Ohun elo ti Awọn eroja Aye toje ni Awọn ohun elo iparun

1, Itumọ Awọn ohun elo iparun

Ni ọna ti o gbooro, ohun elo iparun jẹ ọrọ gbogbogbo fun awọn ohun elo ti a lo ni iyasọtọ ni ile-iṣẹ iparun ati iwadii imọ-jinlẹ iparun, pẹlu epo iparun ati awọn ohun elo ina- iparun, ie awọn ohun elo idana iparun.

Awọn ohun elo iparun ti o wọpọ tọka si awọn ohun elo ti a lo ni ọpọlọpọ awọn ẹya ti riakito, ti a tun mọ si awọn ohun elo riakito. Awọn ohun elo riakito pẹlu idana iparun ti o gba fission iparun labẹ neutroni bombardment, awọn ohun elo didi fun awọn paati idana iparun, awọn itutu agbaiye, awọn oniwontunniwọnsi neutroni (awọn oniwọntunwọnsi), awọn ohun elo ọpa iṣakoso ti o fa awọn neutroni ni agbara, ati awọn ohun elo afihan ti o ṣe idiwọ jijo neutroni ni ita riakito.

2, Ibasepo ibatan laarin awọn orisun aye toje ati awọn orisun iparun

Monazite, ti a tun pe ni phosphocerite ati phosphocerite, jẹ nkan ti o wa ni erupe ile ti o wọpọ ni agbedemeji acid igneous apata ati apata metamorphic. Monazite jẹ ọkan ninu awọn ohun alumọni akọkọ ti irin irin ilẹ toje, ati pe o tun wa ni diẹ ninu awọn apata sedimentary. Pupa brownish, ofeefee, nigbakan ofeefee awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-awọ-apa),lile ti Mohs ti 5-5.5, ati agbara pataki ti 4.9-5.5.

Ohun alumọni akọkọ ti diẹ ninu awọn ohun idogo ilẹ toje iru placer ni Ilu China jẹ monazite, ti o wa ni akọkọ ni Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, ati He County, Guangxi. Sibẹsibẹ, isediwon ti placer iru toje aye oro igba ko ni ni aje lami. Awọn okuta alakan nigbagbogbo ni awọn eroja thorium ti o ni iyipada ati tun jẹ orisun akọkọ ti plutonium iṣowo.

3, Akopọ ti ohun elo aiye toje ni idapọ iparun ati fission iparun ti o da lori itọsi panoramic itọsi

Lẹhin ti awọn koko-ọrọ ti awọn eroja wiwa aiye toje ti gbooro ni kikun, wọn ti ni idapo pẹlu awọn bọtini imugboroja ati awọn nọmba ikasi ti fission iparun ati idapọ iparun, ati wa ninu ibi ipamọ data Incopt. Ọjọ wiwa jẹ Oṣu Kẹjọ Ọjọ 24, Ọdun 2020. Awọn itọsi 4837 ni a gba lẹhin iṣọpọ idile ti o rọrun, ati pe awọn itọsi 4673 ti pinnu lẹhin idinku ariwo atọwọda.

Awọn ohun elo itọsi ilẹ toje ni aaye ti fission iparun tabi idapọ iparun ti pin ni awọn orilẹ-ede 56 / awọn agbegbe, ni pataki ni Japan, China, United States, Germany ati Russia, ati bẹbẹ lọ nọmba ti awọn iwe-ẹri ni a lo ni irisi PCT , eyiti awọn ohun elo imọ-ẹrọ itọsi Kannada ti n pọ si, paapaa lati ọdun 2009, titẹ si ipele idagbasoke iyara, ati Japan, Amẹrika ati Russia ti tẹsiwaju si ipilẹ ni aaye yii fun ọpọlọpọ ọdun (Eyaworan). 1).

Ṣe nọmba 1 Aṣa ohun elo ti awọn itọsi imọ-ẹrọ ti o ni ibatan si ohun elo ilẹ to ṣọwọn ni fission iparun iparun ati idapọ iparun ni awọn orilẹ-ede/awọn agbegbe

O le rii lati inu itupalẹ ti awọn akori imọ-ẹrọ pe ohun elo ti ilẹ toje ni idapọ iparun ati fission iparun fojusi lori awọn eroja epo, scintilators, awọn aṣawari itankalẹ, awọn actinides, pilasima, awọn reactors iparun, awọn ohun elo aabo, gbigba neutroni ati awọn itọnisọna imọ-ẹrọ miiran.

4, Awọn ohun elo kan pato ati Iwadi itọsi bọtini ti Awọn eroja Aye toje ni Awọn ohun elo iparun

Lara wọn, idapọ iparun ati awọn aati fission iparun ni awọn ohun elo iparun jẹ lile, ati awọn ibeere fun awọn ohun elo jẹ muna. Lọ́wọ́lọ́wọ́lọ́wọ́ báyìí, àwọn ìmújáde agbára ìpayà jẹ́ àwọn ìmújáde fission títọ́míìkì ní pàtàkì, àti pé àwọn ìsokọ́ra alásopọ̀ lè jẹ́ gbajúmọ̀ ní ìwọ̀n ńlá lẹ́yìn 50 ọdún. Awọn ohun elo titoje aiyeeroja ni riakito igbekale ohun elo; Ni awọn aaye kemikali iparun kan pato, awọn eroja aiye toje ni a lo ni akọkọ ninu awọn ọpa iṣakoso; Ni afikun,scandiumtun ti lo ninu kemistri redio ati ile-iṣẹ iparun.

(1) Bi majele ijona tabi ọpa iṣakoso lati ṣatunṣe ipele neutroni ati ipo pataki ti riakito iparun

Ni awọn reactors agbara, awọn ni ibẹrẹ iṣẹku reactivity ti titun ohun kohun ni gbogbo jo ga. Paapa ni awọn ipele ibẹrẹ ti ọna atunpo akọkọ, nigbati gbogbo epo iparun ninu mojuto jẹ tuntun, ifasilẹ ti o ku jẹ ti o ga julọ. Ni aaye yii, gbigbe ara le nikan lori jijẹ awọn ọpa iṣakoso lati sanpada fun ifasilẹ iṣẹku yoo ṣafihan awọn ọpa iṣakoso diẹ sii. Ọpa iṣakoso kọọkan (tabi lapapo opa) ni ibamu si ifihan ti ẹrọ awakọ eka kan. Ni apa kan, eyi pọ si awọn idiyele, ati ni apa keji, ṣiṣi awọn ihò ninu ori ọkọ oju-omi titẹ le ja si idinku ninu agbara igbekalẹ. Kii ṣe nikan ni uneconomical, ṣugbọn ko tun gba ọ laaye lati ni iye kan ti porosity ati agbara igbekale lori ori ọkọ oju-omi titẹ. Sibẹsibẹ, laisi jijẹ awọn ọpa iṣakoso, o jẹ dandan lati mu ifọkansi ti awọn majele isanpada kemikali pọ si (bii boric acid) lati sanpada fun ifaseyin ti o ku. Ni idi eyi, o rọrun fun ifọkansi boron lati kọja ẹnu-ọna, ati iye iwọn otutu ti oluṣeto yoo di rere.

Lati yago fun awọn iṣoro ti a mẹnuba, apapọ awọn majele ijona, awọn ọpa iṣakoso, ati iṣakoso isanpada kemikali le ṣee lo ni gbogbogbo fun iṣakoso.

(2) Gẹgẹbi dopant lati jẹki iṣẹ ṣiṣe ti awọn ohun elo igbekalẹ riakito

Awọn olupilẹṣẹ nilo awọn paati igbekale ati awọn eroja idana lati ni ipele kan ti agbara, resistance ipata, ati iduroṣinṣin igbona giga, lakoko ti o tun ṣe idiwọ awọn ọja fission lati titẹ si itutu.

1) .Rare aiye irin

Awọn riakito iparun ni awọn iwọn ti ara ati awọn ipo kemikali, ati pe paati kọọkan ti riakito tun ni awọn ibeere giga fun irin pataki ti a lo. Awọn eroja aiye toje ni awọn ipa iyipada pataki lori irin, ni pataki pẹlu isọdi-mimọ, metamorphism, microalloying, ati ilọsiwaju ti resistance ipata. Ile aye toje ti o ni awọn irin ni a tun lo ni lilo pupọ ni awọn reactors iparun.

① Ipa ìwẹnumọ: Iwadi ti o wa tẹlẹ ti fihan pe awọn ilẹ ti o ṣọwọn ni ipa isọdọmọ to dara lori irin didà ni awọn iwọn otutu giga. Eyi jẹ nitori awọn ilẹ ti o ṣọwọn le fesi pẹlu awọn eroja ipalara gẹgẹbi atẹgun ati sulfur ninu irin didà lati ṣe ina awọn agbo ogun giga-giga. Awọn agbo ogun iwọn otutu ti o ga julọ le jẹ itusilẹ ati idasilẹ ni irisi awọn ifisi ṣaaju ki irin didà awọn condenses, nitorinaa idinku akoonu aimọkan ninu irin didà.

② Metamorphism: ni apa keji, awọn oxides, sulfides tabi oxysulfides ti ipilẹṣẹ nipasẹ iṣesi ti ilẹ toje ninu irin didà pẹlu awọn eroja ipalara gẹgẹbi atẹgun ati imi-ọjọ le wa ni idaduro apakan ninu irin didà ati di awọn ifisi ti irin pẹlu aaye yo giga. . Awọn ifisi wọnyi le ṣee lo bi awọn ile-iṣẹ iparun orisirisi lakoko imudara ti irin didà, nitorinaa imudara apẹrẹ ati igbekalẹ ti irin.

③ Microalloying: ti afikun ti ilẹ toje ba pọ si siwaju sii, ilẹ toje ti o ku yoo tuka ninu irin lẹhin isọdi ti oke ati metamorphism ti pari. Niwọn bi redio atomiki ti ilẹ toje ti tobi ju ti atomu irin lọ, aiye toje ni iṣẹ ṣiṣe dada ti o ga julọ. Lakoko ilana imuduro ti irin didà, awọn eroja ilẹ toje ti wa ni idarato ni aala ọkà, eyiti o le dinku ipinya ti awọn eroja aimọ dara julọ ni aala ọkà, nitorinaa n mu ojutu ti o lagbara lagbara ati ṣiṣe ipa ti microalloying. Ni ida keji, nitori awọn abuda ibi ipamọ hydrogen ti awọn ilẹ to ṣọwọn, wọn le fa hydrogen ni irin, nitorinaa ni imunadoko imunadoko iṣẹlẹ isọdọtun hydrogen ti irin.

④ Imudarasi ilodisi ipata: Awọn afikun ti awọn eroja aiye toje le tun mu ilọsiwaju ipata ti irin. Eyi jẹ nitori awọn ilẹ ti o ṣọwọn ni agbara ipata ti ara ẹni ti o ga ju irin alagbara, irin. Nitorinaa, afikun ti awọn ilẹ toje le ṣe alekun agbara ipata ti ara ẹni ti irin alagbara, nitorinaa imudarasi iduroṣinṣin ti irin ni media ibajẹ.

2). Key itọsi iwadi

Itọsi bọtini: itọsi kiikan ti pipinka ohun elo afẹfẹ ṣe okun irin amuṣiṣẹ kekere ati ọna igbaradi rẹ nipasẹ Institute of Metals, Ile-ẹkọ giga ti Imọ-jinlẹ Kannada

áljẹbrà itọsi: Ti a pese ni ohun elo itọsi ohun elo imuṣiṣẹ irin kekere ti o dara fun awọn reactors fusion ati ọna igbaradi rẹ, ti a ṣe afihan ni pe ipin ogorun awọn eroja alloy ni apapọ ibi-ipo ti irin amuṣiṣẹ kekere jẹ: matrix jẹ 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%, ati 0.05% ≤ Y2O3 5.0.

Ilana iṣelọpọ: Fe-Cr-WV-Ta-Mn iya alloy smelting, atomization powder, milling boolu agbara-giga ti iya alloy atiY2O3 ẹwẹlulú adalu, isediwon enveloping lulú, imudara imudara, yiyi gbigbona, ati itọju ooru.

Toje aiye afikun ọna: Fi nanoscaleY2O3patikulu si awọn obi alloy atomized powder fun ga-agbara rogodo milling, pẹlu awọn rogodo milling alabọde ni % 6 ati % 10 adalu lile irin balls, pẹlu kan rogodo milling bugbamu ti 99.99% argon gaasi, a rogodo awọn ohun elo ti ibi-ipin ti (8- 10): 1, akoko milling rogodo ti awọn wakati 40-70, ati iyara iyipo ti 350-500 r/min.

3) .Ti a lo lati ṣe awọn ohun elo aabo ti itanna neutroni

① Ilana ti Idaabobo Ìtọjú neutroni

Awọn Neutroni jẹ awọn paati ti awọn ekuro atomiki, pẹlu iwọn aimi ti 1.675 × 10-27kg, eyiti o jẹ awọn akoko 1838 ni iwọn itanna. Radiọsi rẹ jẹ isunmọ 0.8 × 10-15m, ti o jọra ni iwọn si proton kan, ti o jọra si γ Rays ko ni idiyele bakanna. Nigbati awọn neutroni ba nlo pẹlu ọrọ, wọn ni akọkọ ṣe ajọṣepọ pẹlu awọn ipa iparun inu arin, ati pe wọn ko ni ajọṣepọ pẹlu awọn elekitironi ti o wa ninu ikarahun ita.

Pẹlu idagbasoke iyara ti agbara iparun ati imọ-ẹrọ riakito iparun, akiyesi diẹ sii ati siwaju sii ni a ti san si aabo itankalẹ iparun ati aabo itankalẹ iparun. Lati le teramo aabo itankalẹ fun awọn oniṣẹ ti o ti ṣiṣẹ ni itọju ohun elo itanna ati igbala ijamba fun igba pipẹ, o jẹ pataki ti imọ-jinlẹ ati iye eto-ọrọ lati ṣe agbekalẹ awọn akojọpọ idabobo iwuwo fẹẹrẹ fun aṣọ aabo. Ìtọjú Neutroni jẹ apakan pataki julọ ti itankalẹ riakito iparun. Ni gbogbogbo, pupọ julọ awọn neutroni ti o ni ibatan taara pẹlu eniyan ni a ti fa fifalẹ si awọn neutroni agbara kekere lẹhin ipa aabo neutroni ti awọn ohun elo igbekalẹ inu riakito iparun. Awọn neutroni agbara kekere yoo kolu pẹlu awọn ekuro pẹlu nọmba atomiki kekere ni rirọ ati tẹsiwaju lati jẹ iwọntunwọnsi. Awọn neutroni gbona ti iwọntunwọnsi yoo gba nipasẹ awọn eroja pẹlu awọn apakan agbelebu gbigba neutroni nla, ati nikẹhin aabo neutroni yoo ṣaṣeyọri.

② Ikẹkọ itọsi bọtini

Awọn la kọja ati Organic-eganisiki arabara-ini titoje aiye anogadoliniumawọn ohun elo egungun Organic ti irin ti o da lori mu ibaramu wọn pọ si pẹlu polyethylene, igbega awọn ohun elo idapọpọ ti iṣelọpọ lati ni akoonu gadolinium ti o ga ati pipinka gadolinium. Akoonu gadolinium giga ati pipinka yoo kan taara iṣẹ aabo neutroni ti awọn ohun elo akojọpọ.

Itọsi bọtini: Ile-ẹkọ Hefei ti Imọ-ẹrọ Ohun elo, Ile-ẹkọ giga ti Awọn sáyẹnsì ti Ilu Ṣaina, itọsi ẹda ti gadolinium ti o da lori ilana Organic ohun elo idabobo ati ọna igbaradi rẹ

Itọsi itọsi: Gadolinium ti o da lori irin Organic egungun ohun elo idabobo jẹ ohun elo akojọpọ ti a ṣẹda nipasẹ didapọgadoliniumorisun ohun elo egungun Organic pẹlu polyethylene ni ipin iwuwo ti 2: 1: 10 ati ṣiṣe nipasẹ evaporation epo tabi titẹ gbona. Gadolinium ti o da lori irin Organic egungun eroja awọn ohun elo idabobo ni iduroṣinṣin igbona giga ati agbara aabo neutroni gbona.

Ilana iṣelọpọ: yiyan ti o yatọgadolinium iriniyọ ati awọn ligands Organic lati mura ati ṣepọ awọn oriṣiriṣi awọn iru ti gadolinium ti o da lori awọn ohun elo egungun Organic, fifọ wọn pẹlu awọn ohun elo kekere ti kẹmika, ethanol, tabi omi nipasẹ centrifugation, ati mu wọn ṣiṣẹ ni iwọn otutu giga labẹ awọn ipo igbale lati yọkuro awọn ohun elo aise ti o ku ni kikun. ninu awọn pores ti gadolinium ti o da lori awọn ohun elo egungun Organic; Awọn ohun elo egungun organometallic ti o da lori gadolinium ti a pese silẹ ni igbesẹ ti wa ni rudurudu pẹlu ipara polyethylene ni iyara giga, tabi ultrasonically, tabi awọn ohun elo egungun organometallic ti o wa ni ipilẹ gadolinium ti a pese silẹ ni ipele ti yo ni idapọ pẹlu polyethylene iwuwo molikula ultra-ga ni iwọn otutu ti o ga titi ti o fi dapọ ni kikun; Gbe awọn isokan adalu gadolinium orisun irin Organic egungun awọn ohun elo ti / polyethylene adalu ni m, ati ki o gba awọn akoso gadolinium irin Organic egungun eroja shielding ohun elo nipa gbigbe lati se igbelaruge epo evaporation tabi gbona titẹ; Ipilẹ gadolinium ti a pese silẹ, irin Organic egungun eroja ohun elo idabobo ti ni ilọsiwaju resistance ooru ni pataki, awọn ohun-ini ẹrọ, ati agbara idabobo neutroni gbona ti o ga julọ ni akawe si awọn ohun elo polyethylene mimọ.

Ipo afikun ilẹ-aye toje: Gd2 (BHC) (H2O) 6, Gd (BTC) (H2O) 4 tabi Gd (BDC) 1.5 (H2O) 2 polima isọdọkan kirisita la kọja ti o ni gadolinium, eyiti o gba nipasẹ ipoidojuko polymerization tiGd (NO3) 3 • 6H2O tabi GdCl3 • 6H2Oati Organic carboxylate ligand; Iwọn ti ohun elo egungun Organic ti irin gadolinium jẹ 50nm-2 μ m; Gadolinium ti o da lori irin awọn ohun elo egungun Organic ni awọn ẹya oriṣiriṣi, pẹlu granular, apẹrẹ ọpá, tabi awọn apẹrẹ abẹrẹ.

(4) Ohun elo tiScandiumni Radiochemistry ati iparun ile ise

Irin Scandium ni iduroṣinṣin igbona to dara ati iṣẹ gbigba fluorine to lagbara, ti o jẹ ki o jẹ ohun elo ti ko ṣe pataki ni ile-iṣẹ agbara atomiki.

Itọsi bọtini: China Aerospace Development Beijing Institute of Aeronautical Materials, itọsi kiikan fun aluminiomu zinc magnẹsia alloy alloy ati ọna igbaradi rẹ

Itọsi áljẹbrà: Aluminium zincmagnẹsia scandium alloyati awọn oniwe-igbaradi ọna. Apapọ kemikali ati ipin iwuwo ti aluminiomu zinc magnẹsia scandium alloy jẹ: 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%, awọn aimọ miiran nikan ≤ 0.05%, awọn idoti miiran lapapọ ≤ 0.15%, ati iye ti o ku ni Al. Awọn microstructure ti aluminiomu zinc magnẹsia ohun elo alloy alloy jẹ aṣọ ile ati iṣẹ rẹ jẹ iduroṣinṣin, pẹlu agbara fifẹ to gaju ti o ju 400MPa, agbara ikore ti o ju 350MPa, ati agbara fifẹ ti o ju 370MPa fun awọn isẹpo welded. Awọn ọja ohun elo le ṣee lo bi awọn eroja igbekale ni afẹfẹ, ile-iṣẹ iparun, gbigbe, awọn ẹru ere idaraya, awọn ohun ija ati awọn aaye miiran.

Ilana iṣelọpọ: Igbesẹ 1, eroja gẹgẹbi akojọpọ alloy loke; Igbesẹ 2: Yo ninu ileru didan ni iwọn otutu ti 700 ℃ ~ 780 ℃; Igbesẹ 3: Mu omi irin ti o yo patapata, ati ṣetọju iwọn otutu irin laarin iwọn 700 ℃ ~ 750 ℃ ​​lakoko isọdọtun; Igbesẹ 4: Lẹhin isọdọtun, o yẹ ki o gba laaye ni kikun lati duro jẹ; Igbesẹ 5: Lẹhin ti o duro ni kikun, bẹrẹ simẹnti, ṣetọju iwọn otutu ileru laarin iwọn 690 ℃ ~ 730 ℃, ati iyara simẹnti jẹ 15-200mm / iṣẹju; Igbesẹ 6: Ṣe itọju annealing homogenization lori ingot alloy ni ileru alapapo, pẹlu iwọn otutu homogenization ti 400 ℃ ~ 470 ℃; Igbesẹ 7: Peeli ingot homogenized ki o ṣe extrusion gbona lati gbejade awọn profaili pẹlu sisanra ogiri ti o ju 2.0mm lọ. Lakoko ilana extrusion, billet yẹ ki o wa ni itọju ni iwọn otutu ti 350 ℃ si 410 ℃; Igbesẹ 8: Fun pọ profaili fun itọju quenching ojutu, pẹlu iwọn otutu ojutu ti 460-480 ℃; Igbesẹ 9: Lẹhin awọn wakati 72 ti ipaniyan ojutu to lagbara, fi agbara mu ọjọ ogbó. Eto agbara afọwọṣe ti ogbo jẹ: 90 ~ 110 ℃ / wakati 24 + 170 ~ 180 ℃ / wakati 5, tabi 90 ~ 110 ℃ / wakati 24 + 145 ~ 155 ℃ / wakati 10.

5, Akopọ Iwadi

Ni apapọ, awọn ilẹ ti o ṣọwọn ni a lo ni lilo pupọ ni idapọ iparun ati fission iparun, ati pe o ni ọpọlọpọ awọn itọsi itọsi ni iru awọn itọnisọna imọ-ẹrọ bii isunmi X-ray, iṣelọpọ pilasima, riakito omi ina, transuranium, uranyl ati lulú oxide. Bi fun awọn ohun elo riakito, awọn ilẹ toje le ṣee lo bi awọn ohun elo igbekale riakito ati awọn ohun elo idabobo seramiki ti o ni ibatan, awọn ohun elo iṣakoso ati awọn ohun elo aabo itankalẹ neutroni.