SiC涂层对高温气冷堆用石墨摩擦磨损性能的影响

利用MM-200磨损试验机对高温气冷堆反射层用石墨（IG11）及HTR-10高温气冷堆燃料元件基体石墨（MG）的摩擦磨损性能进行了研究。结果发现,摩擦系数随载荷增加而逐渐减小,两种石墨的摩擦系数基本相同。石墨的磨损速率随载荷增加而增大,石墨IG11的耐磨性优于MG的。利用气相反应扩散法在石墨基体上涂覆SiC涂层后可以明显改善其耐磨性,且随着涂覆温度的升高改善效果更为明显;低温涂覆SiC涂层后IG11的耐磨性优于MG的,高温涂覆SiC涂层后MG的耐磨性优于IG11的。     

水凝胶模板制备纳米TiO2及微流控合成TiO2微球

以聚丙烯酰胺丙烯酸和聚乙二醇/聚丙烯酸两种水凝胶作为模板, 丙烯酸做抑制剂合成纳米颗粒。水凝胶的缓慢吸水和网络结构, 减缓了钛酸四丁酯的水解速率, 并抑制TiO₂的颗粒长大, 制备出的TiO₂纳米粉粒径分布窄, 且为锐钛矿相结构。对比研究发现, 聚乙二醇/聚丙烯酸水凝胶的吸水膨胀率更小, 前驱体溶液的稳定性更高。选用聚乙二醇/聚丙烯酸前驱体溶液, 采用微流控技术制备TiO₂微球, 制备出的微球具有球形度好、单分散的优点, 焙烧后TiO₂的晶体结构为锐钛矿。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒破损机制及失效模型

高温气冷堆的燃料元件的基本构成单元是全陶瓷型的包覆燃料颗粒,其性能决定了高温气冷堆的安全性。除了传统的辐照实验检测外,建立理论模型对其研究具有重要的意义。本文主要介绍了TRI-SO型包覆燃料颗粒的结构及破损机制,以及国外现有的几个主要模型的基本假设,计算原理和特点,通过对比几个模型的优缺点,提出今后研究的方向。     

UO2核芯还原炉设计模拟研究

以N-S方程和k-ε湍流模型为基础,针对UO₂核芯颗粒制备过程中的焙烧还原炉设备,采用计算流体力学方法模拟考察了南非和国内正在使用的两种还原炉体设计及入流速度对内部流场的影响。从模拟结果中可发现,两种炉体设计均无法实现气流在轴向上的均匀分布,而是呈现出炉体顶部气量大、底部气量小的分布状态,这是导致颗粒还原不均匀的原因之一,且这种不均匀性随气速增加变化不大。在分析轴向压力变化影响径向气流分布的基础上对还原炉体进行了改进,提出了一种新型设计,模拟结果证实改进后的炉体设计能够实现径向气流在轴向上更为均匀的分布,因而可推定该新型炉体设计可使炉内不同轴向高度处的颗粒还原更加均匀。     

高温气冷堆吸收球压碎力模型的计算与研究

吸收球停堆系统是10 MW高温气冷堆的第二停堆系统。吸收球为含25%B₄C的石墨小球,B₄C弥散分布在石墨基体上。压碎力是吸收球的一重要性能指标,与球直径密切相关。采用石墨球模拟高温气冷堆吸收球,研究了石墨球直径和密度对压碎力的影响规律。选用3种不同密度的石墨,加工成5种不同直径的小球,进行压碎实验。研究结果表明：球的压碎力与直径的平方成正比;直径一定时,石墨球的密度越大,压碎力越大。提高石墨球的密度是提高压碎力的有效途径。     

石墨烯的电子结构及其应用进展

本文分析了石墨烯的晶体结构、电子结构以及其独特的量子霍尔效应,评价了石墨烯的制备方法,分析了石墨稀应用研究进展。阐述了目前石墨稀材料研究的主要问题,并预测了其发展趋势。     

用化学气相反应法在石墨基体上制备SiC涂层

石墨是建造高温气冷堆的主要材料,提高其抗氧化性能可以进一步改善高温气冷堆安全性.本文对利用化学气相反应法(CVR)在高温气冷堆燃料元件基体石墨上制备SiC涂层的工艺进行了探讨,利用XRD、Raman谱及SEM对制备的SiC涂层进行了分析.结果表明,可以获得单一β-SiC相的SiC涂层,涂层与基体之间具有良好的梯度过渡;但由于在涂层中存在一定的孔隙,仅用CVR制备的SiC涂层不能很好地改善石墨的抗氧化性能,将此方法和其他方法结合起来可以获得低成本的、均匀的SiC抗氧化涂层.     

化学气相沉积法制备ZrC涂层的热力学分析

ZrC涂层可能在新一代TRISO包覆颗粒上被用作阻挡裂变产物和承受主要载荷的关键层，是先进高温气冷堆燃料元件研究的一个重要方向。文章利用HSC-CHEMISTRY4.1软件分析化学气相沉积工艺参数对所制备的ZrC涂层的影响。分析结果表明，在载气中加入足够的氢气对制备单一ZrC涂层很有必要。ZrCl₄的转化率随着沉积温度的升高而增加，当温度过高时，其影响不明显；较佳的沉积温度范围为1400~1600℃。随着反应物浓度的增加，获得单一ZrC涂层对应的最低ZrCl₄与CH₄的摩尔分数比增加；反应物摩尔分数的最佳范围可选为：甲烷，1.0%～2.0%；ZrCl₄，为甲烷的1.5倍。     

高温气冷堆大晶粒二氧化铀核芯研究

大晶粒的UO₂核芯可更有效地阻止反应堆运行时裂变气体的释放,实现反应堆燃耗的加深和延长反应堆燃料元件的运行寿命。采用溶胶凝胶工艺制备高温气冷堆燃料元件的UO₂核芯,在胶液中加入含有Al的化合物Al(NO₃)₃•9H₂O,以增大核芯晶粒尺寸。研究了添加剂对核芯晶粒尺寸的影响及烧结过程中分解的O离子与核芯U离子的扩散系数之间的关系。通过添加含有Al的化合物,UO₂核芯的平均晶粒尺寸由18μm增加到30μm。对添加Al(NO₃)₃•9H₂O的UO₂核芯的烧结机理研究表明,UO₂核芯晶粒的长大主要受空位扩散机制的影响。