流化床中包覆燃料颗粒的制备及应用

包覆燃料颗粒由燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成.本工作设计建造了不同直径和结构的流化床沉积炉系统,探讨了流化床的结构、气体流量对颗粒流化状态的影响采用化学气相沉积方法生产出的包覆燃料颗粒不仅应用于我国10 MW高温气冷堆燃料元件的制备,而且探讨了包覆燃料颗粒的其它应用.     

高温气冷堆包覆燃料颗粒—热解碳化硅层包覆工艺研究

ＴＲＩＳＯ包覆燃料颗粒阻挡固态放射性裂变产物扩散释放的能力比ＢＩＳＯ包覆燃料颗粒高２─４个数量级，是未来高温气冷堆首选的燃料。它的优越性能来源于碳化硅。本文研究了热解沉积温度对碳化硅密度和组织结构的影响，１５５０℃热解沉积制得的碳化硅具有最佳的结果。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒－致密热解碳层包覆工艺研究

致密热解碳层是高温气冷堆包覆燃料颗粒必要的组份，本文介绍了致密热解碳层的功能和要求，研究了热解沉积温度对热解碳密度，沉积效率和沉积速率的影响。制备密度为１．９０±０．１０ｇ／ｃｍ３．致密热解碳层的温度范围是１３６０～１４２０℃，根据试验研究所获得的数据进行了工艺设计，实验结果与预期值基本符合。     

高温气冷堆燃料微球热解炭包覆层择尤取向程度的测定

高温气冷反应堆使用了一种全陶瓷结构的燃料元件，它里边包含大量的直径不超过７ｍｍ、用热解炭层包覆的微型小球。这种燃料元件能否在反应堆中安全使用，关键在于热解发包覆层的质量。而其质量指标中非常重要的一项就是热解炭晶粒的择尤取向程度。测定热解炭择尤取向程度的常用方法是用Ｘ射线衍射技术测定各向异性因子ＢＡＦ，但用这个方法直接来测定尺寸很小而又是球壳形的热解炭包覆层会有很大困难。近年来发展了一种用光学原理测定各向异性因子ＯＰＴＡＦ的方法，用它能直接在微型燃料球上快速、精细地测定热解炭色覆层的晶粒择尤取向程度。这个方法对热解炭沉积机理的研究、沉积工艺参数的选定、生产过程的质量控制及对堆内使用着的颗粒燃料的监测等，都有很大的实用价值。本文着重介绍这种光学测定方法的基本原理、使用的仪器设各和测试过程，并在已进行过的工作基础上给出了热解炭包覆层光学各向异性因子ＯＰＡＦ的几组典型数据。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒研究—热解碳化硅的强度和弹性模量

本文介绍高温气冷堆包覆燃料颗粒ＳｉＣ层强度和弹性模量的测定方法及热解沉积温度对ＳｉＣ强度和弹性模量的影响。     

沉积工艺对致密热解炭密度及显微组织的影响

以乙炔、丙烯为碳源气体,采用流化床-化学气相沉积工艺于燃料颗粒表面沉积致密热解炭包覆层,在1 150～1 230℃沉积温度及碳源气体体积分数为7％～21％下开展正交实验,研究沉积温度及碳源气体浓度对致密热解炭密度的影响.采用阿基米德原理测量致密热解炭密度,用场发射扫描电镜观察致密热解炭微观结构.研究结果表明,致密热解炭...     

包混材料

包混材料是在研制高温气冷堆用炭／石墨材料的过程发展出来的，它与常规炭／石墨材料的区别在于独特的粉料制备工艺，这种工艺使每一个骨料颗粒的表面都均匀地包覆上一层粘结剂，因此骨料之间的每一个接触点都是有效的连接，这种材料在相同的强度下，其密度可以比常规炭／石墨材料的低，孔隙均匀，通孔发达，具有广阔的应用前景，这种粉料制备工艺也可用于SiC及其他陶瓷制品。     

球形燃料元件热处理中尺寸和质量的变化

为实现高温气冷堆球形燃料元件先车削后炭化和高温纯化等热处理的工艺,必须对热处理过程中元件的尺寸和质量等参数的变化及其影响因素进行研究。研究表明,炭化过程中基体石墨球毛坯的平均失重约占热处理过程中毛坯总失重的99.7%,毛坯沿赤道和两极方向的平均尺寸收缩率分别约为0.64%和0.88%,呈现一定的各向异性;而高温纯化过程中,毛坯的微量失重主要是由于位于热解炭与边缘的氢原子发生断裂所致,其沿赤道和两极方向的尺寸收缩率分别为0.24%和0.25%,为各向同性,主要与高温下热解炭结构中石墨的有序化有关。热解炭石墨有序化程序的提高有利于提高球形燃料元件的综合性能。     

工艺参数对疏松热解炭微观结构的影响

以不同浓度的乙炔为碳源气体,在不同温度条件下,采用化学气相沉积的方法,在不同表面粗糙度的基体上沉积制备出各种疏松热解炭样品,用扫描电镜检测了疏松热解炭涂层的微观结构。结果表明:在1100~1550℃,随着沉积温度的升高,疏松热解炭颗粒尺寸逐渐增大,1400℃以后沉积的疏松热解炭颗粒较大;粗糙度较小时,不容易发现致密层,当粗糙度达到一定数值,会发现疏松热解炭内层致密外层疏松现象,并且观察发现,随着基体表面粗糙度的加大,致密层逐渐增厚;随着乙炔浓度的增加,疏松热解炭的颗粒尺寸逐渐减小。     

树脂包覆对石墨化中间相沥青炭微球电化学性能的影响

以中间相沥青炭微球(SSGMCMB)为核、酚醛树脂(PR)热解炭为壳，采用浸渍一固化一炭化手段制备出树脂热解炭包覆SSGMCMB复合材料，并对其电化学性能进行了研究。通过SEM、XRD、恒电流充放电测试等手段研究了不同树脂包覆量对该复合材料的形态、结构及其电化学行为的影响，结果表明：树脂热解炭对SSGMCMB有较好的包覆作用，保持了SSGMCMB的球形形态，有利于锂离子的嵌入／脱出反应，对其电化学性能有一定的提高，改进了酚醛树脂热解炭有较大电压滞后的问题。     

高温气冷堆用核级炭和含硼炭材料工艺研发和评定

高温气冷堆中炭堆内构件功能主要包括热绝缘、中子屏蔽、支承石墨堆内构件和球床堆芯,是传递压力容器和石墨堆内构件之间的作用载荷、传热的路径。为满足这些功能要求,对高温气冷堆炭材料提出了多项特殊要求。相对于已有的HTR-10反应堆和国际上早期高温气冷堆,目前研发的核级炭材料如何确保其性能满足设计要求是一个显著的挑战。文中论述了高温气冷堆用炭和含硼炭材料工艺研发过程中,影响材料性能因素的筛分、调配以及与测试结果的相关性分析。目前该类材料制造工艺已经完成研发,通过了设计评定。同时,正式批量生产的炭和含硼炭材料已经用于高温气冷堆示范工程,取得了良好的效果。     

基体表面粗糙度对疏松热解炭密度的影响

以乙炔为碳源气体,采用化学气相沉积的方法,在不同表面粗糙度的基体上制备出疏松热解炭,利用图像法测定了疏松热解炭的密度,用场发射扫描电镜检测了疏松热解炭的微观结构,研究了基体表面粗糙度对疏松热解炭密度的影响。结果表明:疏松热解炭密度随着表面粗糙度的增大而增加;反应刚开始时,表面成核生长机制起主导作用,随着反应的进行,生长机制变成了气相成核沉积起主导作用。     

高温气冷堆球形燃料元件用核级石墨粉的特性、微观结构及制备

石墨是制备高温气冷堆球形燃料元件的主要和关键原材料。高温气冷堆球形燃料元件用核级石墨粉包括天然石墨粉和人造石墨粉。微观结构深刻影响粉体的物化性能，物化性能则进一步影响基体石墨粉和球形燃料元件的加工工艺，本文详细介绍了高温气冷堆球形燃料元件用核级天然石墨粉和人造石墨粉的特性、微观结构及制备工艺。     

锂离子电池负极硬炭／沥青复合材料的性能研究

通过高温固相法在硬炭表面包覆沥青热解炭,制备锂离子电池负极材料。SEM测试显示,硬炭包覆上沥青热解炭后表面形貌发生了明显变化。由例得到,硬炭表面包覆的沥青热解炭的平均厚度为300nm。当硬炭表面包覆上沥青热解炭后（硬炭与沥青的质量比为2：1）,首次库仑效率由55％提高到70％,可逆容量也有所提高。研究发现,硬炭在高倍率下的容量和循环稳定性比石墨好。     

HTR-PM工艺及出水辐射监测系统设计

设计了高温气冷堆工艺及出水辐射监测系统,主要包括有关工艺系统、某些重要区域以及气体和液体流出物的多个监测通道。由于高温气冷堆工艺（HTR-PM）的冷却剂为氦气,燃料元件采用三结构各向同性（TRISO）包覆的球形燃料元件,其源项与压水堆不同。监测气体或液体形式的裂变或活化产物,还对一回路中的放射性粉尘进行取样分析。氚（H-3）和碳-14(C-14)是重点考虑因素,将在一回路、某些重要区域、二回路和烟囱中的气体流出物中取样。介绍了高温气冷堆工艺及出水辐射监测系统的设计特点,并与压水堆工艺及出水辐射监测系统进行了比较。     

高温气冷堆一回路管道内石墨粉尘沉积模型分析

针对高温气冷堆自身运行的特点,研究了一回路中石墨粉尘-氦气气溶胶的物理特性以及沉积表面的几何特性,通过对影响石墨粉尘沉积行为主要因素进行分析,揭示高温气冷堆石墨粉尘在一回路管道表面沉积机理.研究结果表明,高温气冷堆一回路石墨沉积以紊流沉积和热泳沉积为主,由于高温气冷堆一回路管道布置包含了水平管道、垂直管道以及弯曲管道,重力和离心力对石墨粉尘在不同沉积表面上的沉积有很大影响.在上述分析的基础上,采用考虑包含沉积主要影响因素的计算颗粒沉积速度的半经验公式模型来研究高温气冷堆石墨粉尘在一回路管道表面的沉积.计算沉积速度的半经验公式模型可用于工程上预测高温气冷堆一回路不同管道表面沉积.     

端面粘贴包覆火药界面粘结强度研究

包覆火药装药控制燃气生成速率，降低弹性温度系数，提高弹丸初速的效果部分来自于包覆层的作用，对预制包覆层端粘包覆火药，其包覆层的厚度，密度，强度等性能已根据弹道和装药表确控制，包覆层与基药的界面粘结度就决定了包覆层控制燃气生成速率的有效性和可靠性，它是检验端面粘贴包覆火药工艺质量的关键指标，本文采用落锤实实验检包覆火药的界面结强度，研究了粘结工艺条件对端面粘贴包覆火药界面粘结强度的影响，通过实验选择出了合适的粘结剂及粘结工艺条件，制备了界面粘结强度良好的端面粘贴包覆火药。     

球床式高温气冷堆堆内的石墨材料

石墨在高温气冷堆内用作堆芯结构材料和燃料元件基体,在反应堆内承受高温、高辐照等极端条件.本文以球床式高温气冷堆为例,对堆内使用的结构石墨的功能、所处环境和技术要求等进行介绍,并对球形燃料元件用基体石墨粉体的特性如物理特性、工艺特性和化学特性等进行了详细的阐述.     

焦炭颗粒/热解炭复合材料的制备与压缩性能研究

分别以LJ1、LJ2、YJ、ZJ 4种焦炭颗粒作为增强体,CVD炭作为基体,利用TCVI设备制备出了焦炭颗粒增强热解炭基(焦炭颗粒/热解炭)复合材料。并从其力学性能着手,使用金相显微镜分析其显微结构,采用扫描电镜观察其断口微观形貌,并结合载荷-位移曲线综合分析其断裂方式及机理。结果表明:4种焦炭颗粒/热解炭复合材料中,LJ1和ZJ焦炭颗粒沉积前后密度与质量变化最大,其质量分别增加57.4%和64.3%;焦炭颗粒/热解炭复合材料微观组织结构为各向异性;LJ2焦炭颗粒/热解炭复合材料轴向和径向的压缩强度分别为203.7 MPa和176.3 MPa,在4种焦炭颗粒/热解炭复合材料中强度最高;4种焦炭颗粒/热解炭复合材料压缩断裂方式为脆性断裂,LJ2焦炭颗粒/热解炭复合材料和YJ焦炭颗粒/热解炭复合材料主要是因其内部焦炭颗粒孔洞的应力集中造成断裂,LJ1焦炭颗粒/热解炭复合材料和ZJ焦炭颗粒/热解炭复合材料主要沿其焦炭颗粒的层片断裂。     

炭包覆型铁水沟捣打料的试验研究

炭包覆型铁水沟捣打料的试验研究新乡市耐火材料厂宋林喜１炭包覆材料的制备及抗侵蚀性１．１炭包覆型颗粒本试验采用特级矾土熟料为原料，其化学组成为（％）：ＡＩ。Ｏ。８７．１４，ｆｆｅ。Ｏ。！．０７，ＳＩＯ。５．７９，Ｒ。Ｏ０．２５；吸水率２．７２％，体积密...