核反应堆控制材料—B_4C的研究

本文通过试验确定了B_4C合成反应的最佳温度。x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B/C小于4。分别采用常压烧结和热压烧结制成了B_4C陶瓷试样,测定和研究了不同烧结温度下,B_4C陶瓷的密度、气孔率、晶粒大小、抗弯强度及其相互关系,确定了B_4C的最佳烧成温度。用扫描电镜测定B_4C烧结体的晶粒尺寸为3～15μm,由膨胀仪测出B_4C的热膨胀系数为4.45～5.5×10^(-6)/℃。

碳化硼合成及其烧结体密度

直接合成了碳化硼粉，测定了其化学成分、点阵常数、平均粒径，确定了合成反应的最佳工艺参数。研究了热压烧结碳化硼体积密度的控制方法，测试了烧结体微观组织和性能。采用炉内限位法控制试样密度精度，最大偏差为理论密度（Ｔ．Ｄ．）的±２％。富碳或富硼相阻碍晶粒长大。碳化硼体积密度为９２％Ｔ．Ｄ．时，其各项性能达到或超过反应堆工作性能要求指标。从室温升到６００°Ｃ，其抗弯强度约下降１０％。

Al_2O_3-B_4C弥散陶瓷芯块的研制

本文介绍了用不同Al_2O_3和B_4C粉末制备的Al_2O_3-B_4C弥散体压坯在不同温度下的烧结致密化过程与显微组织的变化,温度高于1600℃时,压坯发生迅速致密化,其行为主要取决于基材Al_2O_3粉末的性能。烧结过程中未发现Al_2O_3和B_4C发生化学反应,但B_4C阻碍Al_2O_3粉末的烧结。烧结过程中B_4C出现严重烧损,这主要与烧结气氛有关。研制成的Al_2O_3-B_4C弥散芯块性能符合设计要求。

Zr_(-4)合金中第二相的研究

应用透射电子显微镜研究了Zr-4合金经各种热处理后的微观结构,确定了第二相的晶体结构。经β相固溶处理后,板条α-Zr晶界上析出的第二相为C_(15)型Zr(Fe、Cr)_2Laves相,重新在α相区不同温度加热后存在C_(15)型私C_(14)型两种结构的Zr(Fe、Cr)_2Laves相。此外,本文对Zr-4合金中第二相的种类进行了讨论。

聚变燃料纯化用有支撑钯银合金选择渗氢膜的研制

采用脉冲电镀和多层镀膜技术制备了约8μm厚的PdAg（25．7±0．3）at．％膜，底衬为Φ50的316不锈钢滤片。研究确定了组成单一均匀、结构稳定而且与基体结合牢固的有支撑钯银合金选择渗氢膜的热处理条件。对它的选择渗氢性能进行了考核，350℃时单位面积渗氢速率为商品PdAg25at．％膜的9．1倍。含氦15％的氢经过这种膜纯化后氦含量降为0．03％。研究表明，有支撑钯银合金膜的渗氢性能和纯化效率均能满足我国聚变－裂变混合堆燃料处理的需要。

Zr-4合金棒真应力-真应变曲线的测试及处理

本文测试了Zr-4合金棒真应力-真应变曲线,并且进行了由於缩颈造成的三轴应力效应的修正。对真应力-真应变曲线进行了数学处理,给出了Zr-4合金的全面拉伸性能。

碳化硼中硼同位素质谱测定

一、前言碳化硼在核反应堆的控制棒中通常被用作核燃料的可燃毒物和中子吸收体。这是由^(10)B同位素提供了此特性;另外^(10)B同位素丰度是碳化硼产品出口的一个重要指标。因此,对硼同位素的测定具有重要意义。

核级碳化硼试样分解方法的研究

在对核级碳化硼试样的多种分解方法进行简要介绍和分析之后 ,提出了以碳酸钙作熔剂在高温下分解试样 ,以盐酸浸取的方法 ,此方法应用于核级碳化硼中总硼、铁、铝等的测定获得了满意的结果。

热压碳化硼的热导率和膨胀系数

用激光闪烁法测定碳化硼的导热系数,用DF 1500膨胀仪测定热膨胀系数,研究了其热导率与温度、孔隙度和晶粒度的关系.研究结果表明:碳化硼热导率与温度的关系可表示为1/λ=2+0.0055t或1/λ=(6.28t+1840)×105;热导率与孔隙度的关系可表示为λ=λs(1-θ)/(2+2.2θ)或λ=λs(1-1.5θ);当θ=0.08,且在室温时,碳化硼平均热膨胀系数为4.4×10-6/K,从而可保证该材料在快中子反应堆中安全使用.

可燃毒物铒的辐照及其同位素热电离质谱法测定

铒(Er)是一种适用于轻水堆(LWR)的长效可燃毒物,Er_2O_3的堆内辐照是研究中子毒物Er辐照性能的基本手段。Er_2O_3在高通量工程试验堆(HFETR)中子注量率约为2×10^(14)/(cm^2·s)的辐照孔道中辐照91.3h。采用热电离质谱法(TIMS)测定辐照前、后样品中Er同位素丰度,跳峰模式测定6个Er同位素,低丰度^(162)Er由法拉第杯检测。测定时准确控制升温测量电流,将蒸发带和电离带电流控制在1 400、5 500mA以下,可减小^(168)Yb、^(170)Yb对^(168)Er、^(170)Er的同量异位素影响。结果表明,经中子辐照后^(166)Er、^(167)Er、^(168)Er同位素丰度变化较大,丰度变化与中子吸收截面大小密切相关。

TiN颗粒增韧Si_3N_4复合材料氧化行为的研究

在单一氮化硅(Si3N)陶瓷中加入TiN可改善其材料的脆性,但对复合材料的氧化性能有无影响尚不十分清楚。针对这一问题,本文对TiN颗粒增韧Si3N4复合材料氧化行为进行了研究。结果表明:试样在800～1000℃温度下氧化,符合抛物线规律,且氧化增重随TiN含量的增加而增加,当TiN质量分数为50%时,氧化增重急剧增加;在此温度范围内,含TiN质量分数为30%的试样其氧化激活能为145kJ/mol,较单一氮化硅容易氧化;氧化温度越高,氧化越严重,试样氧化后的强度损失率增大。

反应堆控制棒材料Ag-In-Cd的热物理性能测量

采用示差法、示差扫描量热法、超声共振法和激光脉冲法,分别测量了Ag-15wt%In-5wt%Cd合金在300℃以下的热膨胀系数、比热容、杨氏模量、热扩散率和热导率。测量结果表明:在20～300℃温度范围内,随着温度的升高,合金的线热膨胀系数增加,20～300℃合金的平均线热膨胀系数为23.2610-6℃-1;300℃以下,合金的比热容随温度变化不大,其平均比热容为0.2583J/g℃;合金的杨氏模量随温度的升高而下降,热扩散率和热导率随温度升高而升高,300℃时合金的杨氏模量、热扩散率和热导率分别为66.2GPa、0.30810-4m2/s和0.836 W/m℃。

银铟镉吸收体棒性能研究

为满足核电厂设计中对控制棒的要求,对结构改进的大晶粒控制棒吸收体材料银铟镉吸收体棒进行了试制,开展了化学成分分析、晶粒度、物理性能、力学性能和蠕变性能测试,研究了晶粒度及中心开孔对吸收体棒性能的影响.结果表明:试制的银铟镉吸收体棒的化学成分和杂质元素含量满足ASTM标准规定,物理性能与对比材料相当;增大晶粒尺寸能够改善吸收体棒的导热系数和蠕变性能,但强度有所降低;中心孔对吸收体棒的力学性能没有影响,预期可以满足核电厂对控制棒高价值和长寿命的要求.

先进堆非能动堆芯应急冷却系统试验研究

对AC600全压堆芯补水箱补水实验装置进行了改造,研究了不同尺寸的冷段破口、不同的堆芯补水箱压力平衡管以及自动卸压系统对非能动堆芯应急冷却系统瞬态特性的影响;简要描述了实验过程及实验结果,为先进堆非能动堆芯应急冷却系统的设计提供了实验依据。

反应堆辐照后铪同位素质谱分析研究

The measuring method of irradiated enriched Hf isotope abundance ratio ^181Hf/^180 Hf and ^182Hf/^180Hf using thermal ionization mass spectrometry (TIMS) was introduced. At the same time, elimination the isobaric interference of ^182W in the measurement was discussed. The results of preliminary study have been obtained.

^（152）Sm的22－1019keV能区中子俘获截面的测量

在４．５ＭｅＶ静电加速器上．利用７Ｌｉ（ｐ，ｎ）７Ｂｅ和Ｔ（ｐ．ｎ）３Ｈｅ反应作为中子源，在２２－１０１９ｋｅＶ中子能区以（１９７）Ａｕ的中子俘获截面为标准，用活化法测量了（１５２）Ｓｍ的中子俘获截面．其误差小于６．８％。

核级碳化硼环状制品热压烧结工艺与性能研究

本文以核级碳化硼粉末为原料,按照烧结环状制品密度(2.15±0.05)g/cm^(3)(约90%T.D.)为设计基准,开展TOPAZⅡ型空间核动力装置碳化硼环状制品的热压烧结工艺及其组织与性能研究。试验结果表明,采用温度2 150℃、压力20 MPa、保温保压1 h的热压烧结工艺,可制备出满足设计密度要求的碳化硼环状制品,制品B丰度>85%,平均晶粒尺寸小于15μm,气孔尺寸小于5μm。在室温~620℃温度范围内,随着试验温度的升高,物理和力学性能呈现不同规律的变化,线膨胀系数逐渐增大,热导率逐渐降低,抗弯强度和抗压强度也逐渐降低,上述实测试验数据可作为TOPAZⅡ空间核动力装置在各种运行工况下,碳化硼环状制品是否能保证结构完整性和性能稳定性的参考依据。

Sm(Co_(0.82),Fe_(0.1),Cu_(0.06),Zr_(0.02))_(7.2)永磁材料中子辐照后退磁效应的计算分析

运用于反应堆的永久磁铁处于中子辐照的恶劣环境,而辐照将会影响永久磁铁的性能。为评估中子辐照对永磁铁性能的影响程度,利用欧洲活化计算系统EASY-2007对耐2a中子辐照的Sm(Co0.82,Fe0.1,Cu0.06,Zr0.02)7.2永磁铁进行辐照计算,通过分析元素成分的变化来推测磁性能的衰减情况。结果表明,辐照后的永磁铁中Fe元素含量变化不大,而Sm元素含量大幅降低,这使得矫顽力降低严重。

溶胶-凝胶法合成γ-LiALO_2超细粉

以金属醇盐和无机盐为原料,采用溶胶-凝胶法合成晶粒大小约0.1μm、用于我国第一条在线产氚回路(CITP-1)作氚增殖材料的γ-LiAlO_2超细粉。本文介绍了溶液浓度、pH值、水解条件、凝胶干燥工艺及热分解温度对产品性能的影响。

CARR寿期对控制棒价值的影响研究

以铪为吸收体的研究堆中,控制棒价值随着燃耗加深而减小。使用蒙特卡罗软件MVP-BURN建模计算在寿期内堆芯燃料组件的组成、控制棒中铪的成分随燃耗变化,使用MCNP计算程序计算不同寿期棒栅效率曲线。计算得到,控制棒价值与燃耗呈线性关系,在一个换料周期内吸收能力减少大约为1.4%。在同一个换料周期内,随着寿期进行,控制棒总价值逐渐增加。在寿期初,反应堆由于裂变毒物的影响,堆芯的剩余价值快速降低,控制棒总价值快速上升。中毒平衡后,随着燃耗加深,控制棒总价值随燃耗线性增加。控制棒价值的积分曲线随着寿期进行而趋于平缓,微分价值趋于更均匀。