[发明专利]使用石墨烯层的反应堆控制棒

摘要

本发明公开了一种属于机械设备领域和核能领域的使用石墨烯层的反应堆控制棒，本发明改变控制棒材料，在传统的Ag‑In‑Cd材料基础上，增加一些石墨烯材料，石墨烯材料为多层石墨烯结构，可放置于传统的Ag‑In‑Cd材料制成的棒料外表面、内表面或者中部，这样既保证了传统控制棒的中子吸收截面，又提高了反应堆控制棒的机械强度，进一步确保核电的安全性，反应堆安全、有效运行，也保证了控制棒的外观尺寸，不会导致整个压力容器的结构改变。控制棒吸收反应堆中子，在正常运行时调节反应堆功率，事故下引入负反应性。同时，从整个控制棒的制造和加工来看，加入石墨烯层具有一定的经济性。

主权项

使用石墨烯层的反应堆控制棒，其特征在于，该控制棒包括层压的石墨烯层和合金层，其中石墨烯层由多层石墨烯制成，合金层由Ag‑In‑Cd合金制成，所述石墨烯层为在Ag‑In‑Cd合金制成的基体表面形成的石墨烯层，该控制棒为空心圆柱状，其外径为12mm‑15mm，由内向外依次包括：三层结构空心棒的内壁层(5a)、三层结构空心棒的中壁层(4a)和三层结构空心棒的外壁层(3a)，其中三层结构空心棒的中壁层(4a)是合金层，其壁厚为1.9mm‑2.8mm，三层结构空心棒的内壁层(5a)和三层结构空心棒的外壁层(3a)都是石墨烯层，其壁厚均为0.05mm‑0.1mm，空心圆柱状控制棒的壁厚为2mm‑3mm，其内部放置燃料棒；石墨烯层制备方法为化学气相沉积法，其中沉积条件如下：生长气体为甲烷，甲烷通入速度为15～25sccm，生长温度为920～980℃，降温速度为8～12℃/min。