碳化硼陶瓷在核能裝置中的應用有哪些

Mondo 科技 更新 2024-01-29

人類戰爭從手無寸鐵、冷兵器、熱兵器、機械化階段發展到資訊化高技術戰爭以來,戰爭雖然殘酷,但對科學技術發展起到了不可忽視的推動作用。 當今許多廣泛使用的技術都起源於軍事技術,例如電子計算機、語音轉文字技術、GPS定位、人工降雨高射炮、運載火箭、核電站等。 隨著戰爭的結束,軍事技術向民用技術轉移的現象變得普遍。

自 1942 年美國建造第一座核反應堆以來,核工業已經發展了近八十年。 這一時期,核工業發展的重點從核能轉向核能應用,核工業使用的材料也不斷更新,先進陶瓷材料在核反應堆原材料、部件和核廢料處理中得到廣泛應用。

碳化硼陶瓷材料在核電裝置中的應用:

在核心元件中的應用:在美國核動力反應堆的核心元件中,部分碳化硼與含硼玻璃復合,並在核心元件外部製備一層塗層,以達到防水、防氫的效果。 在清華大學自主設計的10MW高溫氣冷堆HTGR-10中,由碳化硼和碳材料製成的碳磚圍繞著反應堆堆芯的反射層,實現隔熱,減少反應堆外殼外的中子通量。

在冷卻系統中的應用:冷卻劑是反應器的重要系統之一,需要含硼材料來控制反應。 在美國的AP1000反應堆中,硼酸被用作冷卻劑中的化學補償劑,以控制長期反應變化並平衡容量損失和燃料分配。 同時,我國200MW核加熱堆重力式硼注入系統採用8%五硼酸鈉溶液作為冷卻劑,提高了反應堆的先進性、安全性和經濟性。

在控制系統中的應用:在300wm球床氣冷快堆控制系統中,以碳化硼為中子吸收材料,塗覆反射層材料。 在鈉冷快堆和鉛冷快堆中,碳化硼用於控制棒元件中,以控制反應堆的執行。

在反應堆其他部位的應用:為了減少某些反應堆的中子輻射暴露,需要使用一些硼基陶瓷材料作為中子吸收材料或遮蔽材料,以減少中子輻射量。

綜上所述,碳化硼陶瓷材料在核電裝置中發揮著重要作用,從核心元件到冷卻系統,再到控制系統等部件,都離不開碳化硼陶瓷材料。 隨著科學技術的不斷發展,碳化硼陶瓷材料的應用將更加廣泛,為核電裝置的先進性、安全性和經濟性提供有力保障。

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