人类战争从手无寸铁、冷兵器、热兵器、机械化阶段发展到信息化高技术战争以来,战争虽然残酷,但对科学技术发展起到了不可忽视的推动作用。 当今许多广泛使用的技术都起源于军事技术,例如电子计算机、语音转文本技术、GPS定位、人工降雨高射炮、运载火箭、核电站等。 随着战争的结束,军事技术向民用技术转移的现象变得普遍。
自 1942 年美国建造第一座核反应堆以来,核工业已经发展了近八十年。 这一时期,核工业发展的重点从核能转向核能应用,核工业使用的材料也不断更新,先进陶瓷材料在核反应堆原材料、部件和核废料处理中得到广泛应用。
碳化硼陶瓷材料在核电设备中的应用:
在核心元件中的应用:在美国核动力反应堆的核心元件中,部分碳化硼与含硼玻璃复合,并在核心元件外部制备一层涂层,以达到防水、防氢的效果。 在清华大学自主设计的10MW高温气冷堆HTGR-10中,由碳化硼和碳材料制成的碳砖围绕着反应堆堆芯的反射层,实现隔热,减少反应堆外壳外的中子通量。
在冷却系统中的应用:冷却剂是反应器的重要系统之一,需要含硼材料来控制反应。 在美国的AP1000反应堆中,硼酸被用作冷却剂中的化学补偿剂,以控制长期反应变化并平衡容量损失和燃料分配。 同时,我国200MW核加热堆重力式硼注入系统采用8%五硼酸钠溶液作为冷却剂,提高了反应堆的先进性、安全性和经济性。
在控制系统中的应用:在300wm球床气冷快堆控制系统中,以碳化硼为中子吸收材料,涂覆反射层材料。 在钠冷快堆和铅冷快堆中,碳化硼用于控制棒元件中,以控制反应堆的运行。
在反应堆其他部位的应用:为了减少某些反应堆的中子辐射暴露,需要使用一些硼基陶瓷材料作为中子吸收材料或屏蔽材料,以减少中子辐射量。
综上所述,碳化硼陶瓷材料在核电设备中发挥着重要作用,从核心元件到冷却系统,再到控制系统等部件,都离不开碳化硼陶瓷材料。 随着科学技术的不断发展,碳化硼陶瓷材料的应用将更加广泛,为核电设备的先进性、安全性和经济性提供有力保障。