1 、 Përkufizimi i materialeve bërthamore
Në një kuptim të gjerë, materiali bërthamor është termi i përgjithshëm për materialet e përdorura ekskluzivisht në industrinë bërthamore dhe hulumtimin shkencor bërthamor, përfshirë karburantin bërthamor dhe materialet inxhinierike bërthamore, d.m.th. materiale jo bërthamore.
Materialet bërthamore të referuara kryesisht i referohen materialeve të përdorura në pjesë të ndryshme të reaktorit, të njohura gjithashtu si materiale të reaktorit. Materialet e reaktorit përfshijnë karburantin bërthamor që i nënshtrohet ndarjes bërthamore nën bombardimin e neutroneve, materiale veshjeje për përbërësit e karburantit bërthamor, ftohësit, moderatorët e neutronit (moderatorët), materialet e kontrollit të kontrollit që thithin fuqimisht neutronet, dhe materialet reflektuese që parandalojnë rrjedhjen e neutronit jashtë reaktorit.
2 、 CO Marrëdhënia e shoqëruar midis burimeve të rralla të tokës dhe burimeve bërthamore
Monaziti, i quajtur edhe fosfocerite dhe fosfocerite, është një mineral aksesor i zakonshëm në shkëmbin e ndezur të acidit të ndërmjetëm dhe shkëmbin metamorfik. Monaziti është një nga mineralet kryesore të xehes metalike të rrallë të tokës, dhe gjithashtu ekziston në disa shkëmbë sedimentar. E kuqe e kuqe, e verdhë, nganjëherë kafe e verdhë, me një shkëlqim të yndyrshëm, copëtim të plotë, ngurtësi Mohs prej 5-5.5, dhe një gravitet specifik prej 4.9-5.5.
Minerali kryesor i mineraleve të disa depozitave të rralla të tokës në Kinë është monazite, e vendosur kryesisht në Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, dhe ai qark, Guangxi. Sidoqoftë, nxjerrja e burimeve të rralla të tokës së tipit placer shpesh nuk ka domethënie ekonomike. Gurët e vetmuar shpesh përmbajnë elemente refleksive të toriumit dhe janë gjithashtu burimi kryesor i plutoniumit tregtar.
3 、 Përmbledhje e aplikimit të rrallë të Tokës në shkrirjen bërthamore dhe ndarjen bërthamore bazuar në analizën panoramike të patentës
Pasi që fjalët kyçe të elementeve të rrallë të kërkimit të Tokës të zgjerohen plotësisht, ato kombinohen me çelësat e zgjerimit dhe numrin e klasifikimit të ndarjes bërthamore dhe shkrirjes bërthamore, dhe kërkohen në bazën e të dhënave Incopt. Data e kërkimit është 24 gusht 2020. 4837 Patenta u morën pas bashkimit të thjeshtë të familjes, dhe 4673 patenta u përcaktuan pas uljes së zhurmës artificiale.
Aplikimet e rralla të patentave të tokës në fushën e ndarjes bërthamore ose shkrirjes bërthamore shpërndahen në 56 vende/rajone, kryesisht të përqendruara në Japoni, Kinë, Shtetet e Bashkuara, Gjermani dhe Rusi, etj. Një numër i konsiderueshëm i patentave janë aplikuar në formën e PCT, nga të cilat aplikimet e patentave kineze kanë qenë në rritje, duke u rritur, veçanërisht që nga viti 2009, duke hyrë në një fazë të shpejtë të rritjes, dhe Japonia, Shtetet e Bashkuara dhe Rusia kanë vazhduar në këtë Fushë të Vazhdueshme në këtë Field në këtë Field Ches 1).
Figura 1 Trendi i aplikimit të patentave të teknologjisë në lidhje me aplikimin e rrallë të Tokës në ndarjen bërthamore bërthamore dhe shkrirjen bërthamore në vendet/rajonet
Nga analiza e temave teknike mund të shihet se aplikimi i tokës së rrallë në shkrirjen bërthamore dhe ndarjen bërthamore përqendrohet në elementët e karburantit, scintillators, detektorët e rrezatimit, aktinidet, plazmat, reaktorët bërthamorë, materialet mbrojtëse, thithjen e neutronit dhe drejtimet e tjera teknike.
4 、 Aplikime specifike dhe hulumtim kyç i patentave të elementeve të rrallë të tokës në materialet bërthamore
Midis tyre, fuzioni bërthamor dhe reaksionet e ndarjes bërthamore në materialet bërthamore janë intensive, dhe kërkesat për materialet janë të rrepta. Aktualisht, reaktorët e energjisë janë kryesisht reaktorë të ndarjes bërthamore, dhe reaktorët e shkrirjes mund të popullarizohen në një shkallë të gjerë pas 50 vjetësh. Zbatimi itokë e rrallëelemente në materialet strukturore të reaktorit; Në fushat kimike specifike bërthamore, elementët e rrallë të Tokës përdoren kryesisht në shufrat e kontrollit; Përveç kësaj,skandiumështë përdorur gjithashtu në radiokimi dhe industrinë bërthamore.
（1） si helm i djegshëm ose shufra kontrolli për të rregulluar nivelin e neutronit dhe gjendjen kritike të reaktorit bërthamor
Në reaktorët e energjisë, reaktiviteti fillestar i mbetur i bërthamave të reja është përgjithësisht relativisht i lartë. Sidomos në fazat e hershme të ciklit të parë të karburantit, kur të gjithë karburantin bërthamor në thelb është i ri, reaktiviteti i mbetur është më i larti. Në këtë pikë, duke u mbështetur vetëm në rritjen e shufrave të kontrollit për të kompensuar reaktivitetin e mbetur do të prezantonte më shumë shufra kontrolli. Do shufër kontrolli (ose pako shufër) korrespondon me futjen e një mekanizmi kompleks të drejtimit. Nga njëra anë, kjo rrit kostot, dhe nga ana tjetër, hapja e vrimave në kokën e enëve të presionit mund të çojë në një ulje të forcës strukturore. Jo vetëm që është joekonomike, por gjithashtu nuk lejohet të ketë një sasi të caktuar të porozitetit dhe forcës strukturore në kokën e enëve të presionit. Sidoqoftë, pa rritur shufrat e kontrollit, është e nevojshme të rritet përqendrimi i toksinave kimike kompensuese (siç është acidi borik) për të kompensuar reaktivitetin e mbetur. Në këtë rast, është e lehtë për përqendrimin e Borit të tejkalojë pragun, dhe koeficienti i temperaturës së moderatorit do të bëhet pozitiv.
Për të shmangur problemet e lartpërmendura, një kombinim i toksinave të djegshme, shufrave të kontrollit dhe kontrollit të kompensimit kimik mund të përdoret përgjithësisht për kontroll.
（2） si një dopant për të rritur performancën e materialeve strukturore të reaktorit
Reaktorët kërkojnë përbërës strukturorë dhe elementë të karburantit që të kenë një nivel të caktuar të forcës, rezistencën ndaj korrozionit dhe stabilitetin e lartë termik, duke parandaluar gjithashtu produktet e ndarjes nga hyrja në ftohës.
1). RREGULLA E Tokës
Reaktori bërthamor ka kushte ekstreme fizike dhe kimike, dhe secila përbërës i reaktorit gjithashtu ka kërkesa të larta për çelikun special të përdorur. Elementet e rralla të tokës kanë efekte të veçanta modifikimi në çelik, kryesisht duke përfshirë pastrimin, metamorfizmin, mikroalloying dhe përmirësimin e rezistencës ndaj korrozionit. Steelikë të rrallë që përmbajnë tokë përdoren gjithashtu gjerësisht në reaktorët bërthamorë.
Effect Efekti i pastrimit: Hulumtimi ekzistues ka treguar që tokat e rralla kanë një efekt të mirë pastrimi në çelikun e shkrirë në temperatura të larta. Kjo për shkak se tokat e rralla mund të reagojnë me elementë të dëmshëm si oksigjeni dhe squfuri në çelikun e shkrirë për të gjeneruar komponime me temperaturë të lartë. Përbërjet me temperaturë të lartë mund të precipitohen dhe shkarkohen në formën e përfshirjeve para kondensave të shkrirë të çelikut, duke zvogëluar kështu përmbajtjen e papastërtisë në çelikun e shkrirë.
② Metamorfizmi: Nga ana tjetër, oksidet, sulfidet ose oksulfidet e krijuara nga reagimi i tokës së rrallë në çelikun e shkrirë me elementë të dëmshëm si oksigjeni dhe squfuri mund të mbahen pjesërisht në çelikun e shkrirë dhe të bëhen përfshirje të çelikut me pikë të lartë shkrirjeje. Këto përfshirje mund të përdoren si qendra heterogjene të bërthamës gjatë ngurtësimit të çelikut të shkrirë, duke përmirësuar kështu formën dhe strukturën e çelikut.
③ Mikroalloying: Nëse shtimi i tokës së rrallë rritet më tej, toka e mbetur e rrallë do të shpërndahet në çelik pasi të përfundojë pastrimi i mësipërm dhe metamorfizmi. Meqenëse rrezja atomike e tokës së rrallë është më e madhe se ajo e atomit të hekurit, toka e rrallë ka aktivitet më të lartë sipërfaqësor. Gjatë procesit të solidifikimit të çelikut të shkrirë, elementët e rrallë të tokës janë pasuruar në kufirin e grurit, të cilat mund të zvogëlojnë më mirë ndarjen e elementeve të papastërtisë në kufirin e grurit, duke forcuar kështu zgjidhjen e fortë dhe duke luajtur rolin e mikroalloying. Nga ana tjetër, për shkak të karakteristikave të ruajtjes së hidrogjenit të tokave të rralla, ato mund të thithin hidrogjenin në çelik, duke përmirësuar kështu në mënyrë efektive fenomenin e përqafimit të hidrogjenit të çelikut.
④ Përmirësimi i rezistencës ndaj korrozionit: Shtimi i elementeve të rrallë të Tokës gjithashtu mund të përmirësojë rezistencën ndaj korrozionit të çelikut. Kjo për shkak se tokat e rralla kanë një potencial më të lartë të korrozionit sesa çeliku inox. Prandaj, shtimi i tokave të rralla mund të rrisë potencialin vetë -korrozion të çelikut të pandryshkshëm, duke përmirësuar kështu stabilitetin e çelikut në mediat gërryese.
2). Studimi kryesor i patentave
Patenta kryesore: Patenta e shpikjes së një shpërndarjeje të oksidit forcoi çelikun e aktivizimit të ulët dhe metodën e tij të përgatitjes nga Instituti i Metaleve, Akademia e Shkencave Kineze
Patent abstract: Provided is an oxide dispersion strengthened low activation steel suitable for fusion reactors and its preparation method, characterized in that the percentage of alloy elements in the total mass of the low activation steel is: the matrix is 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%, dhe 0.05%≤ Y2O3 ≤ 0.5%.
Procesi i prodhimit: Fe-CR-WV-Ta-Mn Aliazh i Nënës, Atomizimi i pluhurit, bluarja e topit me energji të lartë të aliazhit të nënës dheNanopartikul y2O3Pluhuri i përzier, nxjerrja e mbështjelljes së pluhurit, formimi i solidifikimit, rrotullimi i nxehtë dhe trajtimi i nxehtësisë.
Metoda e rrallë e shtimit të tokës: Shtoni nanoskalënY2O3Grimcat në aliazhin e prindërve pluhur atomizues të atomizuar për bluarjen e topit me energji të lartë, me mediumin e mullirit të topit duke qenë φ 6 dhe φ 10 topa të përzier çeliku të ngurtë, me një atmosferë mulliri topi prej 99,99% gaz argon, një raport i masës së materialit të topit prej (8-10): 1, një kohë mulliri topi prej 40-70 orë, dhe një shpejtësi rrotulluese prej 350-500 r/min.
3）.
① Parimi i mbrojtjes nga rrezatimi neutron
Neutronet janë përbërës të bërthamave atomike, me një masë statike prej 1.675 × 10-27kg, që është 1838 herë më shumë se masa elektronike. Rrezja e saj është afërsisht 0.8 × 10-15m, e ngjashme në madhësi me një proton, i ngjashëm me rrezet γ janë po aq të pa ngarkuara. Kur neutronet bashkëveprojnë me lëndën, ata kryesisht bashkëveprojnë me forcat bërthamore brenda bërthamës dhe nuk bashkëveprojnë me elektronet në guaskën e jashtme.
Me zhvillimin e shpejtë të energjisë bërthamore dhe teknologjisë së reaktorit bërthamor, gjithnjë e më shumë vëmendje i është kushtuar sigurisë së rrezatimit bërthamor dhe mbrojtjes së rrezatimit bërthamor. Për të forcuar mbrojtjen e rrezatimit për operatorët që janë angazhuar në mirëmbajtjen e pajisjeve rrezatuese dhe shpëtimin e aksidenteve për një kohë të gjatë, është me rëndësi të madhe shkencore dhe vlerë ekonomike për të zhvilluar kompozime të lehta mbrojtëse për veshje mbrojtëse. Rrezatimi i neutronit është pjesa më e rëndësishme e rrezatimit të reaktorit bërthamor. Në përgjithësi, shumica e neutroneve në kontakt të drejtpërdrejtë me qeniet njerëzore janë ngadalësuar në neutrone me energji të ulët pas efektit mbrojtës të neutronit të materialeve strukturore brenda reaktorit bërthamor. Neutronet me energji të ulët do të përplasen me bërthamat me numër atomik më të ulët në mënyrë elastike dhe do të vazhdojnë të moderohen. Neutronet termike të moderuara do të përthithen nga elementë me seksione kryq të thithjes më të madhe të neutronit, dhe në fund do të arrihet mbrojtja e neutronit.
Study Studimi Kryesor i Patentave
Karakteristikat hibride poroze dhe organike-inorganike tëElement i rrallë i tokësgadoliniumMaterialet e skeletit organik me bazë metalike rrisin pajtueshmërinë e tyre me polietilenin, duke promovuar materialet e përbëra të sintetizuara për të pasur përmbajtje më të lartë të gadolinium dhe shpërndarje të gadolinium. Përmbajtja dhe shpërndarja e lartë e gadoliniumit do të ndikojë drejtpërdrejt në performancën mbrojtëse neutrale të materialeve të përbëra.
Patenta kryesore: Instituti i Shkencave të Materialeve Hefei, Akademia e Shkencave Kineze, Patenta e Shpikjes së një Materiali të Mbrojtjes së Përbërjes Organike të Bazuar në Gadolinium dhe Metoda e Përgatitjes së tij dhe Metoda e Përgatitjes së tij
Abstrakt për patentë: Gadolinium me bazë metalike skeletore organike e përbërë Materiali i përbërë është një material i përbërë i formuar nga përzierjagadoliniumMaterial skeletor organik me bazë metalike me polietilen në një raport peshe prej 2: 1: 10 dhe duke e formuar atë përmes avullimit të tretësit ose presionit të nxehtë. Materialet mbrojtëse të kompozitit të skeletit organik të bazuar në gadolinium kanë stabilitet të lartë termik dhe aftësi mbrojtëse neutron termik.
Procesi i prodhimit: Zgjedhja e ndryshmemetal me gadoliniumkripëra dhe ligandë organikë për të përgatitur dhe sintetizuar lloje të ndryshme të materialeve skeletore organike të bazuara në gadolinium, duke i larë ato me molekula të vogla të metanolit, etanolit, ose ujit me anë të centrifugimit, dhe duke i aktivizuar ato në temperaturë të lartë në kushte vakumi për të hequr plotësisht lëndët e para të parregulluara në portet e Gadolinium Metal Metals Skeletson; Materiali i skeletit organometallik i bazuar në gadolinium i përgatitur në hap është nxitur me locion polietileni me një shpejtësi të lartë, ose ultrasonikisht, ose materiali skeletor organometalik i bazuar në gadolinium i përgatitur në hap është shkrirë me me peshë ultra të lartë polietileni në temperaturë të lartë deri sa të përzihet plotësisht; Vendosni materialin skeletor të skeletit/polietilenit të bazuar në mënyrë të njëtrajtshme Gadolinium në myk, dhe merrni materialin e përbërë të skeletit organik të formuar me bazë Gadolinium, duke u tharë për të promovuar avullimin e tretës ose shtypjen e nxehtë; Materiali mbrojtës i përbërë nga skeleti organik i përbërë nga skeleti organik me bazë gadolinium ka përmirësuar ndjeshëm rezistencën e nxehtësisë, vetitë mekanike dhe aftësinë e mbrojtjes së neutronit termik superior në krahasim me materialet e pastra polietileni.
Mënyra e rrallë e shtimit të tokës: GD2 (BHC) (H2O) 6, GD (BTC) (H2O) 4 ose GD (BDC) 1.5 (H2O) 2 polimer i koordinimit kristalor poroz që përmban gadolinium, i cili merret nga polimerizimi i koordinimit tëGd (NO3) 3 • 6H2O ose GDCL3 • 6H2Odhe ligand organik karboksilate; Madhësia e materialit skeletor organik të bazuar në gadolinium është 50nm-2 μ M ； Materialet skeletore organike të bazuara në gadolinium kanë morfologji të ndryshme, duke përfshirë forma kokrrizore, në formë shufre ose në formë gjilpërash.
（4） Aplikimi iSkandiumnë Radiokimi dhe industrinë bërthamore
Metali skandium ka një stabilitet të mirë termik dhe performancë të fortë të thithjes së fluorit, duke e bërë atë një material të domosdoshëm në industrinë e energjisë atomike.
Patenta kryesore: Instituti i Materialeve Aeronautike për Zhvillimin e Hapësirës Aerospace, Patenta e Shpikjes për një aliazh të Magnezit të Zinkut të Aluminit dhe metodën e tij të përgatitjes
Abstrakt për patentë: Një zink aluminialiazh skandium i magnezitdhe metodën e tij të përgatitjes. The chemical composition and weight percentage of the aluminum zinc magnesium scandium alloy are: Mg 1.0% -2.4%, Zn 3.5% -5.5%, Sc 0.04% -0.50%, Zr 0.04% -0.35%, impurities Cu ≤ 0.2%, Si ≤ 0.35%, Fe ≤ 0.4%, other impurities single ≤ 0.05%, other impurities total ≤ 0.15%, dhe shuma e mbetur është Al. Mikrostruktura e këtij materiali të aliazhit të skanimit të magnezit të zinkut të aluminit është i njëtrajtshëm dhe performanca e tij është e qëndrueshme, me një forcë përfundimtare tërheqëse prej mbi 400MPA, një forcë e rendimentit prej mbi 350MPa, dhe një forcë tërheqëse prej mbi 370MPa për nyjet e salduara. Produktet materiale mund të përdoren si elementë strukturorë në hapësirën ajrore, industrinë bërthamore, transportin, mallrat sportive, armët dhe fushat e tjera.
Procesi i prodhimit: Hapi 1, përbërësi sipas përbërjes së mësipërme të aliazhit; Hapi 2: Shkrihet në furrën e shkrirjes në një temperaturë prej 700 ℃ 780 ℃; Hapi 3: Përsosni lëngun metalik të shkrirë plotësisht dhe ruajeni temperaturën e metaleve brenda intervalit prej 700 ℃ 750 ℃ gjatë rafinimit; Hapi 4: Pas rafinimit, duhet të lejohet plotësisht të qëndrojë i qetë; Hapi 5: Pas qëndrimit të plotë, filloni të hedhni, mirëmbani temperaturën e furrës brenda intervalit prej 690 ℃ 730 ℃, dhe shpejtësia e hedhjes është 15-200 mm/minutë; Hapi 6: Kryeni trajtimin e pjekjes së homogjenizimit në shiritin e aliazhit në furrën e ngrohjes, me një temperaturë homogjenizimi prej 400 ℃ 470 ℃; Hapi 7: Qëroni shufrën e homogjenizuar dhe kryeni nxjerrje të nxehtë për të prodhuar profile me një trashësi muri mbi 2.0 mm. Gjatë procesit të nxjerrjes, billet duhet të mbahet në një temperaturë prej 350 ℃ deri në 410 ℃; Hapi 8: Shtrydhni profilin për trajtimin e shuarjes së zgjidhjes, me një temperaturë zgjidhjeje prej 460-480 ℃; Hapi 9: Pas 72 orësh shuarje të zgjidhjes së ngurtë, detyroni manualisht plakjen. Sistemi i plakjes së forcës manuale është: 90 ~ 110 ℃/24 orë+170 ~ 180 ℃/5 orë, ose 90 ~ 110 ℃/24 orë+145 ~ 155 ℃/10 orë.
5 、 Përmbledhje e Kërkimit
Në tërësi, tokat e rralla përdoren gjerësisht në shkrirjen bërthamore dhe çarjen bërthamore, dhe kanë shumë paraqitje të patentave në drejtime të tilla teknike si ngacmimi me rreze X, formimi i plazmës, reaktori i ujit të lehtë, transuranium, uranil dhe pluhur oksidi. Sa i përket materialeve të reaktorit, tokat e rralla mund të përdoren si materiale strukturore të reaktorit dhe materiale të izolimit qeramik të lidhur, materiale kontrolli dhe materiale për mbrojtjen e rrezatimit neutron.
Koha e postimit: maj-26-2023