1, Таърифи маводҳои ҳастаӣ
Ба маънои васеъ, маводи ҳастаӣ истилоҳи умумии маводест, ки танҳо дар саноати ҳастаӣ ва тадқиқоти илмии ҳастаӣ истифода мешавад, аз ҷумла сӯзишвории ҳастаӣ ва маводи муҳандисии ҳастаӣ, яъне маводи сӯзишвории ғайриядроӣ.
Маводи ҳастаӣ, ки маъмулан ба маводи ҳастаӣ номида мешаванд, асосан ба маводҳое дахл доранд, ки дар қисмҳои гуногуни реактор истифода мешаванд, ки ҳамчун маводи реакторӣ низ маълуманд.Маводҳои реактор сӯзишвории ҳастаӣ, ки дар зери бомбаборони нейтронӣ тақсимоти ядроиро аз сар мегузаронанд, маводи пӯшида барои ҷузъҳои сӯзишвории ҳастаӣ, хунуккунандаҳо, модераторҳои нейтронӣ (модераторҳо), маводи чӯби назоратӣ, ки нейтронҳоро сахт ҷабб мекунанд ва маводи инъикоскунандае, ки аз берун рафтани нейтронҳоро пешгирӣ мекунанд, дохил мешаванд.
2. Муносибати муштараки байни захираҳои нодири замин ва захираҳои ҳастаӣ
Монацит, ки онро фосфоцерит ва фосфоцерит низ меноманд, як минерали маъмули иловагӣ дар сангҳои магмавии мобайнӣ ва ҷинсҳои метаморфӣ мебошад.Монацит яке аз маъданҳои асосии маъдани металлҳои нодири замин буда, дар баъзе ҷинсҳои таҳшинӣ низ мавҷуд аст.Сурхи қаҳваранг, зард, баъзан зарди қаҳваранг, бо дурахши равѓанин, пораи пурра, сахтии Мох 5-5,5 ва вазни хоси 4,9-5,5.
Минерали асосии маъданҳои баъзе конҳои замини нодир дар Чин монацит мебошад, ки асосан дар Тонгчэн, Ҳубей, Юэйанг, Хунан, Шанграо, Цзянси, Менхай, Юннан ва Шаҳристони Ҳе, Гуанси ҷойгир аст.Аммо истихроҷи сарватҳои зеризаминии навъи нодир аксар вақт аҳамияти иқтисодӣ надорад.Сангҳои танҳоӣ аксар вақт дорои унсурҳои рефлексивии торий мебошанд ва инчунин манбаи асосии плутонийи тиҷоратӣ мебошанд.
3, Баррасии истифодаи замини нодир дар синтези ҳастаӣ ва тақсимоти ҳастаӣ дар асоси таҳлили панорамии патентӣ
Пас аз пурра васеъ кардани калимаҳои калидии унсурҳои ҷустуҷӯи замини нодир, онҳо бо калидҳои васеъкунӣ ва рақамҳои таснифоти тақсимоти ҳастаӣ ва синтези ҳастаӣ якҷоя карда мешаванд ва дар базаи Incopt ҷустуҷӯ карда мешаванд.Санаи ҷустуҷӯ 24 августи соли 2020 мебошад. 4837 патент пас аз якҷояшавии оддии оила ба даст оварда шуд ва 4673 патент пас аз паст кардани садои сунъӣ муайян карда шуд.
Аризаҳои патентии замини нодир дар соҳаи тақсимоти ҳастаӣ ё синтези ҳастаӣ дар 56 кишвар/минтақа паҳн карда шудаанд, ки асосан дар Ҷопон, Чин, Иёлоти Муттаҳида, Олмон ва Русия ва ғайра мутамарказ шудаанд. Шумораи зиёди патентҳо дар шакли РСТ татбиқ карда мешаванд. , ки дархостҳои технологияҳои патентии Чин афзоиш ёфтаанд, махсусан аз соли 2009 ба марҳилаи босуръати афзоиш ворид мешаванд ва Ҷопон, Иёлоти Муттаҳида ва Русия дар тӯли солҳои зиёд тарҳрезиро дар ин соҳа идома медиҳанд (Расми 1).
Тасвири 1 Тамоюли татбиқи патентҳои технологӣ вобаста ба татбиқи замини нодир дар тақсимоти ҳастаӣ ва синтези ҳастаӣ дар кишварҳо/минтақаҳо
Аз тахлили мавзуъхои техникй дида мешавад, ки ба кор бурдани замини нодир дар синтези ядрой ва таксимшавии ядрой ба элементхои сузишворй, сцинтилляторхо, детекторхои радиационй, актинидхо, плазмахо, реакторхои ядрой, материалхои мухофизаткунанда, абсорбцияи нейтронхо ва дигар самтхои техники диккати калон дода мешавад.
4、 Барномаҳои мушаххас ва таҳқиқоти асосии патентии унсурҳои нодири замин дар маводи ҳастаӣ
Дар байни онҳо синтези ядроӣ ва реаксияҳои тақсимшавии ядроӣ дар маводи ядроӣ шадид буда, талабот ба маводҳо сахт аст.Дар айни замон, реакторҳои энергетикӣ асосан реакторҳои тақсимоти ҳастаӣ мебошанд ва реакторҳои синтез метавонанд пас аз 50 сол дар миқёси васеъ маъмул шаванд.Аризаизамини нодирэлементҳо дар маводи сохтории реактор;Дар соҳаҳои мушаххаси кимиёвии ҳастаӣ, унсурҳои нодири замин асосан дар чӯбҳои назоратӣ истифода мешаванд;Дар Илова,скандияинчунин дар радиохимия ва саноати атомй истифода шудааст.
(1) Ҳамчун заҳри сӯзишворӣ ё асои назоратӣ барои танзими сатҳи нейтрон ва ҳолати критикии реактори ҳастаӣ
Дар реакторҳои энергетикӣ реактивии ибтидоии боқимондаи ядроҳои нав умуман нисбатан баланд аст.Хусусан дар мархалахои ибтидоии цикли якуми сузишворй, вакте ки тамоми сузишвории ядрой дар ядро нав аст, реактивии бокимонда баландтарин аст.Дар ин лаҳза, такя ба афзояндаи чӯбҳои назоратӣ барои ҷуброни реактивии боқимонда асои бештари назоратро ҷорӣ мекунад.Ҳар як чӯбчаи идоракунӣ (ё бастаи чӯб) ба ҷорӣ намудани механизми мураккаби ронандагӣ мувофиқат мекунад.Аз як тараф, ин хароҷотро зиёд мекунад ва аз тарафи дигар, кушодани сӯрохиҳо дар сари зарфҳои фишор метавонад боиси кам шудани қувваи сохторӣ гардад.Он на танҳо ғайрииқтисодӣ аст, балки инчунин иҷозат дода намешавад, ки дар сари зарфҳои фишор миқдори муайяни ковокӣ ва қувваи сохторӣ дошта бошад.Бо вуҷуди ин, бидуни зиёд кардани риштаҳои назорат, барои ҷуброн кардани реактивии боқимонда консентратсияи токсинҳои кимиёвии ҷубронкунанда (масалан, кислотаи бор) бояд зиёд карда шавад.Дар ин сурат консентратсияи бор аз меъёр зиёд мешавад ва коэффисиенти ҳарорати модератор мусбат мешавад.
Барои роҳ надодан ба мушкилоти дар боло зикршуда, одатан метавонанд барои назорат маҷмӯи заҳрҳои сӯзишворӣ, чӯбҳои назоратӣ ва назорати ҷуброни кимиёвӣ истифода шаванд.
（2） Ҳамчун допант барои баланд бардоштани самаранокии маводи сохтории реактор
Реакторҳо аз ҷузъҳои сохторӣ ва унсурҳои сӯзишворӣ талаб мекунанд, ки сатҳи муайяни қувват, муқовимат ба зангзанӣ ва устувории баланди гармӣ дошта бошанд ва ҳамзамон аз ворид шудани маҳсулоти тақсимшавӣ ба моеъи хунуккунӣ пешгирӣ кунанд.
1) Пӯлоди заминии нодир
Реактори ҳастаӣ шароити шадиди физикӣ ва кимиёвӣ дорад ва ҳар як ҷузъи реактор инчунин ба пӯлоди махсуси истифодашуда талаботи баланд дорад.Унсурҳои нодири замин ба пӯлод таъсири махсуси тағирёбанда доранд, аз ҷумла тозакунӣ, метаморфизм, микроалойиш ва беҳтар кардани муқовимат ба зангзанӣ.Дар реакторхои атомй пулодхои камьёби хокй низ васеъ истифода мешаванд.
① Таъсири тозакунӣ: Тадқиқоти мавҷуда нишон дод, ки заминҳои нодир ба пӯлоди гудохта дар ҳарорати баланд таъсири хуби тозакунанда доранд.Ин дар он аст, ки заминҳои нодир метавонанд бо унсурҳои зараровар ба монанди оксиген ва сулфур дар пӯлоди гудохта реаксия карда, пайвастагиҳои ҳарорати баландро тавлид кунанд.Пайвастагиҳои ҳарорати баландро пеш аз конденсатсияи пӯлоди гудохта дар шакли дохилшавӣ бор кардан ва холӣ кардан мумкин аст ва ба ин васила миқдори наҷосатро дар пӯлоди гудохта кам мекунад.
② Метаморфизм: аз тарафи дигар, оксидҳо, сулфидҳо ё оксисульфидҳо, ки дар натиҷаи реаксияи хоки нодир дар пӯлоди гудохта бо унсурҳои зараровар ба монанди оксиген ва сулфур ба вуҷуд меоянд, метавонанд дар пӯлоди гудохта қисман нигоҳ дошта шаванд ва ба ҷузъҳои пӯлоди дорои нуқтаи обшавии баланд табдил ёбанд. .Ин дохилкуниҳо метавонанд ҳамчун марказҳои ядроии гетерогенӣ ҳангоми сахтшавии пӯлоди гудохта истифода шаванд ва ба ин васила шакл ва сохтори пӯлодро беҳтар кунанд.
③ Microalloying: агар илова кардани замини нодир минбаъд зиёд карда шавад, пас аз анҷом додани тозакунӣ ва метаморфизми дар боло зикршуда хоки боқимондаи нодир дар пӯлод гудохта мешавад.Азбаски радиуси атомии замини нодир назар ба атоми оҳан калонтар аст, замини нодир фаъолияти сатҳи баландтар дорад.Дар ҷараёни сахтшавии пӯлоди гудохта дар сарҳади гандум элементҳои нодири замин ғанӣ мешаванд, ки метавонанд ҷудошавии элементҳои наҷосатро дар сарҳади гандум беҳтар коҳиш диҳанд ва ҳамин тариқ маҳлули сахтро мустаҳкам намуда, нақши микроалойишро мебозад.Аз тарафи дигар, аз сабаби хусусиятҳои нигоҳдории гидрогени заминҳои нодир, онҳо метавонанд гидрогенро дар пӯлод бирӯянд ва ба ин васила падидаи шикастани гидрогени пӯлодро ба таври муассир беҳтар созанд.
④ Беҳтар кардани муқовимат ба зангзанӣ: Илова кардани унсурҳои нодири замин инчунин метавонад муқовимати зангзании пӯлодро беҳтар кунад.Ин аз он сабаб аст, ки заминҳои нодир нисбат ба пӯлоди зангногир потенсиали баланди зангзании худ доранд.Аз ин рӯ, илова кардани заминҳои нодир метавонад потенсиали зангзании худ аз пӯлоди зангногирро афзоиш диҳад ва ба ин васила устувории пӯлодро дар васоити зангзананда беҳтар кунад.
2).Тадқиқоти асосии патентӣ
Патенти калидӣ: патенти ихтироъ кардани дисперсияи оксиди пӯлоди фаъолнокии паст ва усули тайёр кардани он аз ҷониби Институти металлҳои Академияи илмҳои Чин
Реферати патентӣ: Пӯлоди фаъолсозии пасти дисперси оксиди мустаҳкамшуда барои реакторҳои синтез ва усули омодасозии он пешбинӣ шудааст, ки бо он фоизи унсурҳои хӯлаи дар массаи умумии пӯлоди фаъолкунандаи кам иборат аст: матритса Fe, 0,08% ≤ C ≤ 0,15%, 8,0% ≤ Cr ≤ 10,0%, 1,1% ≤ W ≤ 1,55%, 0,1% ≤ V ≤ 0,3%, 0,03% ≤ Ta ≤ 0,2≤ Y ≤6, 0,1% 2O3 ≤ 0,5% .
Раванди истеҳсолӣ: Fe-Cr-WV-Ta-Mn гудозиши хӯлаи модарӣ, атомизатсияи хока, фрезеркунии балли энергетикии хӯлаи модарӣ ваНанозаррачаи Y2O3хокаи омехта, истихроҷи лифофаи хока, қолаби сахтсозӣ, прокати гарм ва коркарди гармӣ.
Усули илова кардани замини нодир: Иловаи наномикёсY2O3зарраҳо ба хӯлаи волидайн хокаи атомизатсияшуда барои фрезеркунии тӯби энергияи баланд, бо миёнарави фрезерӣ Φ 6 ва Φ 10 тӯбҳои пӯлоди сахти омехта, бо атмосфераи фрезеркунии фрезер аз 99,99% гази аргон, таносуби массаи моддӣ (8-) 10): 1, вақти фрезеркунии тӯб 40-70 соат ва суръати гардиш 350-500 р/дақ.
3）.Барои сохтани маводи муҳофизати радиатсияи нейтронӣ истифода мешавад
① Принсипи ҳифзи радиатсияи нейтронӣ
Нейтронҳо ҷузъҳои ядроҳои атомӣ буда, массаи статикии 1,675 × 10-27 кг, ки аз массаи электронӣ 1838 маротиба зиёдтар аст.Радиуси он тақрибан 0,8 × 10-15 м аст, ки андозааш ба протон монанд аст, ба γ шуоъҳои баробар зарядноканд.Вақте ки нейтронҳо бо материя мутақобила мекунанд, онҳо асосан бо қувваҳои ядроии дохили ядро таъсир мекунанд ва бо электронҳои қабати берунӣ мутақобила намекунанд.
Дар баробари инкишофи босуръати энергетикаи атомӣ ва технологияи реактори ҳастаӣ ба бехатарии радиатсионӣ ва муҳофизати радиатсияи ҳастаӣ диққати бештар дода мешавад.Бо максади пурзур намудани мухофизати радиа-ционии оператороне, ки муддати дароз бо таъмири тачхизоти радиационй ва начотдихии фалокат машгуланд, сохтани композитхои сабуки мухофизаткунандаи киемхои эхтиётй ахамияти калони илмй ва ахамияти иктисодй дорад.Радиатсияи нейтронӣ қисми муҳимтарини радиатсияи реактори ҳастаӣ мебошад.Умуман, аксарияти нейтронхое, ки бевосита бо одам алока доранд, пас аз таъсири нейтронй мухофизат кардани материалхои конструктивии дохили реактори ядрой ба нейтронхои кам-энергия суст карда шудаанд.Нейтронҳои камэнергетикӣ бо ядроҳои дорои рақами атомии пасттар ба таври чандирӣ бархӯрд мекунанд ва мӯътадил мешаванд.Нейтронҳои гармидиҳии мӯътадил аз ҷониби унсурҳое, ки бахшҳои азхудкунии нейтронҳои калонтар доранд, ҷаббида мешаванд ва ниҳоят муҳофизати нейтронӣ ба даст меояд.
② Тадқиқоти асосии патентӣ
Хусусиятҳои гибридии ковокӣ ва органикӣ-ғайриорганикӣэлементи нодири замингадолиниуммаводҳои скелети органикии металлӣ мутобиқати онҳоро бо полиэтилен зиёд карда, ба маводи таркибии синтезшуда мусоидат мекунанд, ки миқдори зиёди гадолиниум ва дисперсияи гадолиниум дошта бошанд.Мазмуни баланди гадолиниум ва дисперсия ба сифати муҳофизати нейтронии маводи таркибӣ мустақиман таъсир мерасонад.
Патенти калидӣ: Институти Илмҳои Маводшиносии Ҳефеи, Академияи илмҳои Чин, патенти ихтирооти маводи муҳофизаткунандаи таркибии гадолиниум дар асоси чаҳорчӯбаи органикӣ ва усули омодасозии он
Реферати патент: Маводи муҳофизаткунандаи скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум як маводи таркибест, ки тавассути омехта ба вуҷуд омадаастгадолиниуммаводи скелети органикии металлӣ асосёфта бо полиэтилен дар таносуби вазни 2:1:10 ва ташаккули он тавассути бухоршавии ҳалкунанда ё пресскунии гарм.Маводҳои муҳофизаткунандаи таркибии скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум устувории баланди гармӣ ва қобилияти муҳофизат кардани нейтронҳои гармиро доранд.
Раванди истеҳсолӣ: интихоби гуногунметалли гадолиниумнамакҳо ва лигандҳои органикӣ барои тайёр кардан ва синтез кардани намудҳои гуногуни маводи скелети органикии металлии гадолиниум, шустани онҳо бо молекулаҳои хурди метанол, этанол ё об тавассути центрифуга ва фаъол кардани онҳо дар ҳарорати баланд дар шароити вакуум барои пурра хориҷ кардани боқимондаи ашёи хоми реаксиянашуда. дар сӯрохиҳои маводи скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум;Маводи скелети металлӣ дар асоси гадолиниум, ки дар марҳила омода карда шудааст, бо лосьони полиэтиленӣ бо суръати баланд ё ба таври ултрасадо омехта карда мешавад ё маводи скелети гадолиниум дар марҳила омода карда мешавад, ки бо полиэтилени дорои вазни ултра-баланд дар ҳарорати баланд то пурра омехта карда шавад;Маводи скелети органикии металлӣ/омехтаи полиэтиленӣ дар асоси яксон омехтаи гадолиниумро дар қолаб ҷойгир кунед ва маводи муҳофизаткунандаи таркибии металлии скелети органикии гадолиниумро тавассути хушккунӣ ба даст оред, то бухоршавии ҳалкунанда ё фишори гармро таъмин кунад;Маводи муҳофизаткунандаи таркибии скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум, ки дар муқоиса бо маводи поки полиэтиленӣ муқовимат ба гармӣ, хосиятҳои механикӣ ва қобилияти олии муҳофизати нейтрони гармиро беҳтар кардааст.
Усули иловаи замини нодир: Gd2 (BHC) (H2O) 6, Gd (BTC) (H2O) 4 ё Gd (BDC) 1,5 (H2O) 2 полимери координатсияи кристаллии ковокӣ дорои гадолиниум, ки бо полимеризатсияи координатсияиGd (NO3) 3 • 6H2O ё GdCl3 • 6H2Oва лиганд карбоксилати органики;Андозаи маводи скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум 50 нм-2 μ м аст； Маводҳои скелети органикии металлӣ дар асоси гадолиниум дорои морфологияҳои гуногун, аз ҷумла шаклҳои донадор, асошакл ё сӯзаншакл мебошанд.
（4） ТатбиқиСкандиумдар радиохимия ва саноати атомй
Металли скандий дорои устувории хуби гармӣ ва қобилияти азхудкунии фторид мебошад, ки онро дар саноати энергияи атомӣ маводи зарурӣ месозад.
Патенти калидӣ: Институти Пекин оид ба рушди аэрокосмикӣ, патенти ихтироъ барои хӯлаи скандии магнийи алюминийи руҳ ва усули тайёр кардани он
Реферат патент: Рухи алюминийхӯлаи скандии магнийва усули тайёр кардани он.Таркиби химиявӣ ва фоизи вазни хӯлаи скандии магнийи руҳи алюминий инҳоянд: Mg 1,0% -2,4%, Zn 3,5% -5,5%, Sc 0,04% -0,50%, Zr 0,04% -0,35%, наҷосат Cu ≤ 0,2%, Si ≤ 0,35%, Fe ≤ 0,4%, дигар наҷосати ягона ≤ 0,05%, дигар ифлосиҳо ҷамъ ≤ 0,15% ва миқдори боқимонда Al аст.Микроструктураи ин маводи хӯлаи скандии магнийи алюминийи руҳ яксон аст ва иҷрои он устувор аст, бо қувваи ниҳоии кашиш зиёда аз 400МПа, қувваи ҳосили зиёда аз 350МПа ва қувваи кашиш зиёда аз 370МПа барои пайвандҳои кафшершуда.Маҳсулоти моддӣ метавонад ҳамчун унсурҳои сохторӣ дар соҳаи аэрокосмос, саноати атомӣ, нақлиёт, молҳои варзишӣ, силоҳ ва дигар соҳаҳо истифода шавад.
Раванди истеҳсолӣ: Қадами 1, компонент мувофиқи таркиби хӯлаи дар боло зикршуда;Қадами 2: Дар кӯраи гудохта дар ҳарорати 700 ℃ ~ 780 ℃ гудохта;Қадами 3: Моеъи металли комилан гудохташударо тоза кунед ва ҳангоми тозакунӣ ҳарорати металлро дар ҳудуди 700 ℃ ~ 750 ℃ нигоҳ доред;Қадами 4: Пас аз тозакунӣ, он бояд пурра истода бошад;Қадами 5: Пас аз пурра истода, рехтанро оғоз кунед, ҳарорати танӯрро дар доираи 690 ℃ ~ 730 ℃ нигоҳ доред ва суръати рехтагарӣ 15-200 мм / дақиқа аст;Қадами 6: Табобати гармкунии гомогенизатсияро дар зарфи хӯла дар кӯраи гармидиҳӣ бо ҳарорати гомогенизатсияи 400 ℃ ~ 470 ℃ анҷом диҳед;Қадами 7: Пӯсти гомогенизатсияшударо пӯст кунед ва экструзияи гармро иҷро кунед, то профилҳои ғафсии деворашон аз 2,0 мм зиёд бошад.Дар давоми раванди экструзия, бюллетен бояд дар ҳарорати аз 350 ℃ то 410 ℃ нигоҳ дошта шавад;Қадами 8: Профилро барои коркарди хомӯш кардани маҳлул бо ҳарорати маҳлул 460-480 ℃ ғун кунед;Қадами 9: Пас аз 72 соати хомӯш кардани маҳлули сахт, пиршавиро дастӣ маҷбур кунед.Системаи пиршавии қувваи дастӣ ин аст: 90 ~ 110 ℃ / 24 соат + 170 ~ 180 ℃ / 5 соат, ё 90 ~ 110 ℃ / 24 соат + 145 ~ 155 ℃ / 10 соат.
5, Хулосаи тадқиқот
Дар маҷмӯъ, заминҳои нодир дар синтези ҳастаӣ ва тақсимоти ҳастаӣ ба таври васеъ истифода мешаванд ва дорои тарҳҳои зиёди патентӣ дар чунин самтҳои техникӣ ба монанди барангезиши рентгенӣ, ташаккули плазма, реактори оби сабук, трансуран, уранил ва хокаи оксид мебошанд.Дар мавриди маводҳои реакторӣ, заминҳои нодир метавонанд ҳамчун маводи сохтории реактор ва масолеҳи изолятсияи сафолии алоқаманд, маводи назоратӣ ва маводи муҳофизати радиатсияи нейтронӣ истифода шаванд.
Вақти интишор: 26 май-2023