6燃料电池等说课.pptVIP

核能材料 固体核燃料 金属型 ? 直接使用纯铀金属 导热性好，但使用温度低于450oC，主要用于实验堆、英国气冷堆 陶瓷型 ? 氧化物陶瓷、碳化物陶瓷 陶瓷型燃料多为氧化物(如最常见的二氧化铀UO2)、碳化物UC、氮化物UN等，它们具有高的工作温度，但密度低、导热性能差、易脆化，一般来说，与与冷却剂及包壳材料的相容性好。 弥散型燃料 ? 将燃料颗粒弥散分布在导热性好的基体中 目的：改善燃料性能，克服陶瓷型燃料的导热和延性不足 方法：(1) 将陶瓷燃料(UO2)粉末或金属间化合物粉末等弥散在金属基体内，或(2)用热解碳和碳化硅包覆氧化物或碳化物的涂层颗粒燃料，再将这些颗粒燃料弥散在石墨体内 用途：作为高温堆燃料，如高温气冷堆的燃料 核能材料 3.2包壳材料 1 包壳材料性能要求 具有一定的强度和塑形；良好的抗裂变产物腐蚀能力；中子吸收性能小，不产生严重的核反应；具有抗辐照机械性能。 2 典型的包壳材料 锆合金在高温下强度好，在高温纯水中的耐腐蚀性接近不锈钢，而其中子吸收截面却只有不锈钢的1／15，是目前水冷动力堆中广泛使用的结构材料。 Zr合金：Zr-2, Zr-4, Zr-5， Zr-Sn， Zr-Nb-Sn-Fe ，Zr-Nb-O 核能材料 3.3冷却剂 冷却剂： 又称载热剂，具有将反应堆内因核裂变产生的热量导出堆外作用。 冷却剂的特点：具有良好的传热性和流动性，高沸点、低熔点、泵送功率低，对热和辐射有良好的稳定性，在反应堆系统下不产生腐蚀，感生放射性低，中子俘获截面小。 常用的冷却剂： 气体冷却剂有二氧化碳和氦气 。 液体冷却剂有轻水、重水和液态金属。 核能材料 3.4慢化剂 散射 慢化材料 散射面积大 中子吸收少 慢化材料： 水、重水、 石墨、铍、 氧化锆 用于热中子反应堆内，使裂变产生的快中子减速为热中子，从而提高裂变反应的几率。对慢化剂的要求是对中子有较高的散射截面和低的吸收截面。。 控制棒材料是中子吸收剂，反应堆运行时通过控制棒上下移动调整功率，停堆插入堆底部停止反应。 控制棒材料：硼酸、碳化硼（B4C)、硼硅酸玻璃、银-铟-镉合金、Gd2O3等。 核能材料 3.5控制棒材料 核能材料 3.6堆芯其他材料 反射层材料：为防止裂变中子泄漏到堆芯外部，尽可能将泄漏中子反射回堆芯，在堆芯周围设置反射层。散射面积大，中子吸收少，如铍块、石墨块。 屏蔽材料：用于衰减反应堆芯中产生的各种射线的材料，屏蔽热中子和γ射线。如重混凝土、 B4C/Al复合材料。 容器材料：包容堆芯和一回路冷却剂，反应堆的安全屏障，是高压容器。如高强度的钢。存在辐照脆化问题。 核能材料 3.7结构材料 结构材料：反应堆容器、热交换器和主回路管道等所用的材料。 压力容器材料 改进方向： 高强度和延伸率、高韧性、低辐照效应、抗热老化，可焊接性好等。 MnMoNi钢：A508-3(美国、日本） CrNiV钢：15kh2NMFA-1(俄罗斯） 核能材料 3.8热交换器替代材料 蒸汽发生器的腐蚀与疲劳 腐蚀问题：出现凹坑，应力腐蚀开裂，磷 酸盐沉积减薄壁厚。 疲劳问题：腐蚀与磨损，疲劳开裂 蒸汽发生器材料：1Cr-0.5MO钢，12Cr、2Cr不锈钢；替代材料：镍600，镍800，800合金。 核能材料 4.核废物及处理技术 核废物 含有放射性核素或被放射性污染的物质。 来源 铀、钍矿、冶炼浓缩厂、燃料加工厂； 各类反应堆 乏燃料后处理 核废物处理 核武器研究 放射性同位素生产、应用 废弃核设施 种类 锕系元素 高放废物 乏燃料 超铀元素 混合废物 核能材料 4.核废物及处理技术 直接处理：乏燃料经放置冷却、固化处理、地质埋藏； 后处理：经化学方法回收铀等核燃料、再经固化处理，地质埋藏； 分离-嬗变处理：经化学方法回收铀等核燃料，高放废弃物经过嬗变处理，形成低放废弃物，再经固化处理，地质埋藏。 半导体金属合金型热电材料 热电材料半导体金属合金型热电材料以Ⅲ、Ⅳ、V族及稀土元素为主，目前研究比较成熟。已用作热电设备的材料主要是金属化合物及固溶体合金。 如： Bi 2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等。 温差电池 6.热电材料种类 温差电池 6.热电材料种类 氧化物及钴酸盐型热电材料 氧化物热电材料具有使用温度高、不怕氧化、无污染、使用 寿命长、制备方便等优点，因此在中温区热电发电领域的应 用潜力很大。此外，氧化物热电材料还具有原料资源丰富， 制样时可在空气中直接烧结，无需抽真空，成本费用低等方 面的优势，在民用上有重要价值，因而备受人们的关注。目 前此类热电材料以过渡金属氧