一、核反應堆工作原理目前的核電站產生熱能的原理和**的原理是一樣的,都是靠核裂變產生能量,根據愛因斯坦的質能方程:E=MC2將質量轉變為能量。其主要過程為:含鈾的核原料發生裂變產生的熱量經水或者熔鹽或氦氣通過熱交換器傳給液態水,液態水加熱后轉化為具有一定壓力的水蒸汽,水蒸氣推動蒸汽輪機工作產生電送到千家萬戶。
一、中子吸收材料
在核反應堆堆芯組件中,中子吸收材料是*次于燃料元件的重要功能元件,其主要作用是:(1)通過棒的移動或濃度變化實現對反應堆的控制,對核反應隨時進行補償和調節;(2)對核反應起屏蔽防護作用。 如美國DWA公司的B4C/Al產品已成功用于可活動燃油檢查口蓋等器件上。河南鋁碳化硼檢測技術
在熱壓燒結過程中致密化的三種連續機制:
粒子重排,開口氣孔率降低,閉口氣孔率保持不變(溫度范圍:1800~1950℃);塑性流動,導致開口氣孔率的關閉,而不會對閉口氣孔產生***影響(1950~2100℃);熱壓結束時的體積擴散和氣孔消除(2100~2200℃)。
此外,為了降低燒結溫度和表面能、提高碳化硼陶瓷的綜合性能,必須加入添加劑來促進碳化硼的熱壓燒結。添加劑包括燒結助劑或第二相反應燒結,在高溫高壓條件下,可以促進燒結,控制晶粒長大,提高力學性能,獲得高致密度、高性能的碳化硼陶瓷產品。 江西使用鋁碳化硼量大從優因為碳化硼顆粒的中子俘獲截面大,吸收能力強,俘獲能譜寬,被加工成中子吸收板應用于核能防護領域。
由于電子和光學儀器的封裝材料和散熱片等電子器件的應用條件比較苛刻,需要再高溫情況下游較好的尺寸穩定性,較低的密度和優良的導熱導電性。B4C/Al復合材料具備這些特性,因此也被考慮作為這些領域原有材料的比較好替代材料。
一定含量的B4C/Al復合材料在***領域也極具潛力。其兼具金屬和陶瓷的雙重優勢,并且可根據不同需求來設計其組分配比,用于裝甲防護等。綜上,B4C/Al復合材料在航空航天、交通運輸、核電及***領域有著廣闊的應用前景,特別是在核電領域。隨著我國核電行業的發展和乏燃料運輸儲存自主國產化的需求,B4C/Al復合材料會因其優異的性能而越來越受關注。
當被***射中后,防彈陶瓷經歷了三個過程:(1)初始撞擊階段:彈丸撞擊陶瓷表面,使彈頭變鈍,在陶瓷表面粉碎形成細小且堅硬的碎塊區的過程中吸收能量;(2)侵蝕階段:變鈍的彈丸繼續侵蝕碎塊區,形成連續的陶瓷碎片層;(3)變形、裂縫和斷裂階段:***陶瓷中產生張應力使陶瓷碎裂,隨后背板變形,剩余的能量全部由背板材料的變形所吸收。彈丸撞擊陶瓷的過程中,彈丸和陶瓷均受到破壞。通俗來講,防彈陶瓷要足夠“硬”,能在撞擊過程中破壞彈體,防彈陶瓷還需要足夠“韌”,能在撞擊過程中釋放應力吸收能量,由于陶瓷是脆的,所以這個“韌”指的不是產生塑性變形的韌性,而是斷裂韌性。杭州陶飛侖生產的鋁碳化硼復合材料中碳化硼含量高達75%。
在軍機上還應用有其他的先進材料,如陶瓷基復合材料、功能復合材料等。陶瓷基層狀復合材料具有獨特的力學性能和抗破壞能力,主要用于制作飛機燃氣渦輪發動機噴嘴閥,在提高發動機的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。氧化鋁纖維增強陶瓷基復合材料可用作超音速飛機、火箭發動機噴管和墊圈材料。碳化硅纖維增強陶瓷基復合材料可作為高溫熱交換器、燃氣輪機的燃燒室材料。陶瓷基復合材料是未來高推重比發動機渦輪及燃燒系統的優先材料,如用于F-119發動機矢量噴管的內壁板等。功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括化學和生物性能的復合材料,如隱身性、智能性等,美國的F-117戰斗機采用隱身材料,機身機翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復合涂層,起到很好的隱身效果。智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機等埋在復合材料結構中,具有感知周圍環境變化,針對這種變化具有自診斷功能、自適應功能、自修復自愈合功能,且具有自決策功能的復合材料,可用于制作飛機上的傳感元件、處理元件和驅動元件。 鋁與B4C顆粒復合后具備質量輕、韌性高、強度高等特點。福建使用鋁碳化硼量大從優
鋁碳化硼作為中子吸收構件已經在核工業得到了廣泛應用。河南鋁碳化硼檢測技術
2、防中子核電站用屏蔽組件B4C具有密度小、硬度高、強度高、耐磨損、耐高溫、化學穩定性好等優點,將B4C粉體加入少量的助劑燒結為B4C塊體和板材可以用于核反應堆的屏蔽組件。
目前,快中子反應堆普遍采用不同10B富集度的熱壓燒結B4C芯塊作為中子吸收材料,如控制棒等,選用熱壓燒結天然 B4C芯塊制造屏蔽組件。
3、添加B4C的防輻射聚乙烯板含硼聚乙烯板板是一種含有元素B4C增強的高分子聚乙烯(UHMWPE),元素B可以提供抵抗額外的中子輻射屏蔽作用。高分子聚乙烯基體是一種富氫材料,再結合B元素可以應用在核屏蔽領域中。富氫材料可以使中子衰減,而硼則易于吸收熱能化中子。含硼聚乙烯板板可用于核電站防輻射源的屏蔽防輻射材料
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