用于反应堆乏燃料贮存和运输的B4C/Al复合材料研究进展

B4C/Al复合材料是一种集结构和功能于一体的中子吸收材料,在反应堆乏燃料贮存和运输领域有着广阔的应用前景.综述了B4C/Al复合材料的主要制备工艺及国内外研究现状,并展望了未来的发展方向,最后指出随着我国核电事业的发展,B4C颗粒增强铝基复合材料将作为研究重点并在辐射屏蔽领域广泛应用.     

核电乏燃料贮存用中子吸收材料的发展及趋势

对常用的核电厂乏燃料贮存用中子吸收材料以及相应的乏燃料贮存格架结构形式进行了讨论,按照HAF102的要求提出了一种新型乏燃料贮存格架结构设计,并据此讨论了中子吸收材料的发展方向与实现路径,提出了后续中子吸收材料的研发思路。     

功能/结构一体化中子屏蔽材料的研究现状

随着反应堆设计技术的发展,功能/结构一体化屏蔽材料成为一种发展趋势,要求中子屏蔽材料不仅具备中子屏蔽功能,而且可以兼作结构材料。中子屏蔽材料采用一体化设计可大幅简化屏蔽结构,实现屏蔽结构的轻量化和小型化。简述了功能/结构一体化中子屏蔽材料的设计要求和常见的热中子吸收核素。重点阐述了硼钢和具备功能/结构一体化潜力的铝基碳化硼复合材料、含Gd不锈钢、B/Pb复合材料的研究现状及存在问题。最后指出了功能/结构一体化中子屏蔽材料的发展方向。     

中子毒物硼和钆在乏燃料后处理中的应用及合金相图研究

随着我国核电站在建及运行的反应堆日渐增多,乏燃料的产生、运输和储存成为核工业面临的严峻难题。对卸载出的巨量核废乏燃料,采用闭环处理循环利用,比传统深埋更加环保和安全。采用添加中子毒物的核结构材料制造相关设备和仪器,可以保障乏燃料后处理过程的运行安全。基于核工业应用要求,针对乏燃料后处理常用的316L不锈钢、Ti35、Zr等材料添加B或者Gd的相图展开调研,结果显示B和Gd可明显提高结构材料的中子吸收效果,但B和Gd的化学性质与过渡族金属Fe, Ti, Zr等相差甚远,除α-Zr最多固溶2.8%Gd(原子数分数)以外,B和Gd均不能大量固溶于常规金属合金体系中,强制添加势必对合金力学性能或耐蚀性能带来巨大危害。可采用团簇模型的合金设计理念,通过含B和Gd化合物相均匀析出或者复合的制造工艺以及Zr-Gd、Ti-Gd体系的多元合金化,引入互溶的中间相,增加难以固溶的元素的固溶度,以此解决中子毒物B和Gd在乏燃料后处理中的应用瓶颈。     

含硼铁精矿粉/环氧树脂复合材料射线屏蔽性能研究

以我国特有的含硼矿物经选矿后得到的含硼铁精矿粉作为中子吸收体与低粘度环氧树脂E51相复合,制备了一种低成本含硼铁精矿粉/环氧树脂复合屏蔽材料。测试了这种复合材料对慢中子和60Coγ射线的屏蔽性能,确定了满足射线屏蔽性能的含硼铁精矿粉与树脂的最佳配比范围。证明了以含硼铁精矿粉作为原料制备复合射线屏蔽材料是可行的。结果表明,3种配比的复合屏蔽材料其慢中子宏观截面均超过了宏观截面为Σ=0.158cm-1,以B4C为中子吸收体的铅硼聚乙烯屏蔽材料B201。此复合屏蔽材料的宏观截面最大值为Σ=0.1882cm-1,具备较好的慢中子屏蔽能力;对60Coγ射线的线性减弱系数最大值为μ=0.0772cm-1,屏蔽性能介于水和混凝土之间。     

粘结碳化硼材料中子屏蔽性能及制备工艺研究

中子准直器在中国散裂中子源(CSNS)的谱仪上起着限制束流截面与发散度的作用,准直器的结构设计中通过在中子飞行管上间隔设置B4C阻挡块可以起到阻挡、吸收屏蔽杂散中子的作用,为此研制了粘结碳化硼中子阻挡块,并对其成型工艺进行了研究,确定了成型最佳粉体尺寸、粘结剂含量和固化温度.对该中子屏蔽材料的中子衰减系数计算结果表明,波长为0.1×10-10、1×10-10和15×10-10m中子通过该材料的线性衰减系数分别为3.42、30.4和449.9 cm-1.力学冲击和热重实验结果也表明该材料符合在CSNS谱仪中子束线屏蔽使用中的性能要求.     

热中子防护Gd/Al复合材料的设计

随着核电和核动力的发展,热中子防护材料需具备屏蔽性能好、质量轻和机械强度高等特点,而Al基复合材料特别是Al基稀土材料正具备这一特点,因此受到研究人员的广泛关注.本文针对热中子屏蔽Gd/Al复合材料,采用蒙特卡罗方法计算了材料的热中子透射率,通过对比分析得到功能粒子Gd对纯Al材料的中子透射率的改善效果要优于功能粒子B4 C的结论.当Gd/Al复合热中子屏蔽材料的厚度大于2 mm,Gd质量含量应不需大于6％.最后将本文的研究成果应用在乏燃料储存格架材料优化设计中,并得到Gd/Al复合材料辐射性能最佳配比是Gd质量含量4％、复合材料厚度3 mm.     

中子探测用含6Li玻璃闪烁材料最新进展

自上世纪50年代第一代玻璃闪烁材料开发以来, 玻璃闪烁材料在核物理、高能物理、工业探测(中子能谱测量、中子射线照相术及极端环境下α、β与γ射线的探测等)等领域发挥着越来越难以替代的作用. 中子探测用玻璃闪烁材料的研究集中于镧系离子(Ce³⁺、Tb³⁺、Pr³⁺等)掺杂含6Li、10B等中子吸收截面较大核素的硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐上. 本文由中子探测用玻璃闪烁材料的性能特点、发展历程与发光机理出发, 重点关注了含⁶Li硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、氟氧玻璃及其它玻璃闪烁材料的制备方法、光学性能、荧光衰减时间及中子探测效率等性能研究, 并对玻璃闪烁材料的发展趋势及未来应用方向作出了展望.     

耐事故燃料包壳用FeCrAl不锈钢的研究进展

3.11日本福岛核事故后,国内外围绕提高核燃料元件的事故包容能力和固有安全性课题开展了大量的耐事故燃料(ATF)的研发工作,其中性能更先进的包壳材料是ATF研究的前沿和难点。Fe Cr Al合金优良的高温性能结合管材制备工艺的技术成熟度和经济性,促使该合金包壳成为近期ATF包壳研发的首选目标。简介了国外在ATF包壳候选材料的筛选和Fe Cr Al不锈钢上的研究进展,综述了ATF包壳用Fe Cr Al不锈钢高温蒸汽氧化性能、力学性能、中子辐照性能和应力腐蚀性能等方面的研究现状,指出了Fe Cr Al包壳研制和工程应用等方面需突破的关键技术和研究方向,其中成分优化控制及制备工艺、中子辐照性能和应力腐蚀性能等工程应用的评价是未来研究的重点和难点。     

CF-B4C/Al中子吸收复合材料的微观组织及力学行为

基于B₄C良好的中子吸收性能和碳纤维（CF）慢化中子的性能,采用真空热压烧结方法制备了集结构与功能一体具有不同CF含量的CF-B₄C混合增强6061Al基复合材料,并对热轧后的组织形貌和力学性能进行分析。结果表明,大变形量热轧后B₄C颗粒和CF分布较均匀,没有出现大面积的聚集现象,但是少量B4C颗粒和CF在轧制压力的作用下发生了断裂。当变形量达到60%时,复合材料的抗拉强度可达（265±3） MPa,与6061Al合金的抗拉强度相比,不同厚度的CF-B₄C/Al复合材料的抗拉强度分别提高了80%和112%。随着CF含量的增加,CF-B₄C/Al复合材料的强度和延伸率均减小。当CF含量达到5wt%时,断裂的主要原因是有纤维的聚集及纤维沿断裂方向排布。     

氮化硼复合材料在包装领域应用的研究进展

目的综述国内外氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展,对未来氮化硼材料在包装领域的应用进行展望。方法整理归纳国内外文献,简单介绍氮化硼纳米片(BNNSs)的性质和制备方法,以及氮化硼复合材料的制备方法,重点整理分析氮化硼复合材料在包装领域的应用与进展。结果氮化硼具有独特的二维纳米片层结构和相互重叠的层层结构。添加BNNSs不仅可以明显提高复合材料的导热率、机械强度、绝缘性等,还可以改善复合材料的阻隔性能、力学性能、化学稳定性能、抗菌性能等。结论氮化硼复合材料具有热导率高、绝缘性好等优点,可应用于电子封装领域,并在阻燃、抗菌、防腐等包装材料领域具有不错的发展前景。     

Boron and aluminum diffusion into 4H-SiC substrates

Boron and aluminum doping by diffusion into n-type 4H-SiC Si-face substrates was carried out at the temperatures of 1800-2000 °C. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) was employed to obtain the impurity profiles, which showed that linearly graded boron profile and shallow aluminum profiles have been achieved, which may be a promising application in SiC device fabrication, such as p-n diode or ohmic contact. Characterization of high temperature processing influence on SiC surface morphology has been performed. Elemental boron and aluminum carbide were determined to be the best candidates as an impurity source materials for realizing p-type diffusion.     

高容量储氢材料的研究进展

氢能是一种理想的二次能源.氢能开发和利用需要解决氢的制取、储存和利用3个问题,而氢的规模储运是现阶段氢能应用的瓶颈.氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3种.固态储氢材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于固态材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氖气储存方式.由轻元素构成的轻质高容量储氢材料,如硼氢化物、铝氢化物、氨摹氢化物等,理论储氢容量均达到5%(质量分数)以上,这为固态储氢材料与技术的突破带来了希望.新型储氢材料未来研究的重点将集中于高储氢容量、近室温操作、可控吸/放氢、长寿命的轻金属基氢化物材料与体系.     

多孔阳极氧化铝膜在纳米功能材料制备中的应用

纳米材料具有一系列不同于块体材料的新异特性，在许多领域都有着广阔应用前景。阳极氧化铝膜具有独特的多孔结构，可作为制备各种纳米功能材料的模板，因而在纳米功能材料制备中占有重要地位。本文综述了多孔阳极氧化铝模板的结构特征、制作方法及由模板合成法制备的多种纳米功能材料的研究与应用现状，并介绍了模板及纳米功能材料的常用表征手段。     

Gefügemodifizierung durch Bornitrid

Grain refinement by boron nitride Grain refinement of magnesium alloys aims at better deformation behaviour, higher strength and improved corrosion resistance. Besides mechanical treatment like pressing, it is possible to refine the grainsize by using nucleation materials. Whereas calcium and rare earth elements are already widely used, the use of boron nitride offers a cheap alternative to refine grains of magnesium aluminum alloys. The effect is achieved by the reaction of boron nitride with aluminum which cracks the chemical compound to form aluminum nitride with the nitrogen while boron is forming different magnesium borides. These two compounds both exhibit very high melting points and are stable in this environment so that they can act as seed crystals. Because boron nitride shows a bad wettability to metal molds, it would float on top of the mold. Therefore, it is necessary to produce pellets out of boron nitride and aluminum powder to improve contact to the mold and enhance reaction velocity.     

内燃机活塞材料的研究进展

介绍了内燃机活塞材料的最新发展动态,综述了铸铁、铸钢、铝合金、铝基复合材料、陶瓷材料、碳材料、耐热镁合金材料、镁基复合材料在活塞上的最新研究成果,并概括了各种活塞材料的应用领域和前景.     

含硼杂化高分子材料

本文对含硼高分子材料的研究进行了回顾与展望 ,指出含硼高分子材料在航空航天及国防等领域有广阔的应用前景     

Flat Boron: A New Cousin of Graphene

The mechanical exfoliation of graphene from graphite provides the cornerstone for the synthesis of other 2D materials with layered bulk structures, such as hexagonal boron nitride, transition metal dichalcogenides, black phosphorus, and so on. However, the experimental production of 2D flat boron is challenging because bulk boron has very complex spatial structures and a rich variety of chemical properties. Therefore, the realization of 2D flat boron marks a milestone for the synthesis of 2D materials without layered bulk structures. The historical efforts in this field, particularly the most recent experimental progress, such as the growth of 2D flat boron on a metal substrate by chemical vapor deposition and molecular beam epitaxy, or liquid exfoliation from bulk boron, are described.     

阻隔薄膜在复合软包装材料中的应用与发展动向

按阻隔性的赋予方法对复合软包装材料进行了分类,对阻隔薄膜在复合软包装材料中的应用与开发历程进行了综述。通过对铝箔类、树脂类、透明蒸镀陶瓷类阻隔薄膜的市场动向与发展趋势进行分析,指出透明蒸镀陶瓷阻隔薄膜及其复合软包装材料将是今后环境适应型软包装材料开发的重要方向。