C/C复合材料是用碳基体或石墨基体与碳纤维增强体制备的高强复合材料,其密度低、热导率高、尺寸稳定性高、抗热震性优异、在高温下比强度高和中子吸收截面低,可应用在核反应堆和热核领域[1~3]
在20世纪80年代,德国设计高温气冷反应堆并研究了C/C复合材料在控制棒中的应用[4]
1989年通用原子公司研究了由石墨和C/C复合材料制成的高温控制棒,橡树岭国家实验室测试相关材料支撑了通用原子反应堆的设计,认为C/C复合材料是制造控制棒的首选材料[5,6]
在球床式模块化反应堆(Pebble Bed Modular Reactor, PBMR)和下一代核电站计划(Next Generation Nuclear Plant, NGNP)中,C/C复合材料将用于制造横向约束带、上反射器支撑和反应性控制等组件[1]
在氟盐冷却高温反应堆(Fluoride Salt High-Temperature Reactor, FHR)和钍基熔盐反应堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)中,C/C复合材料因在高温下具有优异的耐腐蚀性和良好的力学性能而用于制造控制棒套管
作为一种池式核反应堆,TMSR具有良好的中子经济性、低压和高温操作的特点,可实现热化学制氢、固有安全和在线换料[7,8]
在TMSR中核石墨用作中子慢化剂或反射材料减缓快中子的速度,熔融氟盐(2LiF-BeF2: 67%-33%,摩尔分数,FLiBe; LiF-NaF-KF: 46.5%-11.5%-42.0%,摩尔分数,FLiNaK)用作一、二回路的冷却剂
在TMSR的运行过程中C/C复合材料控制棒导向器而被低压熔融氟化物盐包围,熔融氟化物盐在压力作用下浸渗入C/C复合材料内部
因此,有必要研究熔盐浸渗行为对C/C复合材料性能的影响
本文研究FLiNaK熔盐在高温(650℃)和不同浸渍压力下在2D C/C复合材料中的浸渗行为和对其力学性能的影响
1 实验方法1.1 样品的制备
实验用2D C/C复合材料为CX-761复合材料
从CX-761 C/C复合平板上裁取测量弯曲和压缩强度用的试样,并对其用激光打标标记
将试样在超声清洗机中用去离子水清洗后在120℃干燥箱中干燥2 h,然后称量其初始质量
每次浸渗时,将500 g的 FLiNaK熔盐置于高压反应釜中,升温至650℃保温1 h以使
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“FLiNaK熔盐浸渗对2D C/C复合材料力学性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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