[发明专利]一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法

说明书

一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法，其步骤如下：A、对石油焦、沥青焦或石油焦和沥青焦破碎、加入添加剂碳化硼混捏、成型、焙烧、再破碎的方式制备出各向同性或近似各向同性含硼原料焦，添加剂碳化硼在进行混捏时进行一次分散，焙烧后进行二次破碎时又进行了二次分散，两次分散使得添加剂碳化硼能够均匀分布于原料中；B、将预制的含硼原料焦炭砖进行破碎，通过筛分、配料、混捏，通过振动成型的方式生产出各向同性或近似各向同性炭堆内构件毛坯，再经过一次焙烧、一次浸渍、二次焙烧、加工制备出含硼炭堆内构件。本发明提供了一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法，本发明解决了产品非均质、成品率低、强度低的问题。

技术领域

本发明属于炭堆内构件制造方法技术领域，具体涉及一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法。

背景技术

高温气冷堆与其他反应堆相比，具有以下优良特性：1、高度的固有安全性：由于堆芯功率密度低，热容量大，并具有负反应性温度系数，因此即使在反应堆冷却剂流失事故的情况下，堆芯余热也可依靠自然对流、热传导和辐射传出。同时冷却剂氦气是惰性气体，与结构材料相容性好，氦气中子吸收截面小，难于活化，因此在正常运行时，氦气的放射性水平很低，有利于运行和维修。2、燃料循环灵活，转换比高和燃耗深，提高了燃料的经济性。3、热效率高：由于高温气冷堆出口温度高，可以产生19.0 MPa，535℃的高温高压过热蒸汽，配以常规汽轮机组，热效率可达40%，如果采用高温氦气轮机的直接循环，热效率更可提高到50%-60%。4用途广泛：高温气冷堆还可提高900-950℃以下的高温工艺气体，用于炼钢、黑色金属生产、煤的气化和液化、氨和甲醇的生产以及轻纺、海水淡化等工业。

高温气冷堆按照燃料元件形状和堆芯结构布置特点可分为两类，一类是球床堆，另一类是柱状堆。本发明涉及的各向同性炭堆内构件适用于球床堆。

高温气冷堆球床型反应堆采用全陶瓷包覆颗粒燃料球形元件，反应堆堆芯为圆柱形空腔，堆芯四周为石墨堆内构件，炭堆内构件与石墨堆内构件通过燕尾键连接，位于石墨反射层和压力壳之间。炭堆内构件含有一定配比的硼，其作用是吸收从反射层中泄露出来的中子和隔热，防止压力壳遭受辐照损伤和高温的作用而使性能过早地退化。

过去石墨核反应堆主要是生产钚的生产堆（英国和俄罗斯早期核电站使用石墨堆），堆芯堆满三高石墨，即高密度、高强度、高纯度石墨，未装有炭堆内构件。近年发展的高温气冷堆属于动力堆，自1998年清华核能研究院10MW高温气冷试验堆成功建成，目前在建200MW高温气冷示范堆，为了安全，清华核能研究院都在石墨堆内构件外设计安装炭和含硼炭堆内构件，作用如上所述。商业示范堆设计寿命为40年，对炭堆内构件的性能指标要求和尺寸精度要求明显提高，特别是寿命要求，石墨堆内构件和炭堆内构件是决定反应堆寿命的决定性因素，辐照实验是判定炭素堆内构件是否可以满足电站寿命要求的唯一办法，因此尽管辐照实验时间长（3-4年）、费用高（约壹亿人民币），石墨堆内构件必须做辐照实验。尽管石墨材料的基本性能和辐照性能的关系至今还尚不明确，但是过去多年的辐照实验研究证明，堆内构件产品的各向同性性能至关重要。炭堆内构件在石墨堆内构件外面，远离活性区，不像石墨堆内构件必须要做辐照实验，但是同样被提出了较高的各向同性要求。使用现有炭砖生产工艺，显然无法满足要求。另外由于产品尺寸大，无疑给制品成型、焙烧及加工等均增加了不少困难，尤其是强度、均匀性等性能很高外，产品焙烧后出现裂纹导致成品率极低也是关键问题。因此本发明避免了产品非均质、成品率低、强度低的问题，提供了一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足而提供一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法，本发明解决了产品非均质、成品率低、强度低的问题。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种高温气冷堆用各向同性炭堆内构件制造方法，其步骤如下：