[发明专利]一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板

说明书

本发明提出了一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板，组成成分由如下组分构成，按质量份数计：碳化硼粉10‑20份、铝合金粉40‑50份、第一中子吸收剂5‑8份、第二中子吸收剂3‑6份、第三中子吸收剂1‑4份。具有吸收效率高、寿命长、力学性能高、工艺简单等特点，可用于乏燃料贮存与其他类型中子源，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板。

背景技术

燃料使用过后会变成乏燃料，具有很高的中子辐射作用，如若处理不当会对周围环境产生严重的辐射污染。随着核工业的快速发展，越来越多的核电站都相继投入使用，也将导致大量的乏燃料的生成，由于贮存空间的有限以及反应堆使用年限的延长，核工业面临着乏燃料高密集化、长期化贮存的挑战，因此对乏燃料贮存格架提出了更高的使用要求，即中子吸收能力强，能满足乏燃料高密集、长期贮存的要求。因此开发具有优秀中子吸收能力的材料作为乏燃料贮存格架材料是解决未来乏燃料贮存临界控制问题最有效的方法。

常用的中子屏蔽材料有铝硼合金、硼钢、含硼聚乙烯和B4C/Al复合材料等。铝硼合金和硼钢均由于其含硼量有限，无法满足乏燃料高密度贮存的要求；含硼聚乙烯由于基体为聚合物，因此力学性能一般，同时容易发生老化发脆，导致其使用寿命短。B4C/Al复合材料由于其低密度，良好的力学性能，同时可以通过工艺调节B4C含量来提高吸收热中子的能力，使其成为优秀的热中子屏蔽材料。国际上最常用的两种乏燃料贮存格架材料，即BORAL和METAMIC均为B4C/Al复合材料。BORAL是将混合好的碳化硼粉和铝粉，放入焊接密封好的铝合金箱，通过热轧的工艺制得上下层为铝薄板，中间层为均匀混合的碳化硼粉和铝粉的板材，BORAL的特点是含碳化硼量很高，能达到65％，但缺点为由于其混合粉体没有经过烧结，致密度低，塑性差，同时在使用过程中易发生起泡等现象。METAMIC采用粉末冶金工艺，将铝粉和碳化硼粉混合，采用冷等静压、真空烧结和挤压等工艺制备成B4C/Al复合材料，其含碳化硼量没有BORAL高(45wt％)，同时制备工艺复杂，对设备要求高。

目前，目前我国对中子吸收材料的研究相对国外较为滞后，核电站中乏燃料的贮存和运输用中子吸收材料有相当一部分需要从国外进口。因此，研发出一种使用寿命长、使用性能佳、运送贮存量高的中子吸收复合材料越来越受到我国研发人员的关注。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板。

具体的技术方案如下：

一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板，其特征在于，组成成分由如下组分构成，按质量份数计：碳化硼粉10-20份、铝合金粉40-50份、第一中子吸收剂 5-8份、第二中子吸收剂3-6份、第三中子吸收剂1-4份。

进一步的，所述第一中子吸收剂为氟化锂。

进一步的，所述第二中子吸收剂为氧化钐。

进一步的，所述第三中子吸收剂为钆、镉、铪的混合物。

进一步的，所述第三中子吸收剂为钆粉、镉粉、铪粉的混合物，钆粉、镉粉、铪粉混合质量比例为1:2:3。

一种核反应堆用二次屏蔽中子吸收板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)称取，按照质量份数称取各个组分；

(2)碳化硼粉预处理，将碳化硼粉置于干燥箱中在90-110℃烘干1h，真空度≤2Pa，烘干完成后将碳化硼粉置于石英容器中，在电阻炉内煅烧，煅烧温度 550-580℃，煅烧时间1-2h；

(3)铝合金粉预处理，将铝粉置于石英容器中，然后置于真空加热炉中干燥，干燥温度300-350℃，真空度≤4Pa，干燥时间60-80min；