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碳化硼/铝中子吸收材料研制与应用取得重要进展

本站小编 Free考研考试/2020-04-08

中子吸收材料又称中子毒物材料,通过其含有的大的中子吸收截面物质(如硼、镉、钆等)吸收热中子,从而抑制核裂变链式反应,主要用于核燃料与乏燃料贮存和运输中,以保证贮运的次临界安全。碳化硼增强铝(B4C/Al)中子吸收材料是由B4C颗粒添加到铝基体中形成的一种新型铝基复合材料,因其硼含量高、密度低、热导率高等优点,近年来在国外已替代传统的硼不锈钢等中子吸收材料大量应用于核燃料/乏燃料高密度贮存和运输。我国由于核电商业化较晚,中子吸收材料研发明显滞后,B4C/Al中子吸收材料长期依赖进口,严重制约了我国核电自主化与走出去的发展战略。
  近年来,金属所马宗义研究员领导的课题组与中国核电工程有限公司合作,在B4C/Al中子吸收材料制备、模拟环境服役性能考核以及全尺寸工程件研制等方面开展了攻关研究。攻克了大尺寸坯锭制备过程中界面调控难题,突破了高含量B4C/Al薄板的高效、高成品率轧制成型瓶颈,开发出适用于复合材料焊接的焊接工具与焊接工艺,打通了从材料研制到器件成型的全链条技术途径,为该材料的工程化应用奠定了坚实基础。现已研制出B4C含量为15~35wt%的系列中子吸收板材,并完成了加速腐蚀、高温老化、加速辐照及硼均匀性测试(中子吸收法)等实验考核,材料性能全面达到或(如耐腐蚀性等)明显优于国外同类产品。
  2014年以来,金属所先后为核电重大专项《核燃料组件运输容器设计制造技术项目》、《高温气冷堆核燃料元件运输、贮存容器设计与制造技术及运输过程技术研究项目》两个项目的样机提供了多批次B4C/Al板材,率先实现了B4C/Al中子吸收材料的国产化供货。2014年5月供货的中子吸收板用于国家科技重大专项及中核集团科技专项“龙舟-CNSC 乏燃料运输容器研制”项目中原型样机,近日该样机在西安核设备有限公司通过了验收。这标志着我国成功自主研制了大型乏燃料运输容器,填补了国内空白,这对我国乏燃料运输具有里程碑意义。作为乏燃料运输容器关键材料国产化的关键一环,金属所研制的B4C/Al中子吸收材料为容器全面国产化提供了重要支持,同时也为该材料的更广泛应用奠定了基础。
  同时,金属所针对全球首台高温气冷堆新燃料元件运输、贮存容器对中子吸收材料筒状结构的需求,在国内首次实现中子吸收材料的卷板操作和搅拌摩擦焊接,实现了中子吸收材料由板状结构向筒状结构的突破。目前华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程新燃料元件运输、贮存容器已正式进入批量生产阶段,金属所承接了该容器所有中子吸收板的供货任务。
  目前课题组正致力于为下一代乏燃料干式贮运容器开发耐高温结构功能一体化B4C/Al中子吸收材料。
  上述研究工作得到了NSFC-辽宁省联合基金(U1508216)、面上基金(51771194)、中国科学院青年创新促进会项目(2016179)等项目的支持。
  乏燃料运输容器原型样机验收会的相关报道链接:
  ? 中国核电工程有限公司公众号报道
  ? 人民日报公众号报道

龙舟-CNSC乏燃料运输容器用碳化硼铝中子吸收板及容器原型样机

龙舟-CNSC乏燃料运输容器原型样机验收会
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    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 铝基块体非晶材料研究取得新进展
    铝基非晶合金以其高的比强度和优异的耐腐蚀性能而备受关注,在航空、航天等领域中轻质构件材料应用极具发展前景。然而,铝基非晶合金体系低的玻璃形成能力是制约其工程化应用的瓶颈。  近年来,金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室非平衡金属材料研究部王建强研究员课题组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作,在Al基 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 高效催化还原净水材料研究取得系列进展
    水中存在的硝酸根、亚硝酸根、溴酸根等致癌阴离子对人体健康构成严重威胁。随着工农业生产的发展,化学肥料、含氮工业废水、大气氮氧化合物的干湿沉降、生活污水和医药污水以及其他突发性环境灾难引起的地下水硝酸盐污染在许多国家存在日益恶化的趋势,已成为一个相当重要的环境问题。硝酸盐摄入人体后部分被还原成亚硝酸盐 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 具有空穴捕获功能的新型光催化还原材料研究进展
    自20世纪70年代以来,光催化技术由于在解决人类面临的能源危机和环境污染上的巨大潜力而受到广泛关注。光催化反应中,半导体光催化材料(如TiO2)吸收光被激发,产生光生电子和空穴;光生电子和空穴迁移到材料表面后,既可以发生氧化反应,也可以发生还原反应。以光生电子为主导的光催化还原反应能够有效去除水中多 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 研究发现位错是可用来有效调控材料物理特性的新组元
    中国科学院金属研究所的研究人员利用高通量脉冲激光沉积技术,通过调控异质界面位错的柏氏矢量,成功构筑出具有巨大线性应变梯度、超低弹性能以及特殊物理特性的功能氧化物纳米结构。2017年6月30日,英国《自然?通讯》(NatureCommunications)期刊在线发表了该项研究成果。这项工作由沈阳材料 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 材料素化战略研究成果发表
    近期,金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室卢柯研究员和李秀艳研究员关于材料素化的战略研究成果Playingwithdefectsinmetals在NatureMaterials发表。  材料素化是卢柯研究员近年来在对材料科技发展趋势的综合研究分析下提出的新概念。多年来,材料,尤其是金属材料的发展依赖 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • SiC纤维增强钛基复合材料环件考核验证
    近日,钛合金部复合材料课题组研制的全尺寸SiC纤维增强钛基复合材料环件在浙江大学进行了地面强度验证试验,试验结果符合设计预期。这是国内首次对大型复合材料环件的考核验证,试验积累的第一手数据对优化结构设计和提升制造水平具有重要意义。此次考核验证工作的完成,标志着复合材料环件的研制已经从基础性研究阶段正 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 天然生物与仿生梯度材料研究取得新进展
    自然界中的生物体在长期的自然选择与进化过程中,其组成材料的组织结构与性能得到了持续优化与提高,从而利用简单的矿物与有机质等原材料很好的满足了复杂的力学与功能需求,使得生物体达到了对其生存环境的最佳适应。大自然是人类的良师。天然生物材料的优异特性能够为人造材料的优化设计、特别是高性能仿生材料的发展提供 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 双相材料弹性模量的精确预测研究取得重要进展
    双相复合材料因其优异的综合性能匹配(如力学性能、物理性能和电学性能)而得到广泛应用。因此,基于组元相的性能来预测双相材料的性能对材料设计开发及优化具有重要意义。在各项性能的预测中,关于弹性性能(如弹性模量、剪切模量和泊松比)的预测研究最为广泛。然而,这些前期研究只是在不同程度上给出双相材料混合模量的 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • 高性能锂硫电池用多组元复合电极材料研究取得新进展
    硫作为正极材料,具有较高的理论比容量(比现有商用正极材料的容量高出一个数量级),同时还具有成本低廉、储量丰富和环境友好等优点,因而锂硫电池被认为是电化学储能中最有前景的新一代电池之一。但是锂硫电池在走向实际应用过程中,仍有许多问题亟待解决,如硫和放电产物硫化锂的低电导率、在充放电过程中形成的可溶性多 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08
  • JQ100材料及其高压空气瓶产品通过鉴定评审
    9月13日,由金属所和开原维科容器有限责任公司(简称开原维科)联合开发的JQ100高压空气瓶样机通过了上级单位在铁岭主持的鉴定。此前8月23日,JQ100材料的鉴定评审会已在北京顺利召开。  JQ100材料是金属所特殊环境材料研究部受开原维科委托开发的,材料的屈服强度在1000MPa以上,具有强韧性 ...
    本站小编 Free考研考试 2020-04-08