中国粉体网讯 近日，中国核动力研究设计院四所高密度碳化硼芯块批量化生产项目顺利完成交付，4.4吨产品将用于建核电机组。
这是核动力院乃至集团首次开展高密度碳化硼芯块生产供货，其生产制备技术为完全自主创新，其生产效率远超业界同行。核动力院高密度碳化硼芯块全产业链自主供货模式基本成型，从原料制备、技术开发，到批量生产、长期供货将“一条龙”打通，全面实现高质量、低成本、批量化、可持续的生产供应。
2022年底，国内在建核电机组屏蔽组件，亟需4.4吨密度在90%T.D.以上的天然富集度高密度碳化硼芯块，要求一年内完成交付。核动力院签下该项目，并成立项目组。
碳化硼是具有高强度、高硬度和化学稳定性优异的陶瓷材料，其中子吸收截面高，吸收能谱宽，吸收中子后没有强的二次辐射，是反应堆常用的控制组件材料和屏蔽组件材料。但同时，它的晶格结构十分稳定，自扩散系数极低、晶界移动困难，导致其成型难度高、致密化困难，烧结后断裂韧性差。在过去几十年中，高密度碳化硼的烧结制备都面临着工艺难题。
项目组以从实验室探索出来的“基于热压烧结路线的高密度碳化硼烧结技术”为基础，进行批量化生产工艺设计，突破重重难题，此次具有突破性意义的工艺研发和批量生产项目最终仅耗时7个月，生产出4.4吨高密度碳化硼芯块。这批产品质量全部达标，获得了采购方、使用方的双重肯定。
1994年左右，核动力院四所就开始研制用于反应堆控制棒的碳化硼材料；2000年有了热压技术，助烧剂的选择也比较多，就能基本烧成密度90%T.D.以上的高密度规格芯块；之后又用了十几年进行工艺改进，到2014年左右，核动力院通过解决粉末粒度的问题，全面攻克了异形件成型和烧结的难题，工艺精准度提高。
近年来，现代核能、航天、海洋工程领域对高性能陶瓷材料的需求日益增高，2022年，碳化硼行业市场规模已达10.96亿元。仅在核电领域，碳化硼每年就有1亿元左右的市场，包括此次项目生产的天然富集度碳化硼和有着更高生产要求的高富集度碳化硼，其中后者市场价值占比约90%——而核动力院正拥有其原料生产资源。
来源：中国核动力研究设计院
（中国粉体网编辑整理/空青）
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