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核反應(yīng)堆控制棒外殼新材料問世

2019-06-10 13:54:01 作者：本網(wǎng)整理來源：科技日?qǐng)?bào) 分享至：

反應(yīng)堆示意圖

俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院研發(fā)出一種獨(dú)特的三層“鋼—釩—鋼”合金材料，能長(zhǎng)久耐受高達(dá)700℃的高溫、剛性輻射性照射、機(jī)械壓力和化學(xué)影響，這種復(fù)合材料可應(yīng)用在核反應(yīng)堆的控制棒外殼中。

控制棒外殼是核反應(yīng)堆的關(guān)鍵功能性部件，它們與鈾燃料接觸，控制著核反應(yīng)流的強(qiáng)度。新一代快中子核反應(yīng)堆能夠重復(fù)利用廢鈾，但其主要問題在于控制棒外殼所承受的巨大負(fù)荷。新一代反應(yīng)堆中的釋熱原件外殼的最高工作溫度在550℃—700℃，液態(tài)金屬傳熱體——鈉從外面作用于它們。為了接通新一代快中子核反應(yīng)堆中的核燃料循環(huán)，需要一種新結(jié)構(gòu)材料，能夠確保燃料的燃燒水平比現(xiàn)在所能達(dá)到的水平更高。

莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院科研人員亞歷山德拉·巴拉諾娃介紹，她的研究團(tuán)隊(duì)制造出了三明治狀的“鋼—釩—鋼”三層合金材料。特種鋼確保耐腐蝕性，而釩合金（V-4Ti-4Cr）則耐熱、抗輻射，足夠抵御核反應(yīng)堆特殊環(huán)境的影響。她說，制造類似復(fù)合材料的任務(wù)本身就很艱難，因?yàn)閮煞N材料的接合處應(yīng)該最大限度地結(jié)為整體。

該團(tuán)隊(duì)已成功制造出了整體上是三層管的控制棒外殼。試驗(yàn)表明，所獲得的復(fù)合材料在工作溫度高達(dá)700℃時(shí)表現(xiàn)出高度的機(jī)械堅(jiān)固性，研究人員計(jì)劃未來著手對(duì)三層材料的耐輻射性進(jìn)行長(zhǎng)期研究。

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