[发明专利]一种用于核燃料贮存运输的中子吸收板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于核燃料贮存运输的中子吸收板的制备方法，属核防护材料的制备及应用的技术领域。

背景技术

核电是一种高科技含量的清洁能源，核能发电的核心技术是核反应堆，核反应堆在运行过程中将会卸出大量的乏燃料，这些乏燃料具有极强的放射性，并伴有中子发射率，储存和运输过程中，乏燃料相互之间的临界控制和安全防护是一大科学难题；乏燃料的储存方式有两种：一是湿式储存，是将乏燃料存放于水池的格架上；二是干式储存，是将乏燃料储存于容器中，湿式储存和干式储存所需容器的材料必须具备核防护性能才能防止核乏燃料的辐射和泄漏；核防护材料必须具备中子吸收性能，并且具有高强度的力学性能，才能有效控制核泄漏，达到万无一失的防护。

目前，核防护材料大都防护性能较弱，力学性能较低，很难对核辐射和泄漏进行有效防护。

发明内容

发明目的

本发明是针对背景技术的状况和不足，采用铝合金粉和碳化硼粉为原料，经冷压制坯、真空热压、热挤压成型、辊轧机轧制、表面喷丸，制成一种新型的核防护中子吸收板，以防止连锁核裂变反应，提高核防护能力。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为铝合金粉、碳化硼粉、胶体石墨、石墨纸、丙酮、细砂，其准备用量如下：以克、毫升、毫米为计量单位

制备方法如下：

(1)加热，除气处理铝合金粉、碳化硼粉

①将铝合金粉置于不锈钢容器内，然后置于电加热炉中，加热温度300℃，进行加热除气，时间60min；

②将碳化硼粉置于不锈钢容器内，然后置于电加热炉中，加热温度400℃，进行加热除气，时间90min；

(2)配料混粉

将加热除气处理的铝合金粉20100g±10g、碳化硼粉9900g±10g加入混料箱中，铝合金粉：碳化硼粉＝67：33，搅拌混合，成混合粉；

(3)冷压制坯料

冷压制坯是在压力机上进行的，是在开合式不锈钢模具中完成的；

在模具底部装入垫块，将石墨纸贴在模具内壁及垫块上；

将混合粉装入开合式模具型腔内，将石墨纸盖住混合粉，并由上压块压住；

将装有混合粉的开合式模具装入压力机上进行施压，施压压强40MPa，施压时间10min，施压后成坯料；

(4)真空热压制坯

真空热压制坯是在真空热压炉内进行的，是在加热、真空、施压状态下完成的；

①将装有坯料的开合式模具移入真空热压炉内的工作台上，并密闭；

②开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强恒定在0.01Pa；

③开启真空热压炉加热器，开始加热，加热温度500℃±5℃，恒温保温30min；

继续加热至600℃±5℃，恒温保温30min；

④开启真空热压炉的压力电机，对模具内的坯料施压，施压压强40MPa，施压时间25min；

⑤停止加热，停止施压，当真空热压炉温度降至200℃时，使炉内压强回复到1个大气压；

⑥打开真空热压炉，取出开合式模具；

⑦开模，打开开合式模具，取出坯料，并把坯料埋入细砂中，自然冷却至25℃；

(5)热挤压成型板材

板材的热挤压成型是在热挤压机上进行的，是在加热、异形导流槽模具内成型的；

①制备异形导流槽模具

异形导流槽模具用4Cr5MoSiV1热作模具钢制作，成型凹模的模口部设置异形导流槽，模具由挤压凸模、引伸凹模、异形导流凹模，导出凹模组成；

②将异形导流槽模具置于热挤压机上，把坯料置于引伸凹模内，将挤压凸模对准坯料，引入引伸凹模内；

③开启热挤压机加热器，加热模具及坯料，加热温度580℃±5℃，恒温保温时间60min；

④开启挤压机，将挤压凸模引入引伸凹模、异形导流凹模、导出凹模内，挤压压强100MPa，挤压后成矩形板材；

⑤挤压后自然冷却至25℃；

(6)辊轧机轧制

中子吸收板的轧制是在辊轧机上进行的，是在加热、施压过程中完成的；

①退火处理，将矩形板材置于退火炉内，进行退火处理，退火温度450℃，退火时间120min；

②开启辊轧机的上、下轧辊加热器，加热温度250℃，并恒定；

③调整好上、下轧辊的间距，确定轧制量；