[发明专利]一种含钆钨元素的铝基复合材料及其应用

说明书

本发明公开了一种含钆钨元素的铝基复合材料及其制备方法和应用，其包括6063铝合金基体和作为弥散相分布于6063铝合金基体中的氧化钆和钨，上述烘干氧化钆的量占粉末总量的5‑50wt％，烘干纯钨粉末的量占粉末总量的10‑80wt％。本发明的含钆钨元素的铝基复合材料同时具有优异稳定的中子吸收能力和γ射线屏蔽能力，显著根除了现有分体式中子屏蔽材料与γ射线屏蔽材料组合使用时的占用体积大，结构复杂，使用和清洗维护不方便等缺点。

技术领域

本发明属于核能乏燃料的运输与存储技术领域，具体涉及一种含钆钨元素的铝基复合材料及其应用。

背景技术

核能的发现和应用是二十世纪人类最伟大的科学技术成就之一，其是可大规模替代化石能源、满足不断增长的电力需求、改善能源消费结构，特别是缓解温室气体排放的能源。在我国，积极发展核能已被列为国家中长期发展规划的能源战略之一。然而，人类在享受核电带来的巨大能源福利的同时，却面临乏燃料带来的严峻挑战。乏燃料中含有许多燃烧裂变后的放射性同位素，具有极强的α、β和γ放射性，伴有一定量的中子释放率，并放出热量。乏燃料是在经过燃烧的核燃料在不满足发电功率与经济效率时所形成，其中含有的燃烧裂变后的放射性同位素的半衰期不相同，如碘-131(8天)、铯-137(30年)、铯-135(2,300,000年)、锶-90(28年)、钚-239(24,000年)等。为了避免对环境的污染和对人体健康的危害，乏燃料必须得到妥善的存储与管理。据统计，目前全世界各核电站产生的乏燃料总量已超过30万吨，主要存放在核电厂内。美国的核电站大多运行有40-50年，核电站囤积了大量乏燃料，电站内水池面临着乏燃料饱和问题；特别是在核电站延寿后，更加剧了问题的严重性与紧迫性。虽然我国商用核电起步较晚，但秦山一期核电机组也运行近30年，而且每年以4～5台核电机组的速度增加。未来核电站中的乏燃料状况将与美国现状相似，乏燃料处置与存储必将成为制约我国核电发展的瓶颈。到2020年，每年将卸下超过1000吨的乏燃料，总存量将达到7500～10000吨，2030年将达到20000～25000吨。如此庞大的乏燃料总量对其管理与存储提出了严峻的挑战。在获得长期乏燃料存储的有效方法前，开发临时干式存储是一个合适与优选方法，其关键在于存储格架上置放的中子吸收材料，其是为了防止乏燃料的中子反应临界。