1. Sainmhíniú ar Ábhair Núicléacha
Go leathan, is é ábhar núicléach an téarma ginearálta do na hábhair a úsáidtear go heisiach sa tionscal núicléach agus i dtaighde eolaíochta núicléach, lena n-áirítear breosla núicléach agus ábhair innealtóireachta núicléacha, i.e. ábhair bhreosla neamhnúicléacha.
Is iad na hábhair núicléacha is coitianta ná ábhair a úsáidtear i gcodanna éagsúla den imoibrí, ar a dtugtar ábhair imoibritheora freisin. Áirítear ar ábhair imoibritheora breosla núicléach a théann faoi scoilteadh núicléach faoi bhuamáil neodrón, ábhair chumhdaigh do chomhpháirteanna breosla núicléach, fuaraitheoirí, modhnóirí neodrón (modhnóirí), ábhair slat rialaithe a ionsúnn neodróin go láidir, agus ábhair fhrithchaiteacha a chuireann cosc ar sceitheadh neodrón lasmuigh den imoibrí.
2. An gaol comhghaolmhar idir acmhainní cré neamhchoitianta agus acmhainní núicléacha
Is mianra coimhdeachta coitianta é monaisít, ar a dtugtar fosfaicéirít agus fosfaicéirít freisin, i gcarraig thruaillithe aigéadach idirmheánach agus i gcarraig mheiteamorfach. Tá monaisít ar cheann de na príomhmhianraí i méine miotail chré-annamh, agus tá sé le fáil i roinnt carraigeacha dríodair freisin. Dearg donn, buí, uaireanta buí donn, le snasta gréisceach, scoilteadh iomlán, cruas Mohs de 5-5.5, agus domhantarraingt shonrach de 4.9-5.5.
Is é monaisít an príomh-mhianra méine i roinnt taiscí cré neamhchoitianta de chineál placer sa tSín, atá suite den chuid is mó i Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, agus Contae He, Guangxi. Mar sin féin, is minic nach mbíonn tábhacht eacnamaíoch ag baint le heastóscadh acmhainní cré neamhchoitianta de chineál placer. Is minic a bhíonn eilimintí tóiriam frithchaiteacha i gclocha aonair agus is iad príomhfhoinse plútóiniam tráchtála iad freisin.
3. Forbhreathnú ar fheidhmchláir cré neamhchoitianta i gcomhleá núicléach agus i scoilteadh núicléach bunaithe ar anailís lánléargais phaitinne.
Tar éis eochairfhocail na n-eilimintí cuardaigh cré-annamh a leathnú go hiomlán, cuirtear le chéile iad leis na heochracha leathnúcháin agus uimhreacha aicmithe d'eascadh núicléach agus do chomhleá núicléach, agus déantar cuardach orthu i mbunachar sonraí Incopt. Is é an 24 Lúnasa, 2020 dáta an chuardaigh. Fuarthas 4837 paitinn tar éis cumasc teaghlaigh simplí, agus cinneadh 4673 paitinn tar éis laghdú torainn shaorga.
Tá iarratais ar phaitinní cré-annamh i réimse na scoilte núicléiche nó an chomhleá núicléach dáilte i 56 tír/réigiún, agus tá siad dírithe den chuid is mó sa tSeapáin, sa tSín, sna Stáit Aontaithe, sa Ghearmáin agus sa Rúis, etc. Tá líon suntasach paitinní á n-iarratas i bhfoirm PCT, agus tá méadú tagtha ar líon na n-iarratas ar theicneolaíocht phaitinne ón tSín, go háirithe ó 2009 i leith, agus céim fáis thapa á teacht isteach acu, agus tá an tSeapáin, na Stáit Aontaithe agus an Rúis ag leanúint orthu ag leagan amach sa réimse seo le blianta fada (Fíor 1).
Fíor 1 Treocht iarratais paitinní teicneolaíochta a bhaineann le hiarratais cré neamhchoitianta i scoilteadh núicléach agus comhleá núicléach i dtíortha/réigiúin
Is léir ó anailís na dtéamaí teicniúla go ndírítear ar fheidhmchláir cré neamhchoitianta i gcomhleá núicléach agus i scoilteadh núicléach ar eilimintí breosla, scintillators, brathadóirí radaíochta, achtinídí, plasmas, imoibreoirí núicléacha, ábhair sciatha, ionsú neodrón agus treoracha teicniúla eile.
4、 Feidhmchláir Shonracha agus Taighde Paitinne Príomhúil ar Dhúile Cré Neamhchoitianta in Ábhair Núicléacha
Ina measc, tá imoibrithe comhleá núicléach agus scoilteadh núicléach in ábhair núicléacha dian, agus tá na ceanglais maidir le hábhair dian. Faoi láthair, is imoibreoirí scoilteadh núicléach den chuid is mó iad imoibreoirí cumhachta, agus d'fhéadfadh imoibreoirí comhleá a bheith coitianta ar scála mór tar éis 50 bliain. Feidhmiúcré neamhchoitiantaeilimintí in ábhair struchtúracha imoibritheora; I réimsí sonracha ceimiceacha núicléacha, úsáidtear eilimintí cré neamhchoitianta go príomha i slata rialaithe; Ina theannta sin,scaindiamúsáideadh é sa radaicheimic agus sa tionscal núicléach freisin.
(1) Mar nimh inadhainte nó slat rialaithe chun leibhéal neodrón agus staid chriticiúil imoibritheora núicléach a choigeartú
I imoibreoirí cumhachta, bíonn an imoibríocht iarmharach tosaigh i gcroíleacáin nua sách ard i gcoitinne. Go háirithe i gcéimeanna luatha an chéad timthriall athbhreoslaithe, nuair a bhíonn an breosla núicléach go léir sa chroílár nua, is é an imoibríocht atá fágtha an ceann is airde. Ag an bpointe seo, dá mbeadh níos mó slata rialaithe ag brath go hiomlán ar shlata rialaithe a mhéadú chun cúiteamh a dhéanamh as an imoibríocht iarmharach, bheadh níos mó slata rialaithe ann. Freagraíonn gach slat rialaithe (nó beart slata) do thabhairt isteach meicníocht tiomána casta. Ar thaobh amháin, méadaíonn sé seo costais, agus ar an taobh eile, is féidir le poill a oscailt i gceann an tsoithigh brú laghdú ar neart struchtúrach a bheith mar thoradh air. Ní hamháin go bhfuil sé neamheacnamaíoch, ach ní cheadaítear méid áirithe tréscaoilteachta agus neart struchtúrach a bheith ar cheann an tsoithigh brú. Mar sin féin, gan na slata rialaithe a mhéadú, is gá tiúchan na dtocsainí cúitimh cheimiceacha (amhail aigéad bórach) a mhéadú chun cúiteamh a dhéanamh as an imoibríocht atá fágtha. Sa chás seo, is furasta don tiúchan bóróin an tairseach a shárú, agus beidh comhéifeacht teochta an mhodhnóra dearfach.
Chun na fadhbanna thuasluaite a sheachaint, is féidir meascán de thocsainí inadhainte, slata rialaithe, agus rialú cúitimh cheimiceach a úsáid go ginearálta le haghaidh rialaithe.
(2) Mar dhopán chun feidhmíocht ábhar struchtúrach imoibritheora a fheabhsú
Éilíonn imoibreoirí go mbeadh leibhéal áirithe neart, friotaíocht creimeadh, agus cobhsaíocht theirmeach ag comhpháirteanna struchtúracha agus eilimintí breosla, agus cosc a chur ar tháirgí scoilte dul isteach sa fhuaraitheoir ag an am céanna.
1) Cruach cré neamhchoitianta
Bíonn dálaí fisiceacha agus ceimiceacha foircneacha ag an imoibreoir núicléach, agus bíonn ceanglais arda ag gach comhpháirt den imoibreoir maidir leis an cruach speisialta a úsáidtear. Bíonn éifeachtaí modhnúcháin speisialta ag dúile cré neamhchoitianta ar chruach, lena n-áirítear íonú, meiteamorfacht, micrea-chóimhiotalú, agus feabhas a chur ar fhriotaíocht creimeadh den chuid is mó. Úsáidtear cruach ina bhfuil cré neamhchoitianta go forleathan in imoibreoirí núicléacha freisin.
① Éifeacht íonúcháin: Léirigh taighde atá ann cheana go mbíonn éifeacht mhaith íonúcháin ag créanna neamhchoitianta ar chruach leáite ag teochtaí arda. Tá sé seo amhlaidh toisc gur féidir le créanna neamhchoitianta imoibriú le heilimintí díobhálacha amhail ocsaigin agus sulfair sa chruach leáite chun comhdhúile ardteochta a ghiniúint. Is féidir na comhdhúile ardteochta a dheascadh agus a scaoileadh i bhfoirm cuimsithe sula gcomhdhlúthaíonn an cruach leáite, rud a laghdaíonn an cion eisíontas sa chruach leáite.
② Meiteamorfacht: ar an láimh eile, is féidir na hocsaídí, na sulfaídí nó na hocsasulfídí a ghintear trí imoibriú cré neamhchoitianta sa chruach leáite le heilimintí díobhálacha amhail ocsaigin agus sulfar a choinneáil go páirteach sa chruach leáite agus a bheith ina n-ionchlúdaigh de chruach a bhfuil pointe leá ard aige. Is féidir na hionchlúdaigh seo a úsáid mar ionaid núicléaithe ilghnéitheacha le linn sholadú na cruach leáite, rud a fheabhsaíonn cruth agus struchtúr na cruach.
③ Micreachóimhiotalú: má mhéadaítear an méid cré neamhchoitianta a chuirtear leis a thuilleadh, déanfar an cré neamhchoitianta atá fágtha a thuaslagadh sa chruach tar éis an íonúcháin agus an mheiteamorfóis thuas a chríochnú. Ós rud é go bhfuil ga adamhach cré neamhchoitianta níos mó ná ga adamhach iarainn, tá gníomhaíocht dhromchla níos airde ag cré neamhchoitianta. Le linn phróiseas soladaithe cruach leáite, déantar dúile cré neamhchoitianta a shaibhriú ag teorainn an ghráin, rud a fhéadann deighilt dúile eisíontas ag teorainn an ghráin a laghdú níos fearr, rud a neartaíonn an tuaslagán soladach agus a imríonn ról an mhicreachóimhiotail. Ar an láimh eile, mar gheall ar shaintréithe stórála hidrigine cré neamhchoitianta, is féidir leo hidrigin a ionsú sa chruach, rud a fheabhsaíonn feiniméan briosctha hidrigine cruach go héifeachtach.
④ Friotaíocht creimeadh a fheabhsú: Is féidir le cur leis na dúile cré neamhchoitianta friotaíocht creimeadh cruach a fheabhsú freisin. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil acmhainneacht féinchreimthe níos airde ag créanna neamhchoitianta ná cruach dhosmálta. Dá bhrí sin, is féidir le cur leis na dúile cré neamhchoitianta acmhainneacht féinchreimthe cruach dhosmálta a mhéadú, rud a fheabhsaíonn cobhsaíocht cruach i meáin chreimneacha.
2). Staidéar Paitinne Príomhúil
Príomhphaitinn: paitinn aireagáin cruach ísealghníomhachtaithe neartaithe le scaipeadh ocsaíde agus a modh ullmhúcháin ag Institiúid na Miotal, Acadamh Eolaíochtaí na Síne
Achoimre ar an bpaitinn: Cuirtear cruach ísealghníomhachtaithe neartaithe le scaipeadh ocsaíde ar fáil atá oiriúnach d'imoibreoirí comhleá agus a modh ullmhúcháin, arb iad is sainairíonna go bhfuil céatadán na n-eilimintí cóimhiotail i mais iomlán na cruach ísealghníomhachtaithe: is é an maitrís Fe, 0.08% ≤ C ≤ 0.15%, 8.0% ≤ Cr ≤ 10.0%, 1.1% ≤ W ≤ 1.55%, 0.1% ≤ V ≤ 0.3%, 0.03% ≤ Ta ≤ 0.2%, 0.1 ≤ Mn ≤ 0.6%, agus 0.05% ≤ Y2O3 ≤ 0.5%.
Próiseas déantúsaíochta: leá cóimhiotail mháthair Fe-Cr-WV-Ta-Mn, adamhú púdair, muilleoireacht liathróide ardfhuinnimh an chóimhiotail mháthair agusNanacáithnín Y2O3púdar measctha, eastóscadh clúdaigh púdair, múnlú soladaithe, rolladh te, agus cóireáil teasa.
Modh breise cré neamhchoitianta: Cuir nanoscála leisY2O3cáithníní leis an bpúdar adamhaithe cóimhiotail tuismitheora le haghaidh muilleoireacht liathróide ard-fhuinnimh, agus an meán muilleoireachta liathróide ina liathróidí cruach crua measctha Φ 6 agus Φ 10, le hatmaisféar muilleoireachta liathróide de ghás argóin 99.99%, cóimheas maise ábhar liathróide de (8-10): 1, am muilleoireachta liathróide de 40-70 uair an chloig, agus luas rothlach de 350-500 r/nóim.
3). Úsáidte chun ábhair chosanta radaíochta neodrón a dhéanamh
① Prionsabal na cosanta radaíochta neodrón
Is comhpháirteanna de núicléis adamhacha iad neodróin, le mais statach de 1.675 × 10⁻⁶⁶ kg, arb ionann é agus 1838 uair an mhais leictreonaigh. Tá a gha thart ar 0.8 × 10⁻⁶ ...
Le forbairt thapa na fuinnimh núicléiche agus theicneolaíocht imoibritheora núicléiche, tá níos mó agus níos mó airde á tabhairt ar shábháilteacht radaíochta núicléiche agus ar chosaint radaíochta núicléiche. Chun cosaint radaíochta a neartú d’oibreoirí atá ag gabháil do chothabháil trealaimh radaíochta agus tarrtháil timpistí le fada an lá, tá tábhacht eolaíoch agus luach eacnamaíoch mór ag baint le comhchodanna sciath éadroma a fhorbairt le haghaidh éadaí cosanta. Is í radaíocht neodrón an chuid is tábhachtaí de radaíocht imoibritheora núicléiche. Go ginearálta, tá an chuid is mó de na neodróin a bhíonn i dteagmháil dhíreach le daoine moillithe síos go neodróin ísealfhuinnimh tar éis éifeacht sciath neodrón na n-ábhar struchtúracha taobh istigh den imoibritheoir núicléach. Imbhuailfidh neodróin ísealfhuinnimh le núicléis a bhfuil uimhir adamhach níos ísle acu go leaisteach agus leanfaidh siad de bheith maolaithe. Déanfaidh eilimintí a bhfuil trasghearrthacha ionsúcháin neodrón níos mó acu na neodróin theirmeacha maolaithe a ionsú, agus ar deireadh bainfear sciath neodrón amach.
② Staidéar Paitinne Príomhúil
Airíonna hibrideacha scagacha agus orgánacha-neamhorgánachaeilimint chré neamhchoitiantagadoliniamMéadaíonn ábhair chnámharlaigh orgánacha miotail-bhunaithe a gcomhoiriúnacht le poileitiléin, rud a chuireann chun cinn go bhfuil cion gadoliniam agus scaipeadh gadoliniam níos airde ag na hábhair chomhchodacha sintéisithe. Beidh tionchar díreach ag an cion agus an scaipeadh ard gadoliniam ar fheidhmíocht sciath neodrón na n-ábhar comhchodach.
Príomhphaitinn: Institiúid Eolaíochta Ábhar Hefei, Acadamh Eolaíochtaí na Síne, paitinn aireagáin d'ábhar sciath ilchodach creatlaí orgánach bunaithe ar ghaidoliniam agus a mhodh ullmhúcháin
Achoimre ar an bPaitinn: Is ábhar ilchodach é ábhar sciath ilchodach cnámharlaigh orgánach miotail bunaithe ar ghaidolíniam a fhoirmítear trí mheascadhgadoliniamábhar cnámharlaigh orgánaigh miotail bunaithe ar phoileitiléin i gcóimheas meáchain 2:1:10 agus é a fhoirmiú trí ghalú tuaslagóra nó brú te. Tá cobhsaíocht theirmeach ard agus cumas sciath neodrón teirmeach ag ábhair sciath ilchodacha cnámharlaigh orgánaigh miotail bunaithe ar ghaidolíniam.
Próiseas déantúsaíochta: roghnú éagsúlamiotal gadoliniamsalainn agus ligand orgánacha chun cineálacha éagsúla ábhar cnámharlaigh orgánach miotail bunaithe ar ghaidoliniam a ullmhú agus a shintéisiú, iad a ní le móilíní beaga meatánóil, eatánóil, nó uisce trí lártheifneoiriú, agus iad a ghníomhachtú ag teocht ard faoi choinníollacha folúis chun na hamhábhair neamh-imoibrithe atá fágtha i bpiocháin na n-ábhar cnámharlaigh orgánach miotail bunaithe ar ghaidoliniam a bhaint go hiomlán; Déantar an t-ábhar cnámharlaigh orgánaimiotalach bunaithe ar ghaidoliniam a ullmhaítear i gcéim a mheascadh le lóisín poileitiléine ag luas ard, nó go ultrasonaic, nó déantar an t-ábhar cnámharlaigh orgánaimiotalach bunaithe ar ghaidoliniam a ullmhaítear i gcéim a chumasc leá le poileitiléin meáchan móilíneach ultra-ard ag teocht ard go dtí go mbeidh sé measctha go hiomlán; Cuir an meascán ábhair chnámharlaigh orgánaigh miotail bunaithe ar ghaidoliniam/poileitiléine atá measctha go haonfhoirmeach sa mhúnla, agus faigh an t-ábhar sciatha ilchodach cnámharlaigh orgánaigh miotail bunaithe ar ghaidoliniam atá foirmithe trí thriomú chun galú tuaslagóra nó brú te a chur chun cinn; Tá friotaíocht teasa, airíonna meicniúla, agus cumas sciatha neodrón teirmeach níos fearr feabhsaithe go suntasach ag an ábhar sciatha ilchodach cnámharlaigh orgánach miotail bunaithe ar ghaidoliniam ullmhaithe i gcomparáid le hábhair poileitiléine íona.
Modh breise cré neamhchoitianta: polaiméir chomhordaithe criostalach scagach Gd2 (BHC) (H2O)6, Gd (BTC) (H2O)4 nó Gd (BDC)1.5 (H2O)2 ina bhfuil gadoliniam, a fhaightear trí pholaiméiriú comhordaitheGd (NO3) 3 • 6H2O nó GdCl3 • 6H2Oagus ligand carbocsaileáite orgánach; Is é 50nm-2 μ m méid ábhar cnámharlaigh orgánaigh miotail bunaithe ar ghaidolóiniam; tá moirfeolaíochtaí éagsúla ag ábhair chnámharlaigh orgánacha miotail bunaithe ar ghaidolóiniam, lena n-áirítear cruthanna gráinneacha, slat-chruthacha, nó snáthaid-chruthacha.
(4) FeidhmiúScaindiami radaicheimic agus sa tionscal núicléach
Tá dea-chobhsaíocht theirmeach agus feidhmíocht láidir ionsúcháin fluairín ag miotal scaindiam, rud a fhágann gur ábhar fíor-riachtanach é sa tionscal fuinnimh adamhach.
Príomhphaitinn: Institiúid Ábhair Eitlíochta Forbartha Aerospáis na Síne i mBéising, paitinn aireagáin le haghaidh cóimhiotal alúmanaim since maignéisiam scaindiam agus a mhodh ullmhúcháin
Achoimre phaitinne: Alúmanam sincecóimhiotal maignéisiam scaindiamagus a mhodh ullmhúcháin. Is iad seo a leanas comhdhéanamh ceimiceach agus céatadán meáchain an chóimhiotail alúmanaim since maignéisiam scaindiam: Mg 1.0% -2.4%, Zn 3.5% -5.5%, Sc 0.04% -0.50%, Zr 0.04% -0.35%, eisíontais Cu ≤ 0.2%, Si ≤ 0.35%, Fe ≤ 0.4%, eisíontais eile aonair ≤ 0.05%, eisíontais eile san iomlán ≤ 0.15%, agus is é Al an méid atá fágtha. Tá micreastruchtúr an ábhair chóimhiotail alúmanaim since maignéisiam scaindiam seo aonfhoirmeach agus tá a fheidhmíocht cobhsaí, le neart teanntachta deiridh os cionn 400MPa, neart toraidh os cionn 350MPa, agus neart teanntachta os cionn 370MPa le haghaidh hailt táthaithe. Is féidir na táirgí ábhair a úsáid mar eilimintí struchtúracha san aeraspás, sa tionscal núicléach, san iompar, in earraí spóirt, in airm agus i réimsí eile.
Próiseas monaraíochta: Céim 1, comhábhair de réir chomhdhéanamh an chóimhiotail thuas; Céim 2: Leáigh san fhoirnéis leáite ag teocht 700 ℃ ~ 780 ℃; Céim 3: Scag an leacht miotail leáite go hiomlán, agus coinnigh teocht an mhiotail laistigh den raon 700 ℃ ~ 750 ℃ le linn scagtha; Céim 4: Tar éis scagtha, ba chóir ligean dó seasamh go hiomlán; Céim 5: Tar éis seasamh go hiomlán, tosaigh ag réitigh, coinnigh teocht an fhoirnéise laistigh den raon 690 ℃ ~ 730 ℃, agus is é 15-200mm / nóiméad an luas réitigh; Céim 6: Déan cóireáil annealing homaiginithe ar an ingot cóimhiotail san fhoirnéis téimh, le teocht homaiginithe de 400 ℃ ~ 470 ℃; Céim 7: Scail an ingot homaiginithe agus déan easbhrú te chun próifílí a tháirgeadh le tiús balla os cionn 2.0mm. Le linn an phróisis easbhrúite, ba chóir an billet a choinneáil ag teocht 350 ℃ go 410 ℃; Céim 8: Brúigh an phróifíl le haghaidh cóireála múchta tuaslagáin, le teocht an tuaslagáin de 460-480 ℃; Céim 9: Tar éis 72 uair an chloig de mhúchadh tuaslagáin sholadaigh, cuir an t-aosú fórsa láimhe i bhfeidhm. Is é an córas aosaithe fórsa láimhe: 90~110 ℃/24 uair an chloig+170~180 ℃/5 uair an chloig, nó 90~110 ℃/24 uair an chloig+145~155 ℃/10 uair an chloig.
5、 Achoimre Taighde
Tríd is tríd, úsáidtear créanna neamhchoitianta go forleathan i gcomhleá núicléach agus i scoilteadh núicléach, agus tá go leor leagan amach paitinne acu i dtreonna teicniúla ar nós spreagadh X-gha, foirmiú plasma, imoibritheoir uisce éadrom, trasúráiniam, púdar úráinile agus ocsaíde. Maidir le hábhair imoibrithe, is féidir créanna neamhchoitianta a úsáid mar ábhair struchtúracha imoibrithe agus ábhair inslithe ceirmeacha gaolmhara, ábhair rialaithe agus ábhair chosanta radaíochta neodrón.
Am an phoist: 26 Bealtaine 2023