[发明专利]核用碳化硅包壳快速连接方法、SiC包壳及其应用

说明书

本发明公开了一种核用碳化硅包壳快速连接方法、SiC包壳及其应用，连接方法包括以下步骤：S1、制备连接浆料；S2、将连接浆料均匀涂抹在SiC端塞和/或SiC包壳管的连接面上，将SiC端塞和SiC包壳管以连接面相对配合形成连接结构；S3、在保护气氛下，将连接结构升温至100℃～300℃，保温0.1‑4h进行固化，SiC端塞和SiC包壳管之间的连接浆料固化形成连接层；S4、对固化后的连接结构进行电阻焊处理，使连接层致密化，将SiC端塞与SiC包壳管致密连接，形成SiC包壳。本发明的核用碳化硅包壳快速连接方法，采用电阻焊技术实现端塞和包壳管的快速连接，极大地节省了工作时间，提高连接效率；电阻焊连接的热影响区较小，不会对包壳内部的核燃料造成影响，提高了包壳的可靠性。

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，尤其涉及一种核用碳化硅包壳快速连接方法、SiC包壳及其应用。

背景技术

对于核用包壳材料，目前商用的是锆合金，但是锆合金的高温氧化性能差、高温强度低，在失水条件下容易造成核燃料的泄漏；并且锆合金在高温水蒸气条件下的产氢量较大，易造成氢爆，如2011年的福岛核事故。碳化硅(SiC)陶瓷具有高熔点、高强度和抗腐蚀性能，使其在车辆、海洋工程、核能、航空航天等领域具有非常广泛的应用。不仅如此，SiC还具有良好的抗中子辐照性能以及低中子吸收截面，因此，非常有潜力应用于核能领域反应堆的包壳材料。

SiC因为具备以上优异的性能，因此可解决锆合金服役过程中可能出现的以上问题。然而，对于SiC包壳的应用，因为其高熔点、低自扩散系数，SiC包壳的应用急需解决两端连接的问题。现有的连接技术主要采用烧结炉进行连接，比如无压烧结炉、热压烧结炉、放电等离子烧结炉、马弗炉等，以上的烧结设备虽然可以实现SiC连接，但是连接效率非常低，并且产生的热影响区较大，不利于SiC包壳装载核燃料条件下的密封。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种效率高的核用碳化硅包壳快速连接方法、SiC包壳及其应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核用碳化硅包壳快速连接方法，包括以下步骤：

S1、制备连接浆料；

S2、将所述连接浆料均匀涂抹在SiC端塞和/或SiC包壳管的连接面上，将所述SiC端塞和SiC包壳管以连接面相对配合形成连接结构；

S3、在保护气氛下，将所述连接结构升温至100℃～300℃，保温0.1-4h进行固化，所述SiC端塞和SiC包壳管之间的连接浆料固化形成连接层；

S4、对固化后的所述连接结构进行电阻焊处理，使所述连接层致密化，将所述SiC端塞与SiC包壳管致密连接，形成SiC包壳。

优选地，步骤S1包括：将连接材料和分散剂加入有机溶剂中，经超声分散均匀；

所述连接材料和所述分散剂的比例为0.1wt％～0.5wt％：99.9wt％～99.5wt％。

优选地，所述连接材料包括陶瓷粉体、玻璃粉体、金属粉体、前驱体和烧结助剂中至少一种。

优选地，所述连接材料中，玻璃粉体占玻璃粉体和陶瓷粉体总粉体质量的0～50％，金属粉体占陶瓷粉体、玻璃粉体和金属粉体总粉体质量的0～50％，前驱体占陶瓷粉体、玻璃粉体、金属粉体和前驱体总粉体质量的0～50％。

优选地，所述陶瓷粉体为碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳氮化钛和氧化铝中至少一种，其粉体粒径为0.1μm～10μm。