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[发明专利]一种核燃料元件及其制造方法-CN202310416381.0在审
发明人：鲁中良;曹福升;张瑞谦;陈寰;苗恺;陈平;邱绍宇;李涤尘;陈勇;杜沛南 -专利权人：西安交通大学;中国核动力研究设计院
申请日： 2023-04-18 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G21C21/02 文献下载
摘要：本发明属于核能技术领域，公开了一种核燃料元件及其制造方法；所述制造方法包括：采用激光粉末床熔化技术，逐层一体化成形核燃料元件的核燃料区和包壳；其中，每层一体化成形核燃料元件的核燃料区和包壳时均是通过激光熔化、凝固核燃料区、第一区域和第二区域的材料，使各个区域的材料冶金结合；第一区域、第二区域的材料成形为包壳；第二区域的材料成形的包壳包覆核燃料区；第一区域的数量为一个或多个，第一区域的材料成形的包壳形成冷却流道，且分布于核燃料区。本发明可一次对燃料芯块和包壳一体化成形，芯块与包壳之间不存在间隙，致密化结合可提高传热效率，提高反应堆的功率。
一种核燃料元件及其制造方法

[发明专利]一种FeCrAl不锈钢包壳管及其制备方法-CN202210814628.X有效
发明人：张瑞谦;杜沛南;潘钱付;裴静远;王玉容;陈勇;姚力夫 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2022-07-12 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： C22C38/06 文献下载
摘要：本发明针对耐事故核燃料元件用现有FeCrAl不锈钢包壳辐照脆化严重、加工难的特点，公开了一种FeCrAl不锈钢包壳管及其制备方法，包括按质量百分比计的如下各组分：Cr：8～14％，Al：3～6％，Mo：0.5～2％，Y：0.05～0.2％，Fe：余量；包壳管材外径6～10mm，管材壁厚0.2～0.6mm；在轧制变形时采用温轧+冷轧多道次复合轧制工艺或跳过热轧直接进行多道次小变形量冷轧工艺。该FeCrAl不锈钢成分在抗腐蚀、抗高温氧化、抗辐照性能优良，力学性能适中。制备方法能够加工出500kg级以上铸锭的FeCrAl不锈钢包壳管，可克服FeCrAl不锈钢晶粒粗大且不均匀、难以破碎的缺点。
一种 fecral 不锈钢包及其制备方法

[发明专利]一种耐腐蚀FeCrAl包壳及其制备方法-CN202211427695.2在审
发明人：尹泓卜;高士鑫;陈平;张瑞谦;杜沛南;段振刚;裴静远;周毅;钟运涛;尹春雨;侯维;杨青峰;徐祺;何梁;王玉容;孙志鹏;潘钱付 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2022-11-15 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： C22C38/02 文献下载
摘要：本发明属于核电站用核反应堆燃料元件包壳材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀FeCrAl包壳及其制备方法。本发明通过适当控制的Cr、Al等主元素和优选Mo、Si、W、Y等微合金化元素的成分，采用小变形、多道次的加工方法或3D打印技术，制备具有优良抗腐蚀性能、抗高温氧化性能、抗辐照性能，且缺陷少、力学性能满足耐事故燃料要求的FeCrAl合金包壳。此种包壳管克服了现有FeCrAl合金包壳管存在的辐照脆化严重、加工困难的问题，且可实现其大规模工业化生产。
一种腐蚀 fecral 及其制备方法

[发明专利]核电用TiO2-CN201911016644.9有效
发明人：王辉;杜沛南;孙永铎;何琨;潘小强;解怀英;邱绍宇 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-10-24 - 公布日： 2022-02-22 - 主分类号： C04B35/50 文献下载
摘要：本发明公开了核电用TiO2‑Gd2O3可燃毒物陶瓷材料及其制备方法，解决了现有技术中未见能够有效适用于核电运行环境下，并有效提高核电的安全性和经济性目的的TiO2‑Gd2O3可燃毒物材料的问题。本发明包括(1)制备Gd(NO3)3和Ti(NO3)4的混合溶液，制备饱和(NH4)2CO3溶液；(2)将饱和(NH4)2CO3溶液加入到混合溶液中反应，反应后获得沉淀物；(3)沉淀物清洗后烘干得到前躯体粉末；(4)将前躯体粉末放置到500～550℃条件下保温5～7h后取出研磨得到粉体；(5)粉体压制成型，再经过烧结后得到成品。本发明具有致密度高、强度高，适用于先进核电水冷动力堆，固有安全性高等优点。
核电 tio base sub

[发明专利]一种高温水蒸气氧化装置-CN202110647139.5在审
发明人：蒋小松;孙红亮;杜沛南;刘瑞;陈松;王良辉 -专利权人：西南交通大学
申请日： 2021-06-10 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： G01N17/00 文献下载
摘要：本发明属于样品测试领域，具体涉及一种高温水蒸气氧化装置。包括水蒸气发生器、水蒸气预热器和水蒸气氧化器，所述水蒸气预热器将水蒸气发生器输出的水蒸气预热，并将预热完成后的水蒸气输送到所述水蒸气氧化器。本发明提供一种高温水蒸气氧化装置，其目的在于实现在高温水蒸汽的环境下对样品性能进行测试。
一种高温水蒸气氧化装置

[发明专利]一种高燃耗长寿期锆合金涂层及其制备方法-CN201910270625.2有效
发明人：韦天国;张瑞谦;杨红艳;陈寰;杜沛南;何琨;邱绍宇 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-04-04 - 公布日： 2021-05-28 - 主分类号： C23C14/32 文献下载
摘要：本发明涉及一种高燃耗长寿期锆合金涂层及其制备方法。本发明中的锆合金为燃料元件包壳材料，涂层为金属Cr涂层，金属Cr的纯度大于99.95％，涂层厚度为1～10μm。本发明中的涂层主要用来提高锆合金包壳的耐腐蚀性能及抗高温氧化性能，以达到提高燃料元件的固有安全性以及延长换料周期的目的。本发明并提供了该涂层的制备方法，通过方法的优化，获得更加良好的涂层结合力和精细的涂层表面组织。
一种燃耗长寿合金涂层及其制备方法

[发明专利]一种在核用锆合金基底表面制备Cr涂层的制备工艺-CN201910517214.9有效
发明人：张瑞谦;刘春海;杨红艳;韦天国;彭小明;杜沛南;王昱 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-06-14 - 公布日： 2021-05-04 - 主分类号： C23C14/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种在核用锆合金基底表面制备Cr涂层的制备工艺，对锆合金基底进行研磨，最后使用抛光膏在金相抛光机上进行抛光处理，打磨光滑后，对锆合金片表面油污进行清洗；置于超高真空磁控溅射设备的真空炉腔内，待真空度达到本底真空2×10‑4Pa后，通入气体用偏压反溅清洗10分钟；待基片表面反溅清洗完成后，采用射频电源将Cr靶迅速起辉后，关闭挡板，对靶材表面进行预溅射10分钟，去除表面氧化物或吸附杂质；打开Cr靶挡板进行沉积Cr涂层；在不关闭真空系统条件下，锆合金随炉冷却至100℃以下，进行去应力和矫正变形处理。本发明采用的磁控溅射技术在核用锆合金基底上沉积强结合力、高厚度Cr涂层。
一种核用锆合金基底表面制备 cr 涂层工艺

[发明专利]核电用Al2-CN201911016645.3有效
发明人：王辉;杜沛南;潘东;孙永铎;潘小强;解怀英;邱绍宇 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-10-24 - 公布日： 2021-04-13 - 主分类号： G21C21/02 文献下载
摘要：本发明公开了核电用Al2O3‑Gd2O3可燃毒物陶瓷材料及其制备方法，解决了现有技术中未见能够有效适用于核电运行环境下，并有效提高核电的安全性和经济性目的的Al2O3‑Gd2O3可燃毒物材料的问题。本发明包括(1)制备Gd(NO3)3和Al(NO3)3的混合溶液，制备饱和(NH4)2CO3溶液；(2)将饱和(NH4)2CO3溶液加入到混合溶液中反应，反应后获得沉淀物；(3)沉淀物清洗后烘干得到前躯体粉末；(4)将前躯体粉末放置到480～520℃条件下保温4～6h后取出研磨得到粉体；(5)粉体压制成型，再经过烧结后得到成品。本发明具有致密度高、强度高，适用于先进核电水冷动力堆，固有安全性高等优点。
核电 al base sub

[发明专利]一种核反应堆包壳用FeCrAl基ODS合金的制备方法-CN201911233992.1有效
发明人：孙永铎;张瑞谦;潘钱付;杜沛南;邱绍宇;杜思佳;郑继云 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-12-05 - 公布日： 2021-04-06 - 主分类号： C22C38/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种核反应堆包壳用FeCrAl基ODS合金的制备方法，包括以下步骤：按照FeCrAl基ODS合金成分配方将Fe、Cr、W、Al、Nb、Ti、Sc、V元素进行熔炼获得合金，将熔炼后的合金采用雾化制粉技术获得目数小于200目的合金粉末；将合金粉末与Y2O3粉末进行机械合金化球磨处理；球磨后的粉末封入钢制包套中通过热等静压进行烧结致密化；热等静压后获得合金坯，将合金坯进行锻造处理；锻造后的样品经热轧处理获得FeCrAl基ODS合金。本发明通过优化组分及控制工艺获得的FeCrAl集ODS合金具有良好的高温力学性能、以及优异的高温抗氧化和耐腐蚀性能。
一种核反应堆包壳用 fecral ods 合金制备方法

[发明专利]一种用于锆合金包壳上涂层的制备方法-CN201910270332.4有效
发明人：韦天国;张瑞谦;杨红艳;陈寰;杜沛南;刘然超;邱绍宇 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-04-04 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： C23C14/32 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于锆合金包壳上涂层的制备方法，解决了现有涂层的制备方法均存在各自缺陷的问题。本发明在涂层制备工艺上采用了真空电弧离子镀与磁控溅射离子镀相结合的方法。本发明首先采用真空电弧离子镀的方法在锆合金包壳上沉积涂层，以提高镀膜速率以及膜基结合力；然后，同时进行真空电弧离子镀沉积和磁控溅射离子镀沉积，生成致密的中间层，提高表面平整度；最后，单独采用磁控溅射离子镀继续沉积涂层，以获得致密精细的表层组织，达到降低涂层表面粗糙度、降低摩擦系数的效果。
一种用于合金包壳上涂层制备方法

[发明专利]一种核反应堆用材料外表面包覆层及其制备方法-CN201910555554.0在审
发明人：杨红艳;张瑞谦;邱绍宇;陈寰;卓洪;杜沛南;王昱 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-06-25 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： C23C28/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种核反应堆用材料外表面包覆层，所述包覆层沉积在核反应堆用基体材料外表面上，包覆层由内向外依次包括Zr‑Cr或Ti‑Cr过渡层、Cr沉积层和CrN硬化层。上述包覆层的制备方法，采用物理气相沉积法、热喷涂法、冷喷涂法、激光熔覆法、电镀法或化学气相沉积法，优选采用物理气相沉积法中的电弧离子镀。在锆合金基体材料上涂覆上述包覆层获得的包壳材料具有良好的抗高温氧化、耐腐蚀、膜基协同变形以及耐磨损等性能，是一种有发展前景的耐事故核燃料包壳材料，且以N36合金为基体的涂层包壳材料高温力学性能表现更好。
包覆层核反应堆物理气相沉积法包壳材料基体材料外表面包覆层制备高温力学性能化学气相沉积电弧离子镀核燃料包壳激光熔覆法抗高温氧化热喷涂法由内向外沉积层电镀法过渡层冷喷涂耐腐蚀耐磨损硬化层锆合金沉积膜基涂覆优选合金变形协同表现

[发明专利]一种核反应堆用高效结合包覆层及其制备方法-CN201910554794.9在审
发明人：张瑞谦;杨红艳;邱绍宇;王昱;杜沛南;韦天国;陈寰 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2019-06-25 - 公布日： 2019-08-09 - 主分类号： C23C14/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种核反应堆用高效结合包覆层，所述包覆层沉积在核反应堆用基体材料外表面上，包覆层由内向外依次包括Zr‑Cr或Ti‑Cr过渡层以及Cr沉积层。上述包覆层的制备方法，采用物理气相沉积法、热喷涂法、冷喷涂法、激光熔覆法、电镀法或化学气相沉积法，优选采用物理气相沉积法中的电弧离子镀。在锆合金基体材料上涂覆上述包覆层获得的包壳材料具有良好的耐腐蚀、膜基协同变形以及抗高温氧化能力，是一种有发展前景的耐事故燃料包壳材料，且以N36合金为基体的涂层包壳材料高温力学性能表现更好。
包覆层核反应堆物理气相沉积法包壳材料基体材料制备高温力学性能化学气相沉积电弧离子镀激光熔覆法抗高温氧化燃料包壳热喷涂法由内向外沉积层电镀法过渡层冷喷涂耐腐蚀锆合金膜基涂覆沉积优选合金变形协同表现

[发明专利]一种FeCrAl合金中获得弥散纳米析出相的调控方法-CN201711469847.4在审
发明人：郑继云;王辉;张毅勇;杜沛南;贾玉振;张瑞谦;邱绍宇 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2017-12-29 - 公布日： 2019-07-09 - 主分类号： C22C38/06 文献下载
摘要：本发明属于核燃料及材料制备工艺和性能检测领域，具体涉及一种FeCrAl合金中获得弥散纳米析出相的调控方法。具体包括以下步骤：步骤一、FeCrAl合金材料的固溶，取FeCrAl合金材料，对其进行高温固溶处理；步骤二、FeCrAl合金固溶后的热加工，利用热轧机或挤压机对固溶后的FeCrAl合金板材进行热加工。本发明制备FeCrAl合金材料，显微组织表征结果表明调控后的第二相细小弥散，平均尺寸小于200nm，高温热稳定性试验后基体组织稳定，表明纳米析出相起到了良好的组织稳定作用。
纳米析出相合金材料弥散固溶热加工合金调控材料制备工艺高温热稳定性表征结果固溶处理合金板材基体组织显微组织性能检测组织稳定第二相核燃料挤压机热轧机制备试验

[发明专利]一种FeCrAl基合金包壳材料及其制备方法-CN201710391105.8有效
发明人：张瑞谦;王辉;潘钱付;刘超红;陶涛;杜沛南;王晓敏 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2017-05-27 - 公布日： 2019-06-07 - 主分类号： C22C38/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种FeCrAl基合金包壳材料及其制备方法，FeCrAl基合金包壳材料由以下组分组成，Cr、AI、Mo、Nb、Ta、Ce、C、N、O、Fe、杂质，其中，Cr、AI合金元素的总重量百分比为大于等于16％，Mo、Nb、Ta合金元素的总重量百分比为大于等于3.1％，Ce合金元素的总重量百分比为：0.05～0.1％，本发明所述的FeCrAl基合金，可有效提高合金室温力学性能及高温强度，且FeCrAl基合金中合金元素之间相互作用，使合金材料具有优良的耐高温水蒸气氧化性能、辐照性能，在8000℃高温下合金材料具有较高的高温强度和组织热稳定性，并在室温下具有较高的力学强度和合适加工的塑性。
一种 fecral 合金材料及其制备方法

[发明专利]一种耐事故核电燃料元件用FeCrAl基合金及其制备方法-CN201710390429.X有效
发明人： 杜沛南;王辉;张瑞谦;潘钱付;刘超红;陈勇;王晓敏 -专利权人：中国核动力研究设计院
申请日： 2017-05-27 - 公布日： 2019-05-21 - 主分类号： C22C38/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种耐事故核电燃料元件用FeCrAl基合金及其制备方法，解决了现有技术中FeCrAl基合金材料均无法满足作为适用于燃料元件包壳、格架等堆芯结构体用要求的问题。本发明包括12.5～14.5wt％Cr、3.5～5.5wt％Al、1.5～3wt％Mo、1～3wt％Nb、0.1～0.3wt％Si、0.1～0.3wt％Ta、0.1～0.3wt％V，0～0.2wt％Ga、0.1～0.2wt％Ni、0.05～0.1wt％Ce、C≤0.008wt％、N≤0.005wt％、O≤0.003wt％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明具有优异的抗高温氧化性能、热稳定性、力学性能等。
一种事故核电燃料元件 fecral 合金及其制备方法

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