高温气冷堆球形燃料元件炭化工艺优化研究

摘要

采用热重-红外联用（TG-IR）、差示量热分析（DSC）研究了高温堆燃料元件基体材料黏结剂酚醛树脂在20-800℃的分解过程。用热机械分析仪（TMA）分析了石墨球样品在20-800℃的动态热膨胀特性。测试结果表明，酚醛树脂在50-70℃的范围内发生相变，在测试温度范围内分解经过两个连续的放热过程，石墨球样品则相应地先膨胀后收缩。采用4 段炭化制度所制得的基体材料的压碎强度达到19.9kN、落球强度在60次以上，各项指标都完全满足设计要求，而且炭化工艺生产效率提高了71%。研究表明，在动态条件下根据样品尺寸随温度的变化建立的炭化升温制度更为合理；炭化过程中，缩聚反应引起的体积变化是决定升温速率的关键。