Matumizi ya vitu adimu vya dunia katika vifaa vya nyuklia

1 、 Ufafanuzi wa vifaa vya nyuklia

Kwa maana pana, nyenzo za nyuklia ni neno la jumla kwa vifaa vinavyotumiwa peke katika tasnia ya nyuklia na utafiti wa kisayansi wa nyuklia, pamoja na mafuta ya nyuklia na vifaa vya uhandisi wa nyuklia, yaani, vifaa vya mafuta vya nyuklia.

Inayojulikana kwa vifaa vya nyuklia hurejelea vifaa vinavyotumiwa katika sehemu mbali mbali za Reactor, pia inajulikana kama vifaa vya Reactor. Vifaa vya Reactor ni pamoja na mafuta ya nyuklia ambayo hupitia fission ya nyuklia chini ya bomu ya neutron, vifaa vya kufunika kwa vifaa vya mafuta ya nyuklia, baridi, wasimamizi wa neutron (wasimamizi), vifaa vya fimbo ambavyo vinachukua vikali vya neutroni, na vifaa vya kutafakari ambavyo vinazuia kuvuja kwa neutron nje ya Reactor.

2 、 CO inayohusiana na uhusiano kati ya rasilimali adimu za dunia na rasilimali za nyuklia

Monazite, ambayo pia huitwa phosphocerite na phosphocerite, ni madini ya kawaida ya nyongeza katika mwamba wa kati wa asidi na mwamba wa metamorphic. Monazite ni moja wapo ya madini kuu ya ore adimu ya chuma, na pia inapatikana katika mwamba fulani wa sedimentary. Nyekundu ya hudhurungi, ya manjano, wakati mwingine hudhurungi, na luster yenye grisi, laini kamili, ugumu wa Mohs wa 5-5.5, na mvuto maalum wa 4.9-5.5.

Madini kuu ya aina fulani ya amana za kawaida za ardhi nchini China ni monazite, ambayo iko katika Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, na yeye kata, Guangxi. Walakini, uchimbaji wa aina ya placer rasilimali adimu za dunia mara nyingi hazina umuhimu wa kiuchumi. Mawe ya kibinafsi mara nyingi huwa na vitu vya kuangaza vya thorium na pia ndio chanzo kikuu cha plutonium ya kibiashara.

3 、 Maelezo ya jumla ya matumizi ya nadra ya dunia katika fusion ya nyuklia na fission ya nyuklia kulingana na uchambuzi wa patent patent

Baada ya maneno muhimu ya vitu vya utaftaji wa ardhini kupanuliwa kikamilifu, zinajumuishwa na funguo za upanuzi na idadi ya uainishaji wa fission ya nyuklia na fusion ya nyuklia, na kutafutwa katika hifadhidata ya IncOPT. Tarehe ya utaftaji ni Agosti 24, 2020. Patent 4837 zilipatikana baada ya kuunganishwa rahisi kwa familia, na ruhusu 4673 ziliamuliwa baada ya kupunguzwa kwa kelele bandia.

Maombi ya kawaida ya patent ya Dunia katika uwanja wa fission ya nyuklia au fusion ya nyuklia husambazwa katika nchi 56/mikoa, iliyojikita zaidi nchini Japan, Uchina, Merika, Ujerumani na Urusi, nk Idadi kubwa ya ruhusu inatumika katika mfumo wa PCT, ambao teknolojia za patent zimekuwa zikiongezeka, haswa tangu 2009, zinaendelea kwa hatua ya ukuaji wa juu, na Urusi, na Urusi, ambayo inasimamishwa kwa kiwango cha juu cha Urusi, na Ushuru, ambayo takwimu za Umoja wa Mataifa zimewekwa kwa hatua ya Ukuaji wa haraka, na Urusi, ambayo Teknolojia ya Patent 1).

Kielelezo 1 mwenendo wa maombi ya ruhusu za teknolojia zinazohusiana na matumizi ya nadra ya dunia katika utaftaji wa nyuklia wa nyuklia na ujumuishaji wa nyuklia katika nchi/mikoa

Inaweza kuonekana kutoka kwa uchambuzi wa mada za kiufundi kwamba utumiaji wa ardhi adimu katika fusion ya nyuklia na fission ya nyuklia inazingatia vitu vya mafuta, scintillators, upelelezi wa mionzi, actinides, plasmas, athari za nyuklia, vifaa vya ngao, kunyonya kwa neutron na mwelekeo mwingine wa kiufundi.

4 、 Maombi maalum na utafiti muhimu wa patent ya vitu adimu vya dunia katika vifaa vya nyuklia

Kati yao, athari ya nyuklia na athari za nyuklia katika vifaa vya nyuklia ni kubwa, na mahitaji ya vifaa ni madhubuti. Kwa sasa, athari za umeme ni athari za athari za nyuklia, na athari za fusion zinaweza kujulikana kwa kiwango kikubwa baada ya miaka 50. Matumizi yaDunia isiyo ya kawaidaVipengee katika vifaa vya miundo ya Reactor; Katika uwanja maalum wa kemikali za nyuklia, vitu adimu vya ardhini hutumiwa hasa kwenye viboko vya kudhibiti; Kwa kuongeza,Scandiumpia imekuwa ikitumika katika radiochemistry na tasnia ya nyuklia.

（1） Kama sumu inayoweza kuwaka au fimbo ya kudhibiti kurekebisha kiwango cha neutron na hali muhimu ya athari ya nyuklia

Katika athari za nguvu, mabaki ya awali ya cores mpya kwa ujumla ni ya juu sana. Hasa katika hatua za mwanzo za mzunguko wa kwanza wa kuongeza nguvu, wakati mafuta yote ya nyuklia kwenye msingi ni mpya, reac shughuli iliyobaki ni ya juu zaidi. Katika hatua hii, kutegemea tu viboko vya udhibiti wa kulipia fidia ya mabaki inaweza kuanzisha viboko zaidi vya kudhibiti. Kila fimbo ya kudhibiti (au kifungu cha fimbo) inalingana na kuanzishwa kwa utaratibu tata wa kuendesha. Kwa upande mmoja, hii huongeza gharama, na kwa upande mwingine, kufungua shimo kwenye kichwa cha shinikizo inaweza kusababisha kupungua kwa nguvu ya muundo. Sio tu kuwa sio ya kiuchumi, lakini pia hairuhusiwi kuwa na kiwango fulani cha nguvu na nguvu ya kimuundo kwenye kichwa cha shinikizo. Walakini, bila kuongeza viboko vya kudhibiti, inahitajika kuongeza mkusanyiko wa sumu ya kemikali (kama asidi ya boric) kulipia fidia iliyobaki. Katika kesi hii, ni rahisi kwa mkusanyiko wa boroni kuzidi kizingiti, na mgawo wa joto wa msimamizi utakuwa mzuri.

Ili kuzuia shida zilizotajwa hapo juu, mchanganyiko wa sumu inayoweza kuwaka, viboko vya kudhibiti, na udhibiti wa fidia ya kemikali kwa ujumla inaweza kutumika kwa udhibiti.

（2） Kama dopant ili kuongeza utendaji wa vifaa vya miundo ya Reactor

Reactors zinahitaji vifaa vya kimuundo na vitu vya mafuta kuwa na kiwango fulani cha nguvu, upinzani wa kutu, na utulivu wa juu wa mafuta, wakati pia unazuia bidhaa za fission kuingia kwenye baridi.

1) .Rare ya ardhi ya ardhi

Reactor ya nyuklia ina hali ya mwili na kemikali, na kila sehemu ya Reactor pia ina mahitaji ya juu kwa chuma maalum kinachotumiwa. Vitu vya nadra vya Dunia vina athari maalum za kurekebisha juu ya chuma, haswa ikiwa ni pamoja na utakaso, metamorphism, microalloying, na uboreshaji wa upinzani wa kutu. Dunia zisizo za kawaida zilizo na miiba pia hutumiwa sana katika athari za nyuklia.

① Athari ya utakaso: Utafiti uliopo umeonyesha kuwa ardhi adimu zina athari nzuri ya utakaso kwa chuma kilichoyeyuka kwa joto la juu. Hii ni kwa sababu ardhi adimu zinaweza kuguswa na vitu vyenye madhara kama vile oksijeni na kiberiti kwenye chuma kilichoyeyuka ili kutoa misombo ya joto la juu. Misombo ya joto la juu inaweza kusambazwa na kutolewa kwa njia ya inclusions kabla ya kuyeyuka kwa chuma, na hivyo kupunguza yaliyomo kwenye uchafu katika chuma kilichoyeyuka.

② Metamorphism: Kwa upande mwingine, oksidi, sulfidi au oxysulfides zinazozalishwa na athari ya ardhi adimu katika chuma kilichoyeyuka na vitu vyenye madhara kama vile oksijeni na kiberiti vinaweza kuwekwa kwenye chuma kilichoyeyushwa na kuwa inclusions ya chuma na kiwango cha juu cha kuyeyuka. Vipimo hivi vinaweza kutumika kama vituo vya kuzaa vya nguvu wakati wa uimarishaji wa chuma kilichoyeyuka, na hivyo kuboresha sura na muundo wa chuma.

③ Microalloying: Ikiwa nyongeza ya Dunia adimu imeongezeka zaidi, Dunia iliyobaki itafutwa katika chuma baada ya utakaso wa hapo juu na metamorphism kukamilika. Kwa kuwa radius ya atomiki ya ardhi adimu ni kubwa kuliko ile ya atomi ya chuma, ardhi adimu ina shughuli za juu za uso. Wakati wa mchakato wa uimarishaji wa chuma kuyeyuka, vitu vya nadra vya ardhi vina utajiri katika mpaka wa nafaka, ambayo inaweza kupunguza vyema kutengana kwa vitu vya uchafu kwenye mpaka wa nafaka, na hivyo kuimarisha suluhisho thabiti na kucheza jukumu la microalloying. Kwa upande mwingine, kwa sababu ya sifa za uhifadhi wa hidrojeni ya ardhi adimu, zinaweza kuchukua hydrojeni katika chuma, na hivyo kuboresha vizuri hali ya kukumbatia ya hydrojeni.

④ Kuboresha upinzani wa kutu: Kuongezewa kwa vitu adimu vya dunia pia kunaweza kuboresha upinzani wa chuma. Hii ni kwa sababu ardhi adimu zina uwezo wa juu wa kutu kuliko chuma cha pua. Kwa hivyo, kuongezwa kwa ardhi adimu kunaweza kuongeza uwezo wa kutu wa chuma cha pua, na hivyo kuboresha utulivu wa chuma katika vyombo vya habari vya kutu.

2). Utafiti muhimu wa patent

Patent muhimu: uvumbuzi wa patent ya utawanyiko wa oksidi uliimarisha chuma cha chini cha uanzishaji na njia yake ya kuandaa na Taasisi ya Metali, Chuo cha Sayansi cha China

Patent Abstract: Iliyotolewa ni utawanyiko wa oksidi iliyoimarishwa chuma cha chini kinachofaa kwa athari za fusion na njia yake ya kuandaa, iliyoonyeshwa kwa kuwa asilimia ya vitu vya aloi katika jumla ya chuma cha chini cha uanzishaji ni: matrix ni Fe, 0.08% ≤ c ≤ 0.15%, 8.0% 0.03%≤ Ta ≤ 0.2%, 0.1 ≤ mn ≤ 0.6%, na 0.05%≤ y2O3 ≤ 0.5%.

Mchakato wa Viwanda: Fe-Cr-WV-Ta-Mn Mama Aloi ya Aloi, Atomization ya Poda, Mpira wa Mpira wa Juu wa Aloi ya Mama naY2O3 NanoparticlePoda iliyochanganywa, uchimbaji wa kufunika poda, ukingo wa uimarishaji, rolling moto, na matibabu ya joto.

Njia ya kuongeza Dunia: Ongeza nanoscaleY2O3Chembe kwa mzazi wa poda ya atomidi ya mzazi kwa milling yenye nguvu ya mpira, na milling ya mpira wa kati kuwa φ 6 na φ 10 mipira ya chuma iliyochanganywa, na mazingira ya milling ya mpira wa 99.99% ya gesi ya Argon, uwiano wa vifaa vya mpira wa (8-10): 1, wakati wa kuchimba mpira wa masaa 40-70, na kasi ya mzunguko wa 350/min.

3）. Imetumiwa kutengeneza vifaa vya kinga ya mionzi ya neutron

① Kanuni ya kinga ya mionzi ya neutron

Neutrons ni sehemu ya atomiki ya atomiki, na idadi kubwa ya 1.675 × 10-27kg, ambayo ni mara 1838 misa ya elektroniki. Radius yake ni takriban 0.8 × 10-15m, sawa kwa saizi na protoni, sawa na mionzi ya γ hazijafungwa sawa. Wakati neutrons zinaingiliana na jambo, huingiliana sana na nguvu za nyuklia ndani ya kiini, na haziingiliani na elektroni kwenye ganda la nje.

Pamoja na maendeleo ya haraka ya nishati ya nyuklia na teknolojia ya athari ya nyuklia, umakini zaidi na zaidi umelipwa kwa usalama wa mionzi ya nyuklia na kinga ya mionzi ya nyuklia. Ili kuimarisha ulinzi wa mionzi kwa waendeshaji ambao wamekuwa wakijishughulisha na matengenezo ya vifaa vya mionzi na uokoaji wa ajali kwa muda mrefu, ni ya umuhimu mkubwa wa kisayansi na thamani ya kiuchumi kukuza michanganyiko nyepesi kwa mavazi ya kinga. Mionzi ya Neutron ndio sehemu muhimu zaidi ya mionzi ya athari ya nyuklia. Kwa ujumla, neutroni nyingi katika kuwasiliana moja kwa moja na wanadamu zimepunguzwa kwa neutroni zenye nguvu kidogo baada ya athari ya kinga ya neutron ya vifaa vya miundo ndani ya athari ya nyuklia. Neutrons za chini za nishati zitagongana na kiini na nambari ya chini ya atomiki na itaendelea kudhibitiwa. Neutroni za mafuta zilizorekebishwa zitaingizwa na vitu vilivyo na sehemu kubwa za kuvua za neutron, na hatimaye kinga ya neutron itapatikana.

Utafiti muhimu wa patent

Mali ya mseto ya porous na kikaboni yaVipengee vya Dunia vya RareGadoliniumVifaa vya mifupa ya kikaboni ya msingi huongeza utangamano wao na polyethilini, kukuza vifaa vya mchanganyiko kuwa na maudhui ya juu ya gadolinium na utawanyiko wa gadolinium. Yaliyomo ya juu ya gadolinium na utawanyiko itaathiri moja kwa moja utendaji wa kinga ya neutron ya vifaa vya mchanganyiko.

Patent muhimu: Taasisi ya Hefei ya Sayansi ya Nyenzo, Chuo cha Sayansi cha China, Patent ya uvumbuzi ya vifaa vya kinga vya kikaboni vya Gadolinium

Patent Abstract: Gadolinium msingi wa chuma kikaboni vifaa vya kinga ya mchanganyiko ni nyenzo ya mchanganyiko inayoundwa na kuchanganyaGadoliniumVifaa vya mifupa ya kikaboni ya msingi na polyethilini katika uwiano wa uzito wa 2: 1: 10 na kuitengeneza kupitia kuyeyuka kwa kutengenezea au kushinikiza moto. Gadolinium msingi wa chuma kikaboni vifaa vya kinga vya vifaa vina utulivu wa juu wa mafuta na uwezo wa kinga ya neutron.

Mchakato wa utengenezaji: kuchagua tofautiMetali ya GadoliniumChumvi na ligands za kikaboni kuandaa na kutengenezea aina tofauti za vifaa vya mifupa ya kikaboni ya gadolinium, kuosha na molekuli ndogo za methanoli, ethanol, au maji na centrifugation, na kuzifanya kwa joto la juu chini ya hali ya utupu kuondoa kikamilifu vifaa vya mabichi visivyo na maji; Vifaa vya mifupa ya gadolinium ya msingi wa gadolinium iliyoandaliwa kwa hatua huchochewa na lotion ya polyethilini kwa kasi kubwa, au ultrasonically, au gadolinium msingi wa mifupa ya mifupa iliyoandaliwa kwa hatua huyeyuka na kuyeyuka kwa kiwango cha juu cha polyethilini kwa joto la juu hadi joto kamili; Weka mchanganyiko uliochanganywa wa gadolinium uliochanganywa kwa chuma/mchanganyiko wa polyethilini kwenye ukungu, na upate vifaa vya ngao ya kikaboni ya gadolinium iliyowekwa kwa kukausha ili kukuza uvukizi wa kutengenezea au kushinikiza moto; Vifaa vya ngao ya kikaboni iliyoandaliwa ya kikaboni iliyoandaliwa imeboresha sana upinzani wa joto, mali ya mitambo, na uwezo bora wa kinga ya neutron ikilinganishwa na vifaa safi vya polyethilini.

Njia ya kuongezewa ya Dunia: GD2 (BHC) (H2O) 6, GD (BTC) (H2O) 4 au GD (BDC) 1.5 (H2O) 2 Porous Crystalline Coordination Polymer iliyo na gadolinium, ambayo hupatikana kwa polymerization ya uratibu waGD (NO3) 3 • 6H2O au GDCL3 • 6H2Ona kikaboni carboxylate ligand; Saizi ya vifaa vya mifupa ya kikaboni ya gadolinium ni 50nm-2 μ m ； Gadolinium msingi wa vifaa vya mifupa ya kikaboni vina morphologies tofauti, pamoja na granular, umbo la fimbo, au maumbo ya sindano.

（4） Matumizi yaScandiumkatika radiochemistry na tasnia ya nyuklia

Metali ya Scandium ina utulivu mzuri wa mafuta na utendaji wa nguvu wa kunyonya fluorine, na kuifanya kuwa nyenzo muhimu katika tasnia ya nishati ya atomiki.

Patent muhimu: Uchina wa Maendeleo ya Anga ya China Beijing Taasisi ya Anga ya Anga, Patent ya uvumbuzi kwa aloi ya alumini ya Zinc Magnesiamu na njia yake ya maandalizi

Patent Abstract: zinki ya aluminiMagnesiamu scandium aloina njia yake ya maandalizi. Muundo wa kemikali na asilimia ya uzani wa aloi ya alumini ya zinki magnesium scandium ni: Mg 1.0%-2.4%, Zn 3.5%-5.5%, SC 0.04%-0.50%, Zr 0.04%-0.35%, Upungufu Cu ≤ 0.2%, SI ≤ 0.35%, Fe, Impour ≤ zingine, Impour ≤, zingine 0.35%, 0.15%, na kiasi kilichobaki ni AL. Muundo wa vifaa vya aloi ya alumini ya aluminium magnesiamu ni sawa na utendaji wake ni thabiti, na nguvu ya mwisho ya zaidi ya 400mpa, nguvu ya mavuno ya zaidi ya 350mpa, na nguvu tensile ya zaidi ya 370mpa kwa viungo vyenye svetsade. Bidhaa za nyenzo zinaweza kutumika kama vitu vya kimuundo katika anga, tasnia ya nyuklia, usafirishaji, bidhaa za michezo, silaha na uwanja mwingine.

Mchakato wa utengenezaji: Hatua ya 1, kiunga kulingana na muundo wa alloy hapo juu; Hatua ya 2: kuyeyuka katika tanuru ya kuyeyuka kwa joto la 700 ℃ ~ 780 ℃; Hatua ya 3: Boresha kioevu cha chuma kilichoyeyuka kabisa, na udumishe joto la chuma ndani ya safu ya 700 ℃ ~ 750 ℃ ​​wakati wa kusafisha; Hatua ya 4: Baada ya kusafisha, inapaswa kuruhusiwa kabisa kusimama; Hatua ya 5: Baada ya kusimama kikamilifu, anza kutupwa, kudumisha joto la tanuru ndani ya safu ya 690 ℃ ~ 730 ℃, na kasi ya kutupwa ni 15-200mm/dakika; Hatua ya 6: Fanya matibabu ya homogenization annealing kwenye ingot ya aloi katika tanuru ya joto, na joto la homogenization la 400 ℃ ~ 470 ℃; Hatua ya 7: Peel homogenized ingot na fanya extrusion moto ili kutoa maelezo mafupi na unene wa ukuta wa zaidi ya 2.0mm. Wakati wa mchakato wa extrusion, billet inapaswa kudumishwa kwa joto la 350 ℃ hadi 410 ℃; Hatua ya 8: Punguza wasifu kwa matibabu ya kuzima suluhisho, na joto la suluhisho la 460-480 ℃; Hatua ya 9: Baada ya masaa 72 ya suluhisho thabiti kuzima, kulazimisha kuzeeka. Mfumo wa uzee wa mwongozo ni: 90 ~ 110 ℃/masaa 24+170 ~ 180 ℃/masaa 5, au 90 ~ 110 ℃/masaa 24+145 ~ 155 ℃/masaa 10.

5 、 Muhtasari wa Utafiti

Kwa ujumla, dunia adimu hutumiwa sana katika fusion ya nyuklia na fission ya nyuklia, na huwa na mpangilio mwingi wa patent katika mwelekeo wa kiufundi kama uchochezi wa X-ray, malezi ya plasma, athari ya maji nyepesi, transuranium, uranyl na poda ya oksidi. Kama ilivyo kwa vifaa vya Reactor, ardhi adimu zinaweza kutumika kama vifaa vya miundo ya athari na vifaa vya insulation vya kauri, vifaa vya kudhibiti na vifaa vya ulinzi wa mionzi ya neutron.