[發明專利]一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法

在審

• 申請號: 201810462046.3
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108467269A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 梁峰;霍炳哲;李雕
• 申請（專利權）人: 方大炭素新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/622
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 孫惠娜

一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法，其步驟如下：A、對石油焦、瀝青焦或石油焦和瀝青焦破碎、加入添加劑碳化硼混捏、成型、焙燒、再破碎的方式制備出各向同性或近似各向同性含硼原料焦，添加劑碳化硼在進行混捏時進行一次分散，焙燒后進行二次破碎時又進行了二次分散，兩次分散使得添加劑碳化硼能夠均勻分布于原料中；B、將預制的含硼原料焦炭磚進行破碎，通過篩分、配料、混捏，通過振動成型的方式生產出各向同性或近似各向同性炭堆內構件毛坯，再經過一次焙燒、一次浸漬、二次焙燒、加工制備出含硼炭堆內構件。本發明提供了一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法，本發明解決了產品非均質、成品率低、強度低的問題。

技術領域

本發明屬于炭堆內構件制造方法技術領域，具體涉及一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法。

背景技術

高溫氣冷堆與其他反應堆相比，具有以下優良特性：1、高度的固有安全性：由于堆芯功率密度低，熱容量大，并具有負反應性溫度系數，因此即使在反應堆冷卻劑流失事故的情況下，堆芯余熱也可依靠自然對流、熱傳導和輻射傳出。同時冷卻劑氦氣是惰性氣體，與結構材料相容性好，氦氣中子吸收截面小，難于活化，因此在正常運行時，氦氣的放射性水平很低，有利于運行和維修。2、燃料循環靈活，轉換比高和燃耗深，提高了燃料的經濟性。3、熱效率高：由于高溫氣冷堆出口溫度高，可以產生19.0 MPa，535℃的高溫高壓過熱蒸汽，配以常規汽輪機組，熱效率可達40%，如果采用高溫氦氣輪機的直接循環，熱效率更可提高到50%-60%。4用途廣泛：高溫氣冷堆還可提高900-950℃以下的高溫工藝氣體，用于煉鋼、黑色金屬生產、煤的氣化和液化、氨和甲醇的生產以及輕紡、海水淡化等工業。

高溫氣冷堆按照燃料元件形狀和堆芯結構布置特點可分為兩類，一類是球床堆，另一類是柱狀堆。本發明涉及的各向同性炭堆內構件適用于球床堆。

高溫氣冷堆球床型反應堆采用全陶瓷包覆顆粒燃料球形元件，反應堆堆芯為圓柱形空腔，堆芯四周為石墨堆內構件，炭堆內構件與石墨堆內構件通過燕尾鍵連接，位于石墨反射層和壓力殼之間。炭堆內構件含有一定配比的硼，其作用是吸收從反射層中泄露出來的中子和隔熱，防止壓力殼遭受輻照損傷和高溫的作用而使性能過早地退化。

過去石墨核反應堆主要是生產钚的生產堆（英國和俄羅斯早期核電站使用石墨堆），堆芯堆滿三高石墨，即高密度、高強度、高純度石墨，未裝有炭堆內構件。近年發展的高溫氣冷堆屬于動力堆，自1998年清華核能研究院10MW高溫氣冷試驗堆成功建成，目前在建200MW高溫氣冷示范堆，為了安全，清華核能研究院都在石墨堆內構件外設計安裝炭和含硼炭堆內構件，作用如上所述。商業示范堆設計壽命為40年，對炭堆內構件的性能指標要求和尺寸精度要求明顯提高，特別是壽命要求，石墨堆內構件和炭堆內構件是決定反應堆壽命的決定性因素，輻照實驗是判定炭素堆內構件是否可以滿足電站壽命要求的唯一辦法，因此盡管輻照實驗時間長（3-4年）、費用高（約壹億人民幣），石墨堆內構件必須做輻照實驗。盡管石墨材料的基本性能和輻照性能的關系至今還尚不明確，但是過去多年的輻照實驗研究證明，堆內構件產品的各向同性性能至關重要。炭堆內構件在石墨堆內構件外面，遠離活性區，不像石墨堆內構件必須要做輻照實驗，但是同樣被提出了較高的各向同性要求。使用現有炭磚生產工藝，顯然無法滿足要求。另外由于產品尺寸大，無疑給制品成型、焙燒及加工等均增加了不少困難，尤其是強度、均勻性等性能很高外，產品焙燒后出現裂紋導致成品率極低也是關鍵問題。因此本發明避免了產品非均質、成品率低、強度低的問題，提供了一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中的不足而提供一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法，本發明解決了產品非均質、成品率低、強度低的問題。

為解決本發明的技術問題采用如下技術方案：

一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法，其步驟如下：