聚变堆包层中子与氚增殖剂铍酸锂小球的制备方法

摘要

聚变堆包层中子与氚增殖剂铍酸锂小球的制备方法，包含铍酸锂材料的制备、表征和直径约1mm的铍酸锂小球制备与性能检测，在室温条件下预备氢氧化锂和氧化铍原材料，按Li/Bi分子摩尔比为1的比例放入容器内旋转搅拌约20小时充分均匀混合，干燥后的凝胶放入烧结炉，在空气环境下加温至1073K，锻烧5小时，充分进行固相反应。取铍酸锂样品经充分碾磨成颗粒，采用XDR分析其成分组成，采用ICP‑AES分析其Li/Bi摩尔比。本发明克服了原先采用硅酸锂或钛酸锂小球作为增殖剂时，必须在包层内需要设置多层铍区增殖中子的问题，使包层有限空间内增殖剂利用效率得到极大地提高，可有效解决聚变堆氚自持难题。

主权项

聚变堆包层中子与氚增殖剂铍酸锂小球的制备方法，其特征在于包含以下步骤：S1:铍酸锂(Li₂Be₂O₃)材料的制备预备好定量的高纯度即纯度不低于99.9％的氢氧化锂(LiOH.H₂O)和纯度不低于99.9％的氧化铍(BeO)，按Li/Be分子摩尔比为1～1.05的比例放入容器内，在室温20℃～30℃条件下旋转搅拌20～24小时充分均匀混合；干燥后形成凝胶，并将该凝胶放入烧结炉，在空气环境下加温至1073K～1100K，烧结5～6小时，充分进行固相反应，其反应式为：2LiOH.H₂O+2BeO→Li₂Be₂O₃+3H₂O待炉温降至室温后取出样品进行分析；S2:铍酸锂材料的样品分析取适量铍酸锂样品充分碾磨成2～3μm的颗粒，采用XDR分析铍酸锂样品晶粒成份，铍酸锂样品由单相铍酸锂组成，采用感应耦合等离子体原子发射谱(inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy，ICP‑AES)分析铍酸锂样品的化学组成，Li/Be的分子摩尔比基本不变；S3:溶胶凝胶法制备铍酸锂小球采用溶胶凝胶法制备铍酸锂小球时，充分碾磨铍酸锂材料成均匀细小颗粒，加入按配比所规定量的聚乙烯醇(polyvinyl‑alcohol，PVA)和水，其中铍酸锂的比例为42wt％～44wt％，聚乙烯醇的比例为3.5wt％～4.5wt％，水的比例为52.5wt％～53.5wt％；充分混合后的溶液从滴嘴流出成小球进入低温‑35℃～‑30℃丙酮溶液中，在表面张力的作用下，液滴脱水收缩成小球；在低温丙酮溶液环境下经过1～2小时老化后，取出铍酸锂小球于室温干燥24～48小时，在空气环境下加热至873K～923K锻烧6～8小时，然后放入烧结炉升温至1073K～1123K烧结4～6小时；S4:铍酸锂小球性能检测取铍酸锂小球样品，采用扫瞄电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)分析样品表面和破碎后内部的微结构，采用XDR分析样品晶粒成份，采用水银浸没法测样品密度，采用数字图像分析小球的球形度，采用静压力法测试小球抗挤压载荷大小。