Li4SiO4是最有应用前景的陶瓷氚增殖剂材料之一。在中国的He冷增殖剂实验包层模块(CH-HCSB TBM)的设计中,也将Li4SiO4陶瓷球作为首选的氚增殖剂备选材料。针对Li4SiO4陶瓷球制备过程中相纯度低、均匀性差、成本高的问题,本项目提出了一种用软化学法制备Li4SiO4陶瓷球的新工艺。研究溶胶的流变学行为及其对陶瓷球形化和致密化过程的影响;通过对关键工艺参数的设计并结合烧结动力学的相关知识,实现陶瓷球显微结构的调控。 此外, 本项目还对Li4SiO4陶瓷球床的He输运特性进行系统研究,建立He在球床中扩散与传输的关系模型。
Lithium orthosilicate;Pebbles;Breeder;Sol-gel;
Li4SiO4具有高的Li原子密度、良好的氚释放性能、与中子相互作用后,不会产生半衰期长的放射性污染物,被认为是最有应用前景的固体氚增殖剂材料。在中国的氦冷固态增殖剂试验包层模块(CH-HCSB TBM)的设计中,也将Li4SiO4陶瓷球作为首选的氚增殖剂备选材料。项目针对Li4SiO4 陶瓷球制备过程中相纯度低、均匀性差、成本高的问题,提出了一种用软化学法制备Li4SiO4 陶瓷球的新工艺。通过对关键工艺参数,如Li/Si原子比、溶液pH值、络合剂用量、烧成制度等的设计与优化,得到了相纯度高、显微结构可调的Li4SiO4陶瓷球。在优化的工艺条件下,制备的Li4SiO4陶瓷球的相纯度大于99.6%;陶瓷球直径~1.2mm,相对密度大于85%,球形度约为0.88;陶瓷球的晶粒尺寸小于3 μm,气孔孔径也小于3 μm。项目对Li4SiO4陶瓷球中气体输运性能进行了初步研究,通过Nb元素掺杂,使其在300oC下氚的迁移速率提高了一个数量级。 该项目已发表论文5篇,其中3篇为SCI收录,1篇为ISTP收录。发表的文章中英文4篇,此外还有完稿的1篇英文研究论文。该项目共参加国际会议1次,国内会议2次,发表会议文章3篇,申请发明专利1项。