中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國核動力研究設(shè)計院四所高密度碳化硼芯塊批量化生產(chǎn)項目順利完成交付，4.4噸產(chǎn)品將用于建核電機組。

這是核動力院乃至集團(tuán)首次開展高密度碳化硼芯塊生產(chǎn)供貨，其生產(chǎn)制備技術(shù)為完全自主創(chuàng)新，其生產(chǎn)效率遠(yuǎn)超業(yè)界同行。核動力院高密度碳化硼芯塊全產(chǎn)業(yè)鏈自主供貨模式基本成型，從原料制備、技術(shù)開發(fā)，到批量生產(chǎn)、長期供貨將“一條龍”打通，全面實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、批量化、可持續(xù)的生產(chǎn)供應(yīng)。

2022年底，國內(nèi)在建核電機組屏蔽組件，亟需4.4噸密度在90%T.D.以上的天然富集度高密度碳化硼芯塊，要求一年內(nèi)完成交付。核動力院簽下該項目，并成立項目組。

碳化硼是具有高強度、高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異的陶瓷材料，其中子吸收截面高，吸收能譜寬，吸收中子后沒有強的二次輻射，是反應(yīng)堆常用的控制組件材料和屏蔽組件材料。但同時，它的晶格結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，自擴(kuò)散系數(shù)極低、晶界移動困難，導(dǎo)致其成型難度高、致密化困難，燒結(jié)后斷裂韌性差。在過去幾十年中，高密度碳化硼的燒結(jié)制備都面臨著工藝難題。

項目組以從實驗室探索出來的“基于熱壓燒結(jié)路線的高密度碳化硼燒結(jié)技術(shù)”為基礎(chǔ)，進(jìn)行批量化生產(chǎn)工藝設(shè)計，突破重重難題，此次具有突破性意義的工藝研發(fā)和批量生產(chǎn)項目最終僅耗時7個月，生產(chǎn)出4.4噸高密度碳化硼芯塊。這批產(chǎn)品質(zhì)量全部達(dá)標(biāo)，獲得了采購方、使用方的雙重肯定。

1994年左右，核動力院四所就開始研制用于反應(yīng)堆控制棒的碳化硼材料；2000年有了熱壓技術(shù)，助燒劑的選擇也比較多，就能基本燒成密度90%T.D.以上的高密度規(guī)格芯塊；之后又用了十幾年進(jìn)行工藝改進(jìn)，到2014年左右，核動力院通過解決粉末粒度的問題，全面攻克了異形件成型和燒結(jié)的難題，工藝精準(zhǔn)度提高。

近年來，現(xiàn)代核能、航天、海洋工程領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芴沾刹牧系男枨笕找嬖龈撸?022年，碳化硼行業(yè)市場規(guī)模已達(dá)10.96億元。僅在核電領(lǐng)域，碳化硼每年就有1億元左右的市場，包括此次項目生產(chǎn)的天然富集度碳化硼和有著更高生產(chǎn)要求的高富集度碳化硼，其中后者市場價值占比約90%——而核動力院正擁有其原料生產(chǎn)資源。

來源：中國核動力研究設(shè)計院

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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