粉体,并分析主要制备过程对粉体纯度、粒度分布、密度、形貌的影响。
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