开发快中子增殖堆核电站 构建核燃料循环体系

开发快中子增殖堆核电站,构建核燃料循环体系。
 
核电的大发展必然要考虑到铀资源的保障总是从近期来看,采用“两种资源,两个市场”的方针,一方面加大国内铀资源的勘探,扩大铀资源的开采量;另一方面积极开拓国外市场,既可作为国内资源的补充,又符合全球化的观念,从而建立多元化的、国际化的安全稳定的天然铀供应保障体系,以便更有效、更经济地获取铀资源,从而确保我国近期和中期核电发展对天然铀资源的需求。
 
从长期来看,根据预测到2030-2050年我国人口将达到顶峰16亿,按平均每人消耗电力1kw(相当于发达国家的中等水平,如日本)来计,就需要16亿千瓦的电力供应,其中16%为核电(相当于目前世界核电的平均份额),即2亿6千万千瓦的核电。每座百万千瓦级压水堆核电站,60 年寿期内共需要消耗10吨天然铀,每年要供167吨天然铀。亦就是说,到2030-2050年我国需要260×10吨天然铀储量,每年要供4.3×10吨天然铀。这是一个相当大的天然铀资源需求,如果核电的比例比16%还要大,则对天然铀资源的需求将更大。事实上压水堆核电站消耗的只是占天然铀0.7%的 U,而且压水堆卸产后乏燃料中U的富集度还在1%左右,高于天然铀的水平。如何充分利用铀资源,包括乏燃料中剩余的U、燃料转换过程中产生的Pu,以及大量的U,值得充分的关注。
 
快中子增殖堆是实现铀资源充分利用,保持核裂变能可持续发展的理想途径。国际上第四代核能技术重点开发的六种堆型中有三种是快中子增殖堆,预期2035年前后进入商业应用,其中钠冷快中子增殖堆,研究开发的基础较好,世界上若干国家已建成了实验快堆,俄国和法国还建成了示范堆,俄罗斯正在开发商用快中子反应堆,预计2025年左右钠冷快[工业电器网-cnelc]中子增殖堆可达到商用。我国将在2009年建成钠冷快中子实验快快堆,进一步将开发示范堆和商用堆。在钠冷快中子实验快堆运行和实验研究的基础上,充分利用、吸取国际上快堆研究、开发、运行、实验的经验,开展广泛的国际合作,推动我国的快堆研究开发工作。从全球的角度来看2030-2050年核能发电的战略将逐步从热堆走向快堆,我国也不会例外。
 
为了给快中子增殖堆提供反应装载用的Pu和核燃料增殖用的U,必须建造压水堆乏燃料的后处理厂,以提取Pu。一般地说,核电站发电容量超过40GW时,就可以建设经济规模的后处理厂,目前我国正在建设中间试验厂,以取得经验,建设规模化的后处理厂。当快中子增殖堆核电站系列化建设时,应考虑实现快中子堆燃料的闭合循环,包括快堆乏燃料的后处理,其技术难度较大,应该随着快堆的研究开发,制定相应的技术路线。
 
商用快中子增殖堆、经济规模的后处理厂、后中子堆燃料的闭合循环等虽都属于第四代核电技术,但是从战略的高度,今天就应该对科研开发、示范工程做出战略部署,以满足核电可持续发展的需求。
 
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核燃料棒外壳复合材料研究或实现技术突破

俄罗斯核能科学家完成了基于碳化硅的复合材料第一阶段的试验。
 
借助这种材料俄罗斯核电站的有效系数将增加50%。
 
复合材料应用范围极广,它们可被用于航空、汽车工业,以及两用技术。对核燃料棒外壳进行的首批试验表明,它们能比包括锆合金在内的合成材料承受高得多的温度。材料的改变可以提高核电站的有效系数。
 
俄罗斯国家科学中心库尔恰托夫研究所发言人安德烈·加加林斯基说:“可以有不同的外壳。例如,就俄罗斯较为普遍的水动力反应堆来说,制造核燃料棒材料为铀锆合金。其他一些反应堆的核燃料棒为钢壳,也可以是陶瓷的。每一种材料在可塑性、传导性等方面都有自己的特点。
 
合成材料制成的外壳具有抗高温性、不易受辐射影响、不易受腐蚀和使用寿命长的特点。
 
目前制造合成材料的原料由日本供应。但将来俄罗斯也将自主生产,俄罗斯国立核研究大学核技术工业研究所高级专家瓦列里·阿斯塔菲耶夫说:“我们现在才刚刚起步,在此阶段我们将在没有燃料的条件下进行一系列试验。有可能基于所谓的钢筋外壳来制造,但暂时还是利用日本的原料。一旦试验成功,俄罗斯专家们就将着手开发制造它们的技术。”
 
据专家们预测,需要几年的时间要对材料在辐射条件下的表现进行检验。与俄罗斯同时研究测试核能新材料的国家还有美国、法国等其他欧洲国家。因此可以说,研制核能合成材料的国际马拉松赛已经开始。
 
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醇对钨青铜粉体光致变色影响

以钨酸钠为原料,用水热合成方法制备了青铜相氧化钨粉体,经310 nm紫外光照射后粉体的颜色由浅蓝色变为蓝色,随着照射时间的增加薄膜颜色逐渐加深。图1所示为粉体表面分别吸附乙醇、丙醇和丁醇,并经过不同时间光照后的反射光谱。与未吸附醇时粉体的光致变色性质相比,随着光照时间的延长,曲线的反射强度逐渐减小,尤其是在1 050 nm左右的吸收峰变化较为明显。
 
但是粉体吸附不同的醇后,其吸收峰的峰形发生了变化,高波长处的反射强度大大降低,且达到饱和吸收所用的时间比没有吸附醇时明显缩短,一般减少了10 min。这可能是由于醇具有还原特性,使粉体产生了较多W5+离子的缘故。在三种吸附醇环境中,吸附丙醇的粉体变色效果最好,吸附丁醇的粉体次之,吸附乙醇的较差,其原因可能是丙醇的丙基具有较强的推电子能力,使得醇上的氢易于离去,且碳链相对较短,不会阻碍丙醇的O - H与氧化钨表面接触。
 
图2为粉体表面分别吸附乙二醇和丙三醇,并经过不同时间光照后的反射光谱。可以看出,与一元醇环境中的粉体光致变色的曲线相类似,随着光照时间的延长,曲线的反射强度逐渐减小。吸附丙三醇的粉体光致变色与一元醇的变化相比,随着醇元数的增加,达到饱和吸收所需的时间短,反射强度进一步减小,这可能是因为醇元数增加后,能够提供更多的醇O - H与氧化钨表面接触,进而生成更多W5+的缘故。

表面吸附醇的钨青铜粉末光照不同时间后的反射光谱
表面吸附醇的钨青铜粉末光照不同时间后的反射光谱
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含WO3的中低温煤焦油加氢脱硫催化剂

煤焦油加氢脱硫催化剂石油资源不断减少带来的价格居高不下,为煤化工提供了一个极好的发展机遇。现阶段煤焦油加氢催化剂面临几个方面的问题:一是氧含量高,脱氧产生的水不利于催化剂活性、稳定性及强度;二是胶质、残炭含量高,导致催化剂积炭失活以及反应器堵塞;三是煤焦油中硫、氮含量高;四是煤焦油中含有大量的芳烃无法深度脱除,因此催化剂要求具有适宜的酸性。
 
含三氧化钨的中低温煤焦油加氢脱硫催化剂具有以上要求的适宜的酸性,其制备方法如下:
1.制备载体:将拟薄水铝石、膨润土、H3分子筛和BF3混合均匀,加入粘结剂(薄水铝石重量的5%〜10%)和助挤剂(混合物总重量的2%〜5%),然后加入蒸馏水,混捏30〜60min后,挤出成型,得到成型载体;成型载体置于 15〜60°C下干燥4〜6小时,100°C下干燥8〜I0小时,以2〜5°C/min升温速率升温至450〜650°C,焙烧4〜6小时,获得成品载体。
2.制备催化剂:将钨盐、镍盐、钼盐分别加入到蒸馏水中,控温在15〜60°C下搅拌至完全溶解;随后加入重量百分浓度为3%〜6%的磷酸继续搅拌0.5〜1小时,得到浸渍液,其中钨盐、镍盐和钼盐的重量百分比浓度分别为15%〜20%、16%〜21%和10%〜18%;将载体放入到浸渍液中浸渍3〜5小时后取出,在15〜60°C下干燥2〜6小时,100°C干燥2〜6小时, 2〜5°C /min升温速率升温至450〜550°C,焙烧4〜6小时,获得成品含三氧化钨的中低温煤焦油加氢脱硫催化剂。
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含三氧化钨的重油加氢脱金属脱硫催化剂

加氢脱金属脱硫催化剂一般认为原料中硫的存在有利于加氢脱金属反应,而氮的存在则抑制了加氢脱金属反应;实验证明,以硫化氢形式存在的硫对加氢脱金属反应的促进作用远大于有机硫的作用,尤其是脱硫过程中新生硫化氢的促进作用更大,可以起到部分抵消氮的抑制的作用。因此,兼有脱硫作用的脱金属催化剂具有更高的性能,同时可用于高氮原料的加氢处理。
 
三氧化钨是脱硫催化剂中的重要活性组分之一。文章介绍一种重油加氢脱金属脱硫催化剂制备方法,其步骤如下:
1.选取两种不同形态的含铝材料,焙烧过的氧化铝和氢氧化铝干胶粉,与助剂粉末或含助剂的溶液混合,经成型、活化制成催化剂的载体,其主要成分是氧化铝;
2.催化剂载体按需要的含量浸渍活性金属组分和助剂,再干燥、焙烧制成含三氧化钨的重油加氢脱金属脱硫催化剂。其中,催化剂的活性组分为三氧化钨(或三氧化钼)和氧化镍、氧化钴,三氧化钨占催化剂总质量的0.5%~5.0%;助剂为碱金属或碱土金属氧化物,如锂、钠、钾等,占催化剂总质量的0.1%~3.0%。助剂和活性组分可以同时浸渍,也可以分步浸渍。干燥和焙烧条件通常为:在100~130℃之间干燥2~6小时,在400~650℃之间焙烧1~6小时。
 
这种方法制备的催化剂特点在于助剂为非均匀分布,表现为在表面酸性较强的部分分布多,在表面酸性较弱的部分分布少,达到均衡降低催化剂表面酸性的效果。
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钨铜药型罩温态流动成型工艺

钨铜药型罩是由钨和铜两种熔点相差很大且互不相溶、不形成化合物的伪合金,通过一般的压制-烧结工艺难以制备,所以对于钨铜合金产品来说,目前主要通过粉末冶金的工艺进行制备,包括熔渗法以及活化液相烧结法。其中熔渗法是将钨粉压制成坯块,在一定的温度下预烧制备成具有一定密度和强度的多孔钨骨架,然后将熔点较低的液态铜熔化渗入钨骨架中,以得到致密的钨铜合金。其主要机理是金属液相润湿多孔基体,在毛细管力作用下金属液相铜沿颗粒间孔隙流动填充多孔钨骨架孔隙。

熔渗法根据烧结温度还可细分为高温烧结钨骨架+渗铜以及低温烧结部分混合粉+渗铜。高温烧结钨骨架+渗铜法是将钨粉压成坯块后直接在1800-2200℃下进行烧结并渗铜。由于在高温下钨粉还原充分,其余低熔点的杂质以及难以还原的低价氧化物都能通过蒸发气化和热分解除去,因而所制得的钨铜药型罩相对密度可达99.2%,综合性能优良。但是其存在生产工艺周期较长,控制参数多且复杂,生产成本也较高等缺陷。而低温烧结部分混合粉+渗铜是将混有少量诱导铜粉的钨粉压制成坯块预烧骨架再渗铜。通常诱导铜的含量约为2.5%-3.5%且粒径与钨粉粒径近似,其能有效改善坯料的压制性能并且提高熔渗时铜液的流动性。但是若所加入的诱导铜量过多则会造成熔渗时铜的富集,使整体钨铜药型罩的致密度降低。

药型罩是石油穿孔弹以及穿甲弹的关键部件,其性能的优劣直接影响着穿孔弹和穿甲弹爆炸后的穿深和破甲效果。早期的药型罩是将铜棒、铁棒直接通过车加工呈药型罩的形状或者将铜板、铁板进行冲压成型,这样的工艺方法生产效率较低、尺寸精度较差且在射孔出容易发生堵塞。而随着粉末冶金工艺的发展,粉末烧结罩逐渐取代了板型罩,生产工艺得到了简化、整体的效率得到了提高。但是由于罩壁较薄、烧结时容易变形、表面光洁度较差等问题,需要对工艺进行一定的优化。温态流动成型可以成型具有复杂形状且密度分布均匀的大部件,有利于钨铜材料的应用领域的进一步扩展。其结合了注射成型和温压成型的优势,通过温度改变粘结剂的粘度,从而改善混合粉末的流动性能。有实验表明,利用温态流动成型所制备的钨铜W70Cu药型罩密度分布更为均匀,穿深更为稳定。

总的来说,相比于适合于小部件的注射成型,温态流动成型适合于形状结构复杂的大部件。其对原料粉末的粒度要求较高,对温度以及粘结剂的添加量变化十分敏感。温度过低可能使的混合粉末的流动性能变差,从而使得钨铜药型罩无法成型或密度分布不均匀。温度过高则可能导致混合粉末与粘结剂出现明显的两相分离。而粘结剂添加量过多可能导致熔渗钨骨架的孔隙度过大,使得致密度下降且容易发生变形。此外,温态流动成型工艺结合了注射成型和温压成型的优势,通过温度的控制达到对粉末流动性的优化,能够有效地改善钨铜药型罩的密度分布以及显著提升穿深和破甲能力,是未来钨铜药型罩制备工艺的一个理想选择。

钨铜药型罩

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钨电极制备技术-氢气还原

稀土钨电极大大改善了纯钨电极的焊接性能,大大的拓宽了在氩弧焊、等离子焊接、切割、喷涂等领域的应用,得到人们的青睐。目前制约稀土钨电极产业化的关键在于其制备技术未能突破。因此研究钨电极的制备技术对于批量生产钨电极和扩大钨电极的应用领域、使用范围具有一定的意义。钨电极的生产流程包括原料掺杂-压制-预烧-垂熔-旋锻加工-再结晶退火-拉丝-矫直-磨光等。

将掺杂好的粉体经过两步还原法,制得单质金属钨和掺杂均匀稀土氧化物的粉体,其中还原剂为氢气。在还原的过程中发生的反应主要是稀土硝酸盐的分解和APT的分解,以及钨的氧化物的还原。中国是钨及相关产品的生产大国,因此在工业生产中所采用的还原炉都具有较高的自动化水平,能够进行多个温区的自动控温。在还原过程中,通过调整各温区还原的温度,一般可以制得的粉体粒径都符合生产要求。第一步还原一般在12舟程四管还原炉中进行,而第二步还原一般在18舟程十一管还原炉中进行,整个还原过程分为五个温区,其中第三个温区最高。

钨粉和稀土氧化物粉体性质好坏的主要参考参数为粉末的平均粒度和松装密度。松装密度主要是指单位体积内自由填装最疏松状态钨粉的重量,通常用g/cm3表示,即评价粉末粗细的一种简单快速的方法。钨粉粉末与松装密度成正比,粉末颗粒越粗,其松装密度就越大,反之,则越小。平均粒度也是评价钨粉粗细的另一个指标。在测试平均粒度通常采用费氏粒度仪,在一定条件下测定通过粉末压坯的气流可以直接得到平均粒度值。

钨电极

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《稀土行业规范条件(2016年本)》征询意见出台

工信部近日公布了《稀土行业规范条件(2016年本)》(下称《规范条件》),向社会各界征询意见。与修订前的《稀土行业准入条件》相比,《规范条件》做出了更细化的规定。
 
在项目的设立和布局方面,《规范条件》提出:第一,稀土矿山开发、冶炼分离项目应符合国家资源、安全生产、环境保护、节能管理等法律、法规要求,符合国家产业政策和相关发展规划要求,符合各省(自治区、直辖市)矿产资源规划、城市建设规划、土地利用总体规划、环境保护规划、安全生产规划等要求。第二,开采稀土矿产资源,应依法取得采矿许可证和安全生产许可证。矿山企业应严格按照批准的开发利用方案和开采计划进行开采,严禁无证、越界开采和超总量控制指标开采,严禁选用破坏环境、浪费资源的采选矿工艺。第三,稀土矿山开发、冶炼分离投资项目应按照《政府核准的投资项目目录》的规定,经核准后方可建设生产。
 
值得注意的是,在生产规模方面,《规范条件》删去了原准入条件中关于“稀土金属冶炼企业生产规模应不低于2000吨/年(实物量)”的规定,其他规定未变。在工艺及设备方面,《规范条件》删去了原准入条件中“稀土金属冶炼项目,不得采用湿法生产电解用氟化稀土生产工艺、稀土氯化物电解制备金属工艺。采用氟化物熔盐电解体系的,合成氟化稀土须配有完备的含氟废水、含氟废气处理装置,含氟废渣须专门处理,不得随其他工业废渣排放”的规定,增加了“稀土矿山开发、冶炼分离企业选用低污染、低排放、低能耗、经济高效的清洁生产工艺,推广使用《国家重点行业清洁生产技术导向目录》的成熟技术。不得使用《产业结构调整指导目录》、《部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录》、《高能耗落后机电设备(产品)淘汰目录》中规定应淘汰的落后工艺、技术、装备及生产落后产品”的规定。
 
在资源综合利用方面,《规范条件》有多处比原准入条件规定的明显更细。如“(混合型稀土矿、氟碳铈矿)一般矿石的选矿回收率达到75%以上(含,下同),低品位、难选冶稀土矿石选矿回收率达到65%以上”,而原准入条件规定的指标分别是72%、60%。
 
在环境保护方面,《规范条件》将原准入条件的5条规定增加到7条。《规范条件》提出,要落实规划环评,在生态保护红线、自然保护区、风景名胜区、饮用水水源保护区以及全国主体功能区划中划定的禁止开发区、限制开发区内,禁止新建、扩建稀土矿山开发、冶炼分离项目。
 
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四月钨产品价格继续跟涨,成交量不如预期

上周总体成交量极低,不仅体现在钨精矿、APT等原料上,钨粉、碳化钨、钨铁等产品同样如此。钨矿商捂货不出,一致看涨,或不报价,或报价较高。据了解,实际的55%左右钨精矿成交价围绕在7.4-7.5万元/吨,但即便如此,成交也很少,散单、新客户基本拿不到货,矿商有限地供给老客户而已。主流大厂APT报价通常达到12万元/吨,甚至高于12万元/吨,成交逐步提高到了11.8万元/吨以上的价位,但交易同样非常不活跃。粉末产品的价格本周继续跟涨,受原料成本的直接影响,上周钨粉几乎每天一个新的价格,截止周五,中颗粒钨粉市场主流报价调整至183-185元/公斤,成交普遍在180元/公斤以上。而以APT价格来推算钨粉成本的角度来看,12万元/吨的APT生产出的钨粉成本价达188元/公斤。188元/公斤的钨粉价格,当前的下游接受度很低,因此在没有下游客户接单的情况下,多数粉末加工企业放弃高价位的APT采购,保持观望,严控风险。
 
至于后市走向如何,产业链上不同环节的客户亦有不同看法。控制资源的原料商继续看多五月,粉末生产企业则更多期望市场保持稳定的走势,无论暴涨还是暴跌都不是加工企业愿意看到的,操作上难度太大。
 
基于当前商家的各种行为和心理,五一节后价格上涨的概率大,预计本周报价或继续走高。尽管四月钨产品价格的上涨速度和幅度惊人,但受制于成交量,各级企业很难说有较好的获利,冶炼和加工企业的生产也很被动。五月行情能否改善,一看价格的控制节奏,二取决于量的释放速度。
 
上周宏观事件与数据虽多,但影响力有限;由于国内各大期交所的连续干预,令基金属市场的情绪仍被黑色系商品的风险释放意愿左右。尽管基金属的高位震荡行情符合上周预测,但震荡时间点的选择仍表现得较为随机。预计进入5月后,黑色系商品的影响力略有减弱,引导基金属价格的逻辑开始转向行业基本面,但在时间窗口上,5月上旬开启或并不合适。
 
三氧化钨
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赣州市钨和稀土考察团赴龙岩、厦门学习考察

日前,赣州市委常委、副市长彭业明、市委常委、副市长高峰率市工信委、市科技局及崇义、赣县、瑞金和赣州稀土集团有关同志组成的钨和稀土考察团一行13人,赴龙岩市、厦门市学习考察。考察团与龙岩市和厦门钨业股份有限公司有关领导进行了座谈交流,并深入龙岩稀土工业园、紫金铜业股份有限公司、瓮福紫金化工股份有限公司等企业实地考察。
 
考察期间,赣州市与龙岩、厦门政府和相关部门就进一步加强战略合作初步达成共识,将在产业、企业和政策叠加等方面认真研究磋商,尽快形成初步合作框架协议。
 
钨和稀土考察团
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2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

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龙年首周钨价开门红。

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钨粉/碳化钨粉

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钨化学品/氧化钨

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