[发明专利]一种高温气冷堆用石墨球及其制备方法

说明书

本发明实施例涉及一种高温气冷堆用石墨球及其制备方法。本发明实施例提供的高温气冷堆用石墨球的制备方法包括下述步骤：将石油焦、沥青、天然鳞片石墨、炭黑和球状焦炭混料，等静压成型，致密化处理，石墨化及高温提纯，和机械加工。本发明实施例提供了一种全新的制备高温气冷堆用石墨球(假球)的方法，该方法步骤少，成本低，且制得的高温气冷堆用石墨球密度大，强度高，稳定性好，完全满足核反应堆的要求，在反应堆中的使用寿命更长。

技术领域

本发明涉及石墨制备领域，具体涉及一种高温气冷堆用石墨球及其制备方法。

背景技术

高温气冷堆是清华大学通过自主研发并成功建设的第四代核反应堆，具有完全自主知识产权。高温气冷堆以“全陶瓷”型包覆颗粒燃料球为燃料元件，以石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，以氦气作为冷却剂，具有良好的固有安全性。

高温气冷堆用石墨球，与高温气冷堆用球形燃料元件外形完全一致，区别是高温气冷堆用石墨球中不含有核燃料，不参与堆内核反应，因此高温气冷堆用燃料元件被称为“真球”，而高温气冷堆用石墨球也被称为“假球”。为避免高温气冷堆前期堆内燃料过多，反应过于剧烈，因此在设计时，要求加入一定量的假球，假球只在高温气冷堆运行初期加入，起到调节反应堆内部反应性和传递热量的作用。

制备假球通常可以考虑两种方式，一种为完全模仿真球的制备方法，该方法中各个步骤、参数可参照真球的设计，但该方法制备步骤多、成本高。另一种为使用人造石墨制备假球，该方法制备步骤少、成本低，但以往方法制备的石墨球都无法满足核反应堆的要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当作为对本发明的限制。

发明内容

发明目的

为解决现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种高温气冷堆用石墨球及其制备方法。本发明实施例提供的高温气冷堆用石墨球的制备方法，提供了一种全新的制备高温气冷堆用石墨球(假球)的方法，该方法步骤少，成本低，且制得的高温气冷堆用石墨球密度大，强度高，稳定性好，完全满足核反应堆的要求，在反应堆中的使用寿命更长，完全可以替代进口假球，实现假球的国产化，填补国内空白。

解决方案

为实现本发明目的，本发明实施例提供了一种高温气冷堆用石墨球的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：

混料：将各原料混合，得混合物料；所述混合物料中包括下述重量份的组分：石油焦50-60份，沥青35-45份，天然鳞片石墨2-5份，炭黑1-3份和球状焦炭1-2份；

等静压成型：将所述混合物料在压强为130-150MPa条件下，等静压成型100-120分钟；

致密化处理：将等静压成型后产品取出，进行致密化处理，所述致密化处理为进行一次或多次焙烧和一次或多次浸渍的步骤，直至产品的体密度达到1.65g/cm³以上；

石墨化及高温提纯：使用高温提纯炉对致密化处理后的产品进行石墨化和提纯，装炉时，在炉底铺入氟化钙，升温至2300℃时，通入四氯化碳；继续升温至3100-3200℃，高温处理48-72小时；降温，得石墨制品；温度升高到一定温度后，氟化钙分解成氟气和氧化钙，氟气用于提纯，氧化钙在炉底，接触空气后生成氢氧化钙和碳酸钙；

机械加工：将所述石墨制品加工至直径59.9-60.2mm，得到高温气冷堆用石墨球。

在一种可能的实现方式中，所述混合物料中包括下述重量份的组分：石油焦55份，沥青40份，天然鳞片石墨3份，炭黑1份和球状焦炭1份。