1 、 Diffiniad o ddeunyddiau niwclear
Mewn ystyr eang, deunydd niwclear yw'r term cyffredinol ar gyfer deunyddiau a ddefnyddir yn unig yn y diwydiant niwclear ac ymchwil wyddonol niwclear, gan gynnwys tanwydd niwclear a deunyddiau peirianneg niwclear, hy deunyddiau tanwydd nad ydynt yn niwclear.
Mae'r cyfeiriadau cyffredin at ddeunyddiau niwclear yn cyfeirio'n bennaf at ddeunyddiau a ddefnyddir mewn gwahanol rannau o'r adweithydd, a elwir hefyd yn ddeunyddiau adweithydd. Mae deunyddiau adweithydd yn cynnwys tanwydd niwclear sy'n cael ymholltiad niwclear o dan fomio niwtron, deunyddiau cladin ar gyfer cydrannau tanwydd niwclear, oeryddion, cymedrolwyr niwtron (cymedrolwyr), rheoli deunyddiau gwialen sy'n amsugno niwtronau niwtronau yn gryf, a deunyddiau myfyriol y tu allan i'r adarton.
2 、 CO Perthynas gysylltiedig rhwng adnoddau prin y ddaear ac adnoddau niwclear
Mae monazite, a elwir hefyd yn ffosffocerit a ffosffocerit, yn fwyn affeithiwr cyffredin mewn craig igneaidd asid canolradd a chraig fetamorffig. Monazite yw un o brif fwynau mwyn metel daear prin, ac mae hefyd yn bodoli mewn rhyw graig waddodol. Coch brown, melyn, weithiau melyn brown, gyda llewyrch seimllyd, holltiad llwyr, caledwch Mohs o 5-5.5, a disgyrchiant penodol o 4.9-5.5.
Prif fwynau mwyn rhai dyddodion daear prin o fath yn Tsieina yw monazite, wedi'i leoli'n bennaf yn Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, ac ef sir, Guangxi. Fodd bynnag, yn aml nid oes arwyddocâd economaidd i echdynnu adnoddau daear prin math placer. Mae cerrig unig yn aml yn cynnwys elfennau thorium atblygol a nhw hefyd yw prif ffynhonnell plwtoniwm masnachol.
3 、 Trosolwg o gymhwysiad daear prin mewn ymasiad niwclear a ymholltiad niwclear yn seiliedig ar ddadansoddiad panoramig patent
Ar ôl i allweddeiriau elfennau chwilio daear prin gael eu hehangu'n llawn, fe'u cyfunir ag allweddi ehangu a niferoedd dosbarthu ymholltiad niwclear ac ymasiad niwclear, a'u chwilio yn y gronfa ddata INCOPT. Y dyddiad chwilio yw Awst 24, 2020. Cafwyd patentau 4837 ar ôl uno teulu syml, a phenderfynwyd 4673 o batentau ar ôl lleihau sŵn artiffisial.
Mae cymwysiadau patent prin y Ddaear ym maes ymholltiad niwclear neu ymasiad niwclear yn cael eu dosbarthu mewn 56 o wledydd/rhanbarthau, wedi'u crynhoi yn bennaf yn Japan, Tsieina, yr Unol Daleithiau, yr Almaen a Rwsia, ac ati. Mae nifer sylweddol o batentau yn cael eu cymhwyso ar ffurf PCT, y mae technoleg yr Unol Daleithiau yn parhau i fod yn cynyddu, yn enwedig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, yn arbennig, wedi bod yn dod i mewn, yn arbennig, yn dod i mewn, yn arbennig, yn cynyddu, yn arbennig, yn dod i mewn, yn arbennig, yn cynyddu. Cynllun yn y maes hwn am nifer o flynyddoedd (Ffigur 1).
Ffigur 1 Tueddiad Cais Patentau Technoleg sy'n gysylltiedig â chymhwyso daear prin mewn ymholltiad niwclear niwclear ac ymasiad niwclear mewn gwledydd/rhanbarthau
Gellir ei weld o'r dadansoddiad o themâu technegol bod cymhwyso daear brin mewn ymasiad niwclear a ymholltiad niwclear yn canolbwyntio ar elfennau tanwydd, scintillators, synwyryddion ymbelydredd, actinidau, plasmas, adweithyddion niwclear, deunyddiau cysgodi, amsugno niwtron a chyfeiriadau technegol eraill.
4 、 Cymwysiadau penodol ac ymchwil patent allweddol o elfennau daear prin mewn deunyddiau niwclear
Yn eu plith, mae ymasiad niwclear ac adweithiau ymholltiad niwclear mewn deunyddiau niwclear yn ddwys, ac mae'r gofynion ar gyfer deunyddiau yn llym. Ar hyn o bryd, mae adweithyddion pŵer yn adweithyddion ymholltiad niwclear yn bennaf, a gellir poblogeiddio adweithyddion ymasiad ar raddfa fawr ar ôl 50 mlynedd. Cymhwysodaear brinelfennau mewn deunyddiau strwythurol yr adweithydd; Mewn caeau cemegol niwclear penodol, defnyddir elfennau daear prin yn bennaf mewn gwiail rheoli; Yn ogystal,sgandiwmmae hefyd wedi cael ei ddefnyddio mewn radiocemeg a diwydiant niwclear.
（1） Fel Gwialen Gwenwyn neu Reoli Llosgadwy i addasu lefel niwtron a chyflwr critigol yr adweithydd niwclear
Mewn adweithyddion pŵer, mae adweithedd gweddilliol cychwynnol creiddiau newydd yn gymharol uchel ar y cyfan. Yn enwedig yng nghamau cynnar y cylch ail -lenwi gyntaf, pan fydd yr holl danwydd niwclear yn y craidd yn newydd, yr adweithedd sy'n weddill yw'r uchaf. Ar y pwynt hwn, byddai dibynnu'n llwyr ar gynyddu gwiail rheoli i wneud iawn am adweithedd gweddilliol yn cyflwyno mwy o wiail rheoli. Mae pob gwialen reoli (neu fwndel gwialen) yn cyfateb i gyflwyno mecanwaith gyrru cymhleth. Ar y naill law, mae hyn yn cynyddu costau, ac ar y llaw arall, gall agor tyllau ym mhen y llong bwysau arwain at ostyngiad mewn cryfder strwythurol. Nid yn unig mae'n aneconomaidd, ond ni chaniateir iddo gael rhywfaint o mandylledd a chryfder strwythurol ar ben y llong bwysedd. Fodd bynnag, heb gynyddu'r gwiail rheoli, mae angen cynyddu crynodiad tocsinau digolledu cemegol (fel asid borig) i wneud iawn am yr adweithedd sy'n weddill. Yn yr achos hwn, mae'n hawdd i'r crynodiad boron ragori ar y trothwy, a bydd cyfernod tymheredd y cymedrolwr yn dod yn bositif.
Er mwyn osgoi'r problemau uchod, gellir defnyddio cyfuniad o docsinau llosgadwy, gwiail rheoli, a rheolaeth iawndal cemegol yn gyffredinol ar gyfer rheoli.
（2） fel dopant i wella perfformiad deunyddiau strwythurol adweithydd
Mae angen cydrannau strwythurol ac elfennau tanwydd ar adweithyddion i fod â lefel benodol o gryfder, ymwrthedd cyrydiad, a sefydlogrwydd thermol uchel, tra hefyd yn atal cynhyrchion ymholltiad rhag mynd i mewn i'r oerydd.
1). Dur y Ddaear
Mae gan yr adweithydd niwclear amodau corfforol a chemegol eithafol, ac mae gan bob cydran o'r adweithydd hefyd ofynion uchel ar gyfer y dur arbennig a ddefnyddir. Mae elfennau daear prin yn cael effeithiau addasu arbennig ar ddur, gan gynnwys puro, metamorffiaeth, microalloying yn bennaf, a gwella ymwrthedd cyrydiad. Mae duroedd prin sy'n cynnwys dur hefyd yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn adweithyddion niwclear.
① Effaith Puro: Mae ymchwil bresennol wedi dangos bod daearoedd prin yn cael effaith puro dda ar ddur tawdd ar dymheredd uchel. Mae hyn oherwydd y gall daearoedd prin ymateb gydag elfennau niweidiol fel ocsigen a sylffwr yn y dur tawdd i gynhyrchu cyfansoddion tymheredd uchel. Gellir gwaddodi a rhyddhau'r cyfansoddion tymheredd uchel ar ffurf cynhwysion cyn y cyddwysiadau dur tawdd, a thrwy hynny leihau'r cynnwys amhuredd yn y dur tawdd.
② Metamorffiaeth: Ar y llaw arall, gellir cadw'r ocsidau, y sylffidau neu'r ocsysulfidau a gynhyrchir gan adwaith y ddaear brin yn y dur tawdd gydag elfennau niweidiol fel ocsigen a sylffwr yn rhannol yn cael eu cadw'n rhannol yn y dur tawdd a dod yn gynhwysiant dur â phwynt toddi uchel. Gellir defnyddio'r cynhwysion hyn fel canolfannau cnewyllol heterogenaidd wrth solidiad y dur tawdd, a thrwy hynny wella siâp a strwythur dur.
③ Microalloying: Os cynyddir ychwanegu daear brin ymhellach, bydd y ddaear brin sy'n weddill yn cael ei thoddi yn y dur ar ôl i'r puro uchod a metamorffiaeth gael eu cwblhau. Gan fod radiws atomig y ddaear brin yn fwy nag atom haearn, mae gan y ddaear brin weithgaredd arwyneb uwch. Yn ystod y broses solidoli o ddur tawdd, mae elfennau daear prin yn cael eu cyfoethogi ar ffin y grawn, a all leihau gwahanu elfennau amhuredd yn well ar ffin y grawn, gan gryfhau'r toddiant solet a chwarae rôl microalloying. Ar y llaw arall, oherwydd nodweddion storio hydrogen daearoedd prin, gallant amsugno hydrogen mewn dur, a thrwy hynny wella ffenomen embrittlement hydrogen dur yn effeithiol.
④ Gwella Gwrthiant Cyrydiad: Gall ychwanegu elfennau daear prin hefyd wella ymwrthedd cyrydiad dur. Mae hyn oherwydd bod gan ddaear prin botensial hunan -gyrydiad uwch na dur gwrthstaen. Felly, gall ychwanegu daearoedd prin gynyddu potensial hunan cyrydiad dur gwrthstaen, a thrwy hynny wella sefydlogrwydd dur mewn cyfryngau cyrydol.
2). Astudiaeth patent allweddol
Patent Allweddol: Patent Dyfeisio Gwasgariad Ocsid Cryfhau Dur Actifadu Isel a'i Ddull Paratoi gan Sefydliad Metelau, Academi Gwyddorau Tsieineaidd
Crynodeb patent: Darperir gwasgariad ocsid wedi'i gryfhau dur actifadu isel sy'n addas ar gyfer adweithyddion ymasiad a'i ddull paratoi, a nodweddir yn yr ystyr bod canran yr elfennau aloi yng nghyfanswm màs y dur actifadu isel yw: y matrics yw Fe, 0.08% ≤ c ≤ 0.15%, 8.0% ≤ 1%, 1%, 1%, 1%, 8. 0.03%≤ TA ≤ 0.2%, 0.1 ≤ mn ≤ 0.6%, a 0.05%≤ y2O3 ≤ 0.5%.
Proses Gweithgynhyrchu: Mam-Mother Fe-CR-WV-WV-TA-MN yn mwyndoddi, atomization powdr, melino peli ynni uchel y fam aloi aY2O3 nanoparticlePowdr cymysg, echdynnu gorchudd powdr, mowldio solidiad, rholio poeth, a thriniaeth gwres.
Dull ychwanegu daear prin: Ychwanegu nanoscaleY2O3Gronynnau i'r rhiant aloi powdr atomedig ar gyfer melino peli ynni uchel, gyda'r cyfrwng melino pêl yn φ 6 a φ 10 pêl dur caled cymysg, gydag awyrgylch melino pêl o 99.99% o nwy argon, cymhareb màs deunydd pêl o (8-10): 1, 1, amser melino pêl o 30-70 awr.
3）. Defnyddir i wneud deunyddiau amddiffyn ymbelydredd niwtron
① Egwyddor amddiffyn rhag ymbelydredd niwtron
Mae niwtronau yn gydrannau o niwclysau atomig, gyda màs statig o 1.675 × 10-27kg, sydd 1838 gwaith y màs electronig. Mae ei radiws oddeutu 0.8 × 10-15m, yn debyg o ran maint i broton, yn debyg i γ mae pelydrau yr un mor heb eu rhyddhau. Pan fydd niwtronau yn rhyngweithio â mater, maent yn rhyngweithio'n bennaf â'r grymoedd niwclear y tu mewn i'r niwclews, ac nid ydynt yn rhyngweithio â'r electronau yn y gragen allanol.
Gyda datblygiad cyflym ynni niwclear a thechnoleg adweithyddion niwclear, rhoddwyd mwy a mwy o sylw i ddiogelwch ymbelydredd niwclear ac amddiffyniad ymbelydredd niwclear. Er mwyn cryfhau amddiffyniad ymbelydredd i weithredwyr sydd wedi bod yn ymwneud â chynnal a chadw offer ymbelydredd ac achub damweiniau ers amser maith, mae o arwyddocâd gwyddonol mawr a gwerth economaidd datblygu cyfansoddion cysgodi ysgafn ar gyfer dillad amddiffynnol. Ymbelydredd niwtron yw rhan bwysicaf ymbelydredd adweithydd niwclear. Yn gyffredinol, mae'r rhan fwyaf o'r niwtronau sydd mewn cysylltiad uniongyrchol â bodau dynol wedi'u arafu i niwtronau ynni isel ar ôl effaith cysgodi niwtron y deunyddiau strwythurol y tu mewn i'r adweithydd niwclear. Bydd niwtronau ynni isel yn gwrthdaro â niwclysau â nifer atomig is yn elastig ac yn parhau i gael eu cymedroli. Bydd y niwtronau thermol cymedrol yn cael eu hamsugno gan elfennau sydd â chroestoriadau amsugno niwtron mwy, ac yn olaf cyflawnir cysgodi niwtron.
Astudiaeth patent allweddol
Priodweddau hybrid hydraidd ac organig-organigelfen ddaear bringadoliniumMae deunyddiau sgerbwd organig metel wedi'u seilio yn cynyddu eu cydnawsedd â polyethylen, gan hyrwyddo'r deunyddiau cyfansawdd wedi'u syntheseiddio i fod â chynnwys gadolinium uwch a gwasgariad gadolinium. Bydd y cynnwys a'r gwasgariad gadolinium uchel yn effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad cysgodi'r niwtron o'r deunyddiau cyfansawdd.
Patent Allweddol: Sefydliad Gwyddor Deunydd Hefei, Academi Wyddorau Tsieineaidd, Patent Dyfeisio Deunydd Cysgodi Cyfansawdd Fframwaith Organig wedi'i seilio ar Gadolinium a'i ddull paratoi
Haniaethol Patent: Mae deunydd cysgodi cyfansawdd sgerbwd organig metel wedi'i seilio ar gadolinium yn ddeunydd cyfansawdd a ffurfiwyd trwy gymysgugadoliniumDeunydd sgerbwd organig metel wedi'i seilio gyda pholyethylen mewn cymhareb pwysau o 2: 1: 10 a'i ffurfio trwy anweddiad toddyddion neu wasgu poeth. Mae gan ddeunyddiau cysgodi cyfansawdd sgerbwd organig metel wedi'i seilio ar gadolinium sefydlogrwydd thermol uchel a gallu cysgodi niwtron thermol.
Proses weithgynhyrchu: dewis gwahanolmetel gadoliniumMae halwynau a ligandau organig i baratoi a syntheseiddio gwahanol fathau o ddeunyddiau sgerbwd organig metel wedi'u seilio ar gadolinium, eu golchi â moleciwlau bach o fethanol, ethanol, neu ddŵr trwy ei ganoli, a'u actifadu ar dymheredd uchel o dan amodau gwactod i gael gwared yn llawn i gael gwared ar y deunyddiau rawton perthnasol gweddilliol yn y poresau skeres o'r pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y pores yn y poresau. Mae'r deunydd sgerbwd organometallig wedi'i seilio ar gadolinium wedi'i baratoi mewn cam yn cael ei droi â eli polyethylen ar gyflymder uchel, neu'n uwchsonig, neu'r deunydd sgerbwd organometallig wedi'i seilio ar gadolinium wedi'i baratoi mewn cam wedi'i doddi wedi'i gymysgu â polyethylen pwysau moleciwlaidd ultra-uchel ar dymheredd uchel nes ei gymysgu; Rhowch y gymysgedd sgerbwd organig/polyethylen organig metel wedi'i seilio'n unffurf yn y mowld, a chael y deunydd cysgodi cyfansawdd sgerbwd organig metel wedi'i ffurfio gan Gadolinium trwy sychu i hyrwyddo anweddiad toddyddion neu wasgu poeth; Mae'r deunydd cysgodi cyfansawdd sgerbwd organig metel wedi'i baratoi wedi'i seilio ar gadolinium wedi gwella ymwrthedd gwres yn sylweddol, priodweddau mecanyddol, a gallu cysgodi niwtron thermol uwchraddol o'i gymharu â deunyddiau polyethylen pur.
Modd ychwanegu daear prin: GD2 (BHC) (H2O) 6, GD (BTC) (H2O) 4 neu GD (BDC) 1.5 (H2O) 2 Polymer cydgysylltu crisialog hydraidd sy'n cynnwys gadolinium, a geir trwy bolymerization cydgysylltu o gydlynu o bolymerization cydgysylltu o gydlynuGd (rhif 3) 3 • 6h2o neu gdcl3 • 6h2oa ligand carboxylate organig; Maint deunydd sgerbwd organig metel wedi'i seilio ar gadolinium yw 50nm-2 μ m ； Mae gan ddeunyddiau sgerbwd organig metel sy'n seiliedig ar gadolinium forffolegau gwahanol, gan gynnwys siapiau gronynnog, siâp gwialen, neu siâp nodwydd.
（4） CymhwysoSgandiwmmewn radiocemeg a diwydiant niwclear
Mae gan Scandium Metal sefydlogrwydd thermol da a pherfformiad amsugno fflworin cryf, sy'n golygu ei fod yn ddeunydd anhepgor yn y diwydiant ynni atomig.
Patent Allweddol: Datblygu Awyrofod Tsieina Sefydliad Deunyddiau Awyrennol Beijing, Patent Dyfeisio ar gyfer Alloy Scandium Magnesiwm Sinc Alwminiwm a'i Ddull Paratoi
Haniaethol Patent: Sinc alwminiwmaloi scandium magnesiwma'i ddull paratoi. Y cyfansoddiad cemegol a chanran pwysau'r aloi sgandiwm magnesiwm sinc alwminiwm yw: Mg 1.0%-2.4%, Zn 3.5%-5.5%, SC 0.04%-0.50%, Zr 0.04%-0.35%, impurities Cu ≤ 0.2%, Fe ≤ 0.35%≤ ≤ 0.15%, a'r swm sy'n weddill yw Al. Mae microstrwythur y deunydd aloi sgandiwm magnesiwm alwminiwm hwn yn unffurf ac mae ei berfformiad yn sefydlog, gyda chryfder tynnol eithaf o dros 400mpa, cryfder cynnyrch o dros 350mpa, a chryfder tynnol o dros 370mpa ar gyfer cymalau wedi'u weldio. Gellir defnyddio'r cynhyrchion materol fel elfennau strwythurol mewn awyrofod, diwydiant niwclear, cludo, nwyddau chwaraeon, arfau a meysydd eraill.
Proses weithgynhyrchu: Cam 1, cynhwysyn yn ôl y cyfansoddiad aloi uchod; Cam 2: Toddi yn y ffwrnais mwyndoddi ar dymheredd o 700 ℃ ~ 780 ℃; Cam 3: Mireiniwch yr hylif metel wedi'i doddi yn llwyr, a chynnal y tymheredd metel o fewn yr ystod o 700 ℃ ~ 750 ℃ wrth fireinio; Cam 4: Ar ôl mireinio, dylid caniatáu iddo sefyll yn ei unfan yn llawn; Cam 5: Ar ôl sefyll yn llawn, dechreuwch gastio, cynnal tymheredd y ffwrnais o fewn yr ystod o 690 ℃ ~ 730 ℃, a'r cyflymder castio yw 15-200mm/munud; Cam 6: Perfformio triniaeth anelio homogeneiddio ar yr ingot aloi yn y ffwrnais wresogi, gyda thymheredd homogeneiddio o 400 ℃ ~ 470 ℃; Cam 7: Piliwch yr ingot homogenaidd a pherfformiwch allwthio poeth i gynhyrchu proffiliau gyda thrwch wal o dros 2.0mm. Yn ystod y broses allwthio, dylid cynnal y biled ar dymheredd o 350 ℃ i 410 ℃; Cam 8: Gwasgwch y proffil ar gyfer triniaeth quenching toddiant, gyda thymheredd toddiant o 460-480 ℃; Cam 9: Ar ôl 72 awr o quenching toddiant solet, gorfodi heneiddio â llaw. Y System Heneiddio Llu Llawlyfr yw: 90 ~ 110 ℃/24 awr+170 ~ 180 ℃/5 awr, neu 90 ~ 110 ℃/24 awr+145 ~ 155 ℃/10 awr.
5 、 Crynodeb Ymchwil
Ar y cyfan, defnyddir daearoedd prin yn helaeth mewn ymasiad niwclear a ymholltiad niwclear, ac mae ganddynt lawer o gynlluniau patent i gyfeiriadau technegol fel cyffro pelydr-X, ffurfio plasma, adweithydd dŵr golau, transuranium, wranyl a phowdr ocsid. Fel ar gyfer deunyddiau adweithydd, gellir defnyddio daearoedd prin fel deunyddiau strwythurol adweithydd a deunyddiau inswleiddio cerameg cysylltiedig, deunyddiau rheoli a deunyddiau amddiffyn ymbelydredd niwtron.
Amser Post: Mai-26-2023