[發明專利]核用碳化硅包殼快速連接方法、SiC包殼及其應用

有效

• 申請號: 202110335888.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113185315B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 吳利翔;薛佳祥;廖業宏;任啟森;翟劍晗;張永棟;張顯生
• 申請（專利權）人: 嶺東核電有限公司;中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;G21C21/02;G21C3/07
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

本發明公開了一種核用碳化硅包殼快速連接方法、SiC包殼及其應用，連接方法包括以下步驟：S1、制備連接漿料；S2、將連接漿料均勻涂抹在SiC端塞和/或SiC包殼管的連接面上，將SiC端塞和SiC包殼管以連接面相對配合形成連接結構；S3、在保護氣氛下，將連接結構升溫至100℃～300℃，保溫0.1?4h進行固化，SiC端塞和SiC包殼管之間的連接漿料固化形成連接層；S4、對固化后的連接結構進行電阻焊處理，使連接層致密化，將SiC端塞與SiC包殼管致密連接，形成SiC包殼。本發明的核用碳化硅包殼快速連接方法，采用電阻焊技術實現端塞和包殼管的快速連接，極大地節省了工作時間，提高連接效率；電阻焊連接的熱影響區較小，不會對包殼內部的核燃料造成影響，提高了包殼的可靠性。

技術領域

本發明涉及核燃料技術領域，尤其涉及一種核用碳化硅包殼快速連接方法、SiC包殼及其應用。

背景技術

對于核用包殼材料，目前商用的是鋯合金，但是鋯合金的高溫氧化性能差、高溫強度低，在失水條件下容易造成核燃料的泄漏；并且鋯合金在高溫水蒸氣條件下的產氫量較大，易造成氫爆，如2011年的福島核事故。碳化硅(SiC)陶瓷具有高熔點、高強度和抗腐蝕性能，使其在車輛、海洋工程、核能、航空航天等領域具有非常廣泛的應用。不僅如此，SiC還具有良好的抗中子輻照性能以及低中子吸收截面，因此，非常有潛力應用于核能領域反應堆的包殼材料。

SiC因為具備以上優異的性能，因此可解決鋯合金服役過程中可能出現的以上問題。然而，對于SiC包殼的應用，因為其高熔點、低自擴散系數，SiC包殼的應用急需解決兩端連接的問題?，F有的連接技術主要采用燒結爐進行連接，比如無壓燒結爐、熱壓燒結爐、放電等離子燒結爐、馬弗爐等，以上的燒結設備雖然可以實現SiC連接，但是連接效率非常低，并且產生的熱影響區較大，不利于SiC包殼裝載核燃料條件下的密封。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種效率高的核用碳化硅包殼快速連接方法、SiC包殼及其應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種核用碳化硅包殼快速連接方法，包括以下步驟：

S1、制備連接漿料；

S2、將所述連接漿料均勻涂抹在SiC端塞和/或SiC包殼管的連接面上，將所述SiC端塞和SiC包殼管以連接面相對配合形成連接結構；

S3、在保護氣氛下，將所述連接結構升溫至100℃～300℃，保溫0.1-4h進行固化，所述SiC端塞和SiC包殼管之間的連接漿料固化形成連接層；

S4、對固化后的所述連接結構進行電阻焊處理，使所述連接層致密化，將所述SiC端塞與SiC包殼管致密連接，形成SiC包殼。

優選地，步驟S1包括：將連接材料和分散劑加入有機溶劑中，經超聲分散均勻；

所述連接材料和所述分散劑的比例為0.1wt％～0.5wt％：99.9wt％～99.5wt％。

優選地，所述連接材料包括陶瓷粉體、玻璃粉體、金屬粉體、前驅體和燒結助劑中至少一種。

優選地，所述連接材料中，玻璃粉體占玻璃粉體和陶瓷粉體總粉體質量的0～50％，金屬粉體占陶瓷粉體、玻璃粉體和金屬粉體總粉體質量的0～50％，前驅體占陶瓷粉體、玻璃粉體、金屬粉體和前驅體總粉體質量的0～50％。

優選地，所述陶瓷粉體為碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳氮化鈦和氧化鋁中至少一種，其粉體粒徑為0.1μm～10μm。