Welches sind die sicheren Anwendungen von Macor-Keramik in der Nuklearindustrie?

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Die Nuklearindustrie ist ein wichtiger Bereich, der mit der nationalen Wirtschaft, dem Lebensunterhalt der Menschen und der nationalen Sicherheit zusammenhängt und extrem hohe Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Materialien stellt. Macor-Keramik werden in der Nuklearindustrie aufgrund ihrer einzigartigen Kombination physikalischer und chemischer Eigenschaften häufig verwendet und bieten wichtige Garantien für die sichere und effiziente Nutzung der Kernenergie.

1、 Ausgezeichnete Strahlungsbeständigkeit
Macor-Keramik hat keine Porosität und geringe Neutronenaktivierungseigenschaften, wodurch Strahlungsschäden wirksam reduziert werden können. In der stark strahlungsbelasteten Umgebung von Kernreaktoren kann selbst bei langfristiger Exposition die strukturelle Integrität erhalten und eine durch die Strahlung verursachte Versprödung oder Verformung vermieden werden. So kann beispielsweise die Strahlungsbeständigkeit von Macor-Keramik in Steuerstabträgern von Kernreaktoren die Lebensdauer der Komponenten im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkstoffen um mehr als das Dreifache verlängern. Dank dieser hervorragenden Strahlungsbeständigkeit können Macor-Keramiken eine große Menge an Neutronenstrahlung und hochenergetischem Teilchenbeschuss ohne nennenswerte strukturelle Schäden oder Leistungseinbußen überstehen.

2、 Stabilität bei Extremtemperaturen
Macor-Keramik kann hohen Dauertemperaturen von 800 ℃ und Spitzentemperaturen von 1000 ℃ standhalten, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (9,3 × 10 -⁶/K) mit dem von Metallen vergleichbar ist. Dank dieser Eigenschaft wird die Gefahr von Brüchen durch thermische Spannungen im thermischen Zyklus von Kernreaktoren vermieden und ein langfristig stabiler Betrieb von Dichtungen und Isolierungskomponenten gewährleistet. Bei einigen Hochtemperaturanwendungen in der Nuklearindustrie, z. B. bei Komponenten von Zentrifugen für die Urananreicherung, kann die Hochtemperaturbeständigkeit von Macor-Keramik den stabilen Betrieb von Geräten in Hochtemperaturumgebungen gewährleisten.

3、 Chemische Inertheit und Korrosionsbeständigkeit
Macor-Keramik ist extrem widerstandsfähig gegen korrosive Medien wie starke Säuren, starke Basen und Atommüll. Der Einsatz in Schlüsselkomponenten wie Ventilen und Rohrleitungen von Kernbrennstoff-Wiederaufbereitungsanlagen kann das Risiko von korrosionsbedingten Leckagen wirksam verringern. Seine ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit widersteht der Erosion fast aller chemischen Substanzen mit Ausnahme von Flusssäure und geschmolzenen Alkalimetallen, so dass es bei der Behandlung und Lagerung von Nuklearabfällen gut funktioniert und die Korrosion von Materialien durch Nuklearabfälle wirksam verhindert und die sichere Handhabung und langfristige stabile Lagerung von Nuklearabfällen gewährleistet.

4、 Geringe Gasfreisetzungsrate und Vakuumverträglichkeit
In Ultrahochvakuumumgebungen beträgt die Gasfreisetzungsrate von Macor-Keramik weniger als 1 × 10 -⁹ Torr - L/s - cm ². Diese Eigenschaft verhindert, dass Gas freigesetzt wird und den Reaktorhohlraum verunreinigt, was besonders für Vakuumisolationskomponenten in Kernfusionsanlagen geeignet ist. Die niedrige Gasfreisetzungsrate und die gute Vakuumkompatibilität ermöglichen einen stabilen Betrieb in einer Vakuumumgebung für eine lange Zeit, ohne die Leistung und Sicherheit der Ausrüstung aufgrund von Materialgasfreisetzung zu beeinträchtigen.

5、 Präzisionsbearbeitung und schnelle Lieferfähigkeit
Macor-Keramik unterstützt die CNC-Präzisionsbearbeitung mit einer Toleranzkontrolle von bis zu ± 0,013 mm. Sie kann nicht standardisierte Komponenten wie Strahlenschutzabdeckungen und Neutronenabsorberhalterungen mit komplexen Strukturen ohne Sinterverfahren herstellen, und der Produktionszyklus ist um 30% kürzer als bei herkömmlichen Keramiken. Dieser Verarbeitungsvorteil ermöglicht es Macor ceramics, schnell auf die Bedürfnisse der Nuklearindustrie zu reagieren und maßgeschneiderte Komponenten zu liefern, die den Anforderungen unterschiedlicher Anlagen und Verfahren entsprechen.

6、 Typische Anwendungsszenarien in der Nuklearindustrie
（1） Komponenten des Reaktorkerns
-Führungsbügel für die Steuerstange: Die geringen Neutronenabsorptionseigenschaften und die hohe Temperaturbeständigkeit der Macor-Keramik gewährleisten eine präzise Bewegung der Steuerstäbe in Hochtemperatur-Strahlungsumgebungen und verbessern die Effizienz der Reaktorregelung.
-Kernüberwachungsgerät Shell: schirmt externe Strahlungsstörungen ab, gewährleistet die Genauigkeit der Sensorsignalübertragung und wird in schnellen Neutronenreaktoren und gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren eingesetzt.

（2） Ausrüstung für den nuklearen Brennstoffkreislauf
-Auskleidung von Behältern für die Aufbereitung abgebrannter Brennstoffe: Korrosionsbeständigkeit und Strahlungsstabilität, die das Austreten von radioaktivem Material verhindern und den Wartungszyklus der Ausrüstung auf mehr als 5 Jahre verlängern.
-Komponenten von Zentrifugen zur Urananreicherung: Die leichte Konstruktion (Dichte nur 2,52 g/cm ³) reduziert die Rotationsträgheit, verbessert die Effizienz der Zentrifuge und ist korrosionsbeständig gegenüber Uranhexafluorid.

（3） Lagerung und Transport von Atommüll
-Abschirmungsbehälter für hochradioaktive Abfälle: Die mehrschichtige keramische Verbundstruktur von Macor kann Gammastrahlen und Neutronenstrahlung abschwächen, wobei die Schutzwirkung um 40% höher ist als bei bleihaltigen Materialien und kein Risiko einer Schwermetallbelastung besteht.
-Dichtungsring für den Transportbehälter: Die Strahlungsalterungsbeständigkeit stellt sicher, dass die Dichtungsleistung während eines Langstreckentransports nicht nachlässt, und hat extreme Temperaturtests von -50 ℃ bis +300 ℃ bestanden.

8、 Leistungsvergleich und Kostenvorteil
Im Vergleich zu herkömmlichen strahlungsbeständigen Materialien, Macor-Keramik haben erhebliche Vorteile in Bezug auf Dichte, maximale Betriebstemperatur, Beständigkeit gegen Strahlungsschäden und Verarbeitungsaufwand. Im Vergleich zu Legierungen auf Bleibasis haben Macor-Keramiken beispielsweise eine geringere Dichte, eine höhere maximale Betriebstemperatur und eine einfachere Verarbeitung. Im Vergleich zu Borcarbid-Keramiken hat Borcarbid zwar eine höhere Temperaturbeständigkeit, ist aber schwieriger zu verarbeiten und spröder, was seine Einsatzmöglichkeiten einschränkt.