助力中国第四代核反应堆事业:揭开高纯核级氧化铍神秘面纱

2019-11-01 17:33    材料国产化

  近日粉体圈了解到,国内第一家生产高纯核级氧化铍的企业——上海牧泓实业有限公司(牧泓实业)正在筹备前期准备工作,预计今年7月上市。在向牧泓实业销售经理伍松先生的请教过程中,核级氧化铍一层层地拨开了神秘面纱。笔者以下尽力用简明的文字向粉体圈的读者们分享知识。  核反应堆  既然是核级,那就先从核反应堆说起。第一代尝试突破,略去不提。切尔诺贝利、福岛,这两个曾经发生重大事故的核电站采用的是第二代核反应堆技术。第三...


  近日粉体圈了解到,国内第一家生产高纯核级氧化铍的企业——上海牧泓实业有限公司(牧泓实业)正在筹备前期准备工作,预计今年7月上市。在向牧泓实业销售经理伍松先生的请教过程中,核级氧化铍一层层地拨开了神秘面纱。笔者以下尽力用简明的文字向粉体圈的读者们分享知识。
 

  核反应堆

  既然是核级,那就先从核反应堆说起。第一代尝试突破,略去不提。切尔诺贝利、福岛,这两个曾经发生重大事故的核电站采用的是第二代核反应堆技术。第三代与第二代没有本质的区别,提升方向侧重于减少安全隐患。相比前几代,第四代核钍基熔盐反应堆技术强调安全性,小型化以及方便商业化。使用的核燃料,高密度冷却剂,耐高温耐腐蚀结构材料都需要全新研发,由于第四代核反应的功率远高于以往的我们常见的AP1000核电技术,开发难度相当大,所以国际上都不会把相关的材料技术和控制技术对你转让。

  其中的熔盐反应堆(英语:Molten Salt Reactor,缩写:MSR)是一种反应堆类型,也正是我国所选择的技术路线。其冷却剂氟化物熔盐混和物,核心材料氟化铍就必须用高纯氧化铍来生产,纯度要求达到99.95%以上,这是工业氧化铍所不能胜任的。

  氧化铍

  我国氧化铍矿产储量比较丰富。伍经理介绍,除了五矿铍业所在的湖南水口山,主产区还包括新疆、四川、云南及内蒙古,另外还有山东、广西、福建等地也均有矿山分布。在原材料供应方面并没有被挟持的威胁,最主要的限制集中于加工提纯工艺技术以及下游应用拓展。

  目前我国生产氧化铍纯度并不高,其提高产品性能及用途方面也受到极大阻碍,而进口氧化铍,因高纯度氧化铍其特殊用途(核工业、军工)一直受到美国等国家的限制。

  除了核级原子能反应堆工程,用作新型核燃料芯体材料(高热导率BeO核燃料)或中子反射剂材料,其氧化铍制成氧化铍陶瓷因具有高导热率,高熔点(2530±10℃)、高强度、高绝缘、热稳定、低介电常数低介质损耗以及良好的工艺适应性等特点,一直是制备高导热元部件的主流陶瓷材料,尤其是在特种冶金、大功率半导体、集成电路、真空电子器件有着广泛的应用。

  牧泓实业

  上海牧泓实业有限公司是从贸易走向生产研发的精细化工企业,其下属全资子公司——江苏摩尔根高新材料科技有限公司是生产工厂,在2013年改制升级之后成为研发生产基地。工厂主要生产高纯镁盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氟化物、氯化物、氧化物、含铍化合物等系列特种化学品。

  据伍经理介绍,牧泓实业在2016年通过离子交换法萃取工艺生产出了高纯核级氧化铍,并进行中国科学院先进核能创新研究院第四代钍基熔盐堆冷却剂材料核级氟化铍的研制,最终取得成功。

  当前发达国家氧化铍陶瓷标准一直99.5%纯度,我国氧化铍陶瓷因其原料氧化铍纯度不高,造成氧化铍陶瓷标准一直是99%。

  2016年10月22日中电12所氧化铍陶瓷行业专家高陇桥教授在牧泓实业工厂进行考察、指导工作时,对牧泓实业生产的99.99%纯度氧化铍感到非常的兴奋,高教授说到我国氧化铍陶瓷纯度不高,以后生产高纯度氧化铍陶瓷的工厂再不能责怪国产氧化铍原料不高了,牧泓实业的高纯氧化铍完全可以用于制造高纯99.5%氧化铍陶瓷。

  另外,高纯氧化铍还有用于生长含铍光学晶体,广泛用于军事、医疗美容、合成人工宝石等。如:氧化铍晶体、铝酸铍晶体(俗称:金绿宝石、紫翠宝石、亚历山大变石等)、硅酸铍晶体,其中具体战略意义的晶体氟代硼铍酸钾晶体(KBBF晶体),中国2009年开始禁止向国外出口,美国花了多年努力才打破中国激光晶体封锁。KBBF是制造1兆瓦脉冲激光器的理想材料,美国YAL-1激光反导试验飞机用的就是KBBF晶体。

  高纯氧化铍的研发生产成功,不仅打破了国外垄断,也意味着极大地挖掘和提升了重要的战略矿产资源的价值。当然,对于学习了解了这方面知识的你我来说,好处可能还包括等待牧泓实业上市吧?!



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