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1.2.3 均匀化:均匀化处理采用双螺旋锥混机

作者:球探体育    来源:网络整理    发布时间:2021-05-27 01:00    浏览量:

按照高温气冷燃料元件基体石墨对天然石墨粉体的要求,开展了浮选、高温 - 化学纯化、颗粒描摹修饰 - 分级、匀称化等方面的家产化制备技能研究,乐成研制出可受节制的、品质均一的、经工艺机能检讨切合技能指标要求的核级天然鳞片石墨粉体,并对影响天然鳞片石墨粉体机能较大的制备工艺技能举办了阐明探讨。

石墨质料因其较高的中子慢化本领、低中子接收截面、精采的耐辐照机能、低热膨胀系数和高热导率 及高温下优异的力学机能等诸多利益,可作为慢化剂、反射层和堆芯布局质料 , 应用在柱状和球床高温气冷堆中 。海表里大量研究事情功效表白 [5-7],高温气冷堆燃料元件的基体石墨原料配方由 64% 天然石墨粉、16% 人造石墨粉及 20% 酚醛树脂黏结剂构成时机能最佳。大量三布局同向性型(TRISO)包覆燃料颗粒与基体石墨匀称殽杂通过一系列工序制备成直径为 50 mm 的芯球,在芯球外层包覆厚度为5 mm 的壳层,最终制备出直径为 60 mm 的球形燃料元件。芯球和壳层均通过准等静压技能压制 [8-10]。在球形燃料元件中,石墨基体质料的浸染主要有:(1) 布局支撑浸染。基体石墨作为包覆燃料颗粒的载体,使其匀称弥散在个中。基体石墨还赋予燃料元件足够的机器强度,使燃料元件可以遭受施加的各类负荷,安详地在堆芯中轮回。(2) 中子慢化浸染。核裂变回响发生的快中子与石墨基体质料打仗,通过与碳原子的碰撞,被慢化为热中子,继承激发链式回响。(3) 导热浸染。核裂变发生的热能需要通过基体石墨向外传导给氦冷却剂,才气被有效操作。基体石墨的导热本领强,可以低落燃料颗粒焦点的温度,提高回响堆的安详性 。天然石墨粉体作为基体石墨的主要原料,也是基体石墨研制的难点,其物理特性、化学特性、工艺机能的不变性直接影响着球形燃料元件的各项机能指标。本研究以鳞片石墨为原料,颠末纯化、颗粒描摹修饰 -分级、匀称化等进程,回收家产化妆备制备出切合高温气冷堆燃料元件所需的核级天然石墨粉体,并阐明主要制备进程对粉体纯度、粒度漫衍、密度、描摹的影响。

1 试验部门

1.1 原料及设备

鳞片石墨,产自内蒙古阿拉善左旗,平均品位(牢靠碳含量)为 5.45%。改造型艾奇逊石墨化炉,LHJ-50 型超细机器毁坏及整形分级机组,双螺旋锥混机,均为家产化设备。南京中湖 SFY-D 型音波振动式筛分粒度仪,TristanII 3020 型比外貌积测试仪,UPYC-1000 型真密度仪,NEXION 电感耦合等离子质谱仪,美国菲达康公司FEG QUANTA 650 型扫描电镜,马尔文激光粒度仪Mastersizer3000。

1.2 试验要领

本研究以先纯化、后颗粒描摹修饰 -

分级工艺蹊径举办,即以天然鳞片石墨为原料,经纯化、颗粒描摹修饰 - 分级、匀称化制备核级天然石墨

粉体。

1.2.1 纯化:核家产中利用的石墨质料对纯度要求较高,需到达核纯级别,核纯是指除了石墨粉的纯度要到达高纯(牢靠碳含量大于便是 99.90%),中子接收截面较大和核回响进程中发生“核回响毒物”的元素含量也要严格节制。此类元素有 Li、B、Cd、Sm、Eu、Gd、Dy、Cl、Rh、Co、Ag、In、Hg 等。用于高温气冷堆球形燃料元件的天然石墨化学指标,见表 1。

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 1.2.3 匀称化:匀称化处理惩罚回收双螺旋锥混机

石墨的提纯要领有浮选法、碱酸法、氢氟酸法、氯化焙烧法、高温法、高温 - 化学联正当等 。阐明各类纯化要领合用范畴及优缺点,并举办方案对等到试验,功效表白,颠末浮选可将鳞片石墨的纯度由天然品位晋升至 93%~95%,再经高温 - 化学联正当举办纯化,可制得满意表 1 要求的石墨粉体。

(1) 浮选:以天然鳞片石墨为原料,以火油为捕收剂,利用起泡剂、调解剂回收通例石墨浮选流程制得 -100 目(-0.15 mm)的天然石墨精粉,纯度为93%~95%。

(2) 高温 - 化学联正当:回收改造型艾奇逊石墨化炉对纯度为 93%~95% 天然石墨精粉举办纯化 [13]。将石墨精粉置于距离氛围的情况中凭据特定的升温曲线升温到 3 000 ℃,使低沸点的杂质解析、气化、倾轧,并在高温石墨化的后期,通入卤素气体 Cl2(或F2)和氟利昂,使得高温提纯进程中挥发点高的物质、与石墨形成固溶体的杂质元素与卤素气体举办化学回响,生成低挥发点的卤化物气体即可到达提纯结果。此要领可不变制得满意表 1 要求的石墨粉体。

1.2.2 颗粒描摹修饰 - 分级:天然石墨粉体颗粒描摹及粒度漫衍对燃料元件的机能影响极大,如密度、热膨胀各向异性、机器强度等都有直接的影响。高温气冷堆燃料元件用天然石墨的粒度指标要求,见表 2。比外貌积要求 4.00~8.00 m2/g,真密度要求≥ 2.24 g/cm3。

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