System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料及其制备方法、可燃毒物芯块技术_技高网

一种MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料及其制备方法、可燃毒物芯块技术

技术编号:40757565 阅读:2 留言:0更新日期:2024-03-25 20:10
本发明专利技术公开一种MgO全稳定ZrO<subgt;2</subgt;基含Gd可燃毒物材料,包括以下化学组成:氧化镁3~6wt%,氧化钆0.5~20wt%,氧化钙0~10wt%,氧化硅0~5wt%,氧化铝0~5wt%,其余为氧化锆。本发明专利技术还公开一种可燃毒物材料芯块以及MgO全稳定ZrO<subgt;2</subgt;基含Gd可燃毒物材料的制备方法。本发明专利技术的可燃毒物材料及可燃毒物芯块稳定性好,成本低,经济性好,并且可抗低温老化,本发明专利技术的方法操作简单,效率高,对环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核工业,具体涉及一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料及其制备方法、可燃毒物芯块。


技术介绍

1、zro2作为中子吸收材料的惰性基体在核反应堆堆芯组件的应用越来越广泛。gd是常用的可燃毒物元素,也作为稳定剂均匀地固溶到zro2材料中并增加材料立方相的稳定性。然而,由于gd的中子俘获面积大,吸收燃料的反应性大,在实际工况条件下,可燃毒物芯块中只需求较少含量的gd2o3,而少量的gd2o3又无法使zro2基体稳定在具有抗辐照损伤性能最好的高对称的立方相结构。

2、美国中子吸收材料标准astm c1066中提到核级zro2芯块中规定,y2o3稳定zro2的成分是14~20wt%(即8~12mol%),就是全立方相稳定zro2,即可以通过掺杂y2o3确保zro2保持全立方相结构,但是,y2o3的原材料价格较高,即存在成本高等问题。并且,y2o3掺杂的zro2材料在低温条件下(100~400℃下)易老化,导致强度降低和结构破坏的问题。此外,尽管y元素的中子吸收截面较低,但是,若以y2o3掺杂的zro2作为可燃毒物材料,由于y元素在材料中的总含量比较大(14~20wt%),导致其可吸收中子总量对核燃料末期的剩余反应性仍可以造成一定的损害,特别是对于一些设计功率小、中子注量低的反应堆,会影响反应堆的经济性。

3、目前,zro2基材料的制备方法常用的是共沉淀法,该方法工艺繁琐、操作复杂、所用的化学试剂种类多用量大,对生产环境或自然环境友好性差。


技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足,提供一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料及其制备方法、可燃毒物芯块,该可燃毒物材料及可燃毒物芯块的稳定性好,成本低,经济性好,并且可抗低温老化,该方法操作简单,效率高,对环境友好。

2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案是:

3、根据本专利技术的一个方面,提供一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料,其包括以下化学组成:

4、氧化镁3~6wt%,氧化钆0.5~20wt%,氧化钙0~10wt%,氧化硅0~5wt%,氧化铝0~5wt%,其余为氧化锆。

5、优选的是,致密度>96%。

6、根据本专利技术的另一个方面,提供一种可燃毒物芯块,其采用以上所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料加工而成。

7、根据本专利技术的又一个方面,提供一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的制备方法,包括:

8、(1)按权利要求1或所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的化学组成将氧化镁、氧化钆、氧化钙、氧化硅、氧化铝、以及氧化锆,以直径为0.5~2mm的氧化锆磨球作为磨介研磨1~5小时,得到浆料;

9、(2)将浆料烘干,过筛,得到中间粉体;

10、(3)将中间粉体预烧一段时间,再以氧化锆磨球作为磨介再次研磨1~5小时,然后喷雾造粒,得到造粒粉;

11、(4)将造粒粉干压预成型,并在一定压力下等静压,得到素坯;

12、(5)将素坯以一定的升温速度加热至烧结温度后保温一段时间,之后,以一定降温速度冷却,得到mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料。

13、优选的是,氧化锆磨球采用核级的无铪氧化锆粉体制成。

14、优选的是,过筛目数为100~400目。

15、优选的是,预烧温度为1000~1300℃,预烧保温时间为0.5~2小时。

16、优选的是,等静压压力为140~400mpa。

17、优选的是,升温速度为1~5℃/min,烧结温度为1400~1550℃,烧结保温时间为1~3小时。

18、优选的是,降温速度为2~5℃/min。

19、有益效果:

20、本专利技术的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料,以gd为可燃毒物元素,并使用mgo来稳定zro2基体,抗压强度高,稳定性好,对核燃料的剩余反应性伤害小,成本低,经济性好,有利于批量化制备,为堆芯相关组件的设计提供一种优选方案。

21、本专利技术的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的制备方法,相比于现有技术,操作简单,效率高,更适合批量化制备,对环境友好,无化学类污染,并且,研磨工艺过程可最大限度地减少杂质铪元素的引入,保证制备的材料符合核级标准。

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【技术保护点】

1.一种MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料,其特征在于,包括以下化学组成:

2.根据权利要求1所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料,其特征在于,致密度>96%。

3.一种可燃毒物芯块,其特征在于,采用权利要求1或2所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料加工而成。

4.一种MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,包括:

5.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,氧化锆磨球采用核级的无铪氧化锆粉体制成。

6.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,过筛目数为100~400目。

7.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,预烧温度为1000~1300℃,预烧保温时间为0.5~2小时。

8.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,等静压压力为140~400MPa。

9.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,升温速度为1~5℃/min,烧结温度为1400~1550℃,烧结保温时间为1~3小时。

10.根据权利要求4所述的MgO全稳定ZrO2基含Gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,降温速度为2~5℃/min。

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【技术特征摘要】

1.一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料,其特征在于,包括以下化学组成:

2.根据权利要求1所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料,其特征在于,致密度>96%。

3.一种可燃毒物芯块,其特征在于,采用权利要求1或2所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料加工而成。

4.一种mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的制备方法,包括:

5.根据权利要求4所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,氧化锆磨球采用核级的无铪氧化锆粉体制成。

6.根据权利要求4所述的mgo全稳定zro2基含gd可燃毒物材料的制备方法,其特征在于,过筛目数...

【专利技术属性】
技术研发人员:江小川齐安舟张兆泉康龙武董浩范武刚王晓姣申腾管靖宇
申请(专利权)人:中国核电工程有限公司
类型:发明
国别省市:

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