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第卷第期西安交通大学学报.
.月▲.
核反应堆控制材料一的研究
王永兰金志浩郭生武高积强杨建峰李光新
材料工程系
摘要
本文通过试验确定了. 合成反应的最佳温度. 射线衍射分析表明: 合成
物为六方碳化硼和少量的游离碳, 晶格常数测定及化学分析表明/
别采用常压烧结和热压烧结制成了陶瓷试样,测定和研究了不同烧结温度下,
陶瓷的密度、气孔率、晶粒大小、抗弯强度及其相互关系,
佳烧成温度. 、一,由膨胀仪测
、一.×/℃.
关键词:反应堆控制材料;合成,烧结
中国图书资料分类法分类号:
前言
随着原子能科学的发展, 核能作为一种新型能源,正日益受到各国的普遍重视. 然而,
由于核辐射及核爆炸危险的存在, 如何保障核能在使用过程中的安全可靠性, 使其按照人们
豹意志安全有效地运行,
,不仅要求优良的核性能如很高
的热中子吸收截面等, 而且还受到高温、辐照、钠介质等复杂环境的作用, 要求材料耐高
温、高的辐照性能和化学稳定性.
近几十年来的研究表明, 元素硼主要是同位素有很大的热中子吸收截面约
, 它既可以作核反应屏蔽材料, 又可作可燃性毒化剂
以及控制棒材料. 但是, 当俘获中子时, 产生氦气帕‘.,造成
控制元件肿胀. 为了解决气体释放问题, 人们开始设想制造出一种硼的化合物, 它既能大量
俘获热中子, 又能保留所产生的大量气体. 国外大量的研究表明, .是一种比较理想的
控制材料卜,这是因为碳化硼具有许多优良的性能】: 比重小./。,熔点高,化
学稳定性好, 与钠及不锈钢有良好的相容性, 并且有优良的核性能, 在快堆整个中子谱中,
具有高的吸收截面.
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西安交通大学学报第卷
碳化硼的核性能与含量、的晶粒大小、气孔率、密度等因素有关, 国外的许多
研究虽然列出了性能数据, 可供设计使用参考,但材料制备中的关键技术、。的合成
与烧结工艺, 均属专利,、烧结工艺开展了初步的系列性
探索和研究, 现把研究结果归纳如下:
实验方法
碳化硼中起控制作用的主要是,即应当用浓缩的进行合成,以获得碳化硼粉末.
但由于浓缩粉价格十分昂贵,因此在探索工艺过程中分两步进行. 第一步,采用天然硼粉
和石墨粉石油焦, 在真空碳管炉中进行合成,摸索出最佳的合成工艺;第二步, 合成出
不同含量的碳化硼粉末, 将合成的碳化硼料经小型球磨机球磨粉碎、酸洗等处理, 再经
过筛, 分成不同的颗粒级别, 将不同粒度的碳化硼粉配成八种试样号. 粒径的
; 号./:./一:;号./:./:;号
./:./一:;号./:./:;号./
号./ ; 号./:./:为热压烧结, 加入适量的石
蜡作粘结剂, 冷压成各种试棒,在真空排蜡炉中加热至℃进行排蜡. 然后再经不同温
度、、、、℃常压烧结, 号试样在℃进行热压烧结.
烧结试样的密度、气孔率采用阿基米德排水法测定; 抗弯强度试样尺寸