本發明屬于碳堆內構件，具體地說是一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件及其制備方法。
背景技術：
1、第四代核反應堆中的高溫氣冷堆，與傳統壓水堆核反應堆相比存在顯著差異，其以氦氣作為冷卻劑，并采用模塊化設計。該設計使得高溫氣冷堆具備固有的安全特性，還具有對建設地無水源要求，且結構簡單易控制等突出優勢。
2、含硼碳堆內構件作為高溫氣冷堆堆芯支承結構的核心材料，承擔著雙重關鍵功能：一方面，其作為熱絕緣層，能夠有效隔絕堆芯產生的高溫，保障堆芯周邊結構的安全；另一方面，其作為中子屏蔽層，通過構件中添加的硼元素吸收泄露的中子，可防止金屬堆芯支承結構與壓力容器因中子輻射發生性能退化。由于堆芯支承結構的設計使用壽命不低于60年，且在服役期間無法進行修補或更換，一旦出現損壞即需停堆，因此對含硼碳堆內構件的性能指標與質量均勻性提出了極高要求。
3、然而，現有制備技術仍存在諸多缺陷，難以滿足高溫氣冷堆對含硼碳堆內構件的嚴苛要求，具體體現在以下方面：
4、首先，碳化硼分散均勻性難以保障。直接將碳化硼與炭材料、瀝青混合捏合時，碳化硼易出現分散不均現象，導致含硼碳堆內構件的質量均勻性無法得到保證；雖公開號為cn108467269a的“一種高溫氣冷堆用各向同性炭堆內構件制造方法”通過對碳化硼進行二次分散以改善分散效果，在一定程度上提升了構件質量均勻性，但該方式增加了工藝復雜度，且消耗更多的時間與能源，不利于工業化生產。
5、其次，瀝青粘結劑的使用存在多重問題。現有技術普遍采用瀝青作為粘結劑，配合混捏機攪拌、擠壓或振動成型工藝，如公開號為?cn108002837a的一種價格低廉的含硼碳磚的制備方法，但該方法難以確保含硼碳堆內構件的性能指標與質量均勻性。一方面，瀝青作為粘結劑時，需在加熱條件下進行混捏與成型，工藝控制難度較高，若溫度控制不當，易形成涼料塊，直接導致產品不合格；另一方面，瀝青屬于液相碳化材料，在焙燒過程中會因軟化形成液相流動，尤其在采用立式裝窯方式時，易造成產品上下部位質量不均勻；此外，瀝青碳化過程中會形成開口氣孔，導致產品強度降低，影響構件結構穩定性。
6、再次，混捏與成型工藝存在不足。現有技術中使用的混捏機攪拌轉速較低，攪拌過程中原料易團聚形成料團，造成產品內部質量不均勻；同時，擠壓或振動成型方式的成型壓力較小，使得產品密實度偏低，進而對后續成品的性能指標產生不利影響。
7、最后，后續處理工藝成本高、風險大。含硼碳堆內構件制備過程中的浸漬與二次焙燒工藝，不僅延長了生產周期、增加了生產成本，還在操作過程中存在產生廢品的風險，降低了生產合格率。
技術實現思路
1、本發明的目的，旨在要提供一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件及其制備方法，通過將碳化硼分散于酚醛樹脂，以解決含硼碳堆內構件質量不均勻、強度低、合格率低的問題，同時實現生產周期縮短、生產成本降低及工藝簡化的目標。
2、為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
3、一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，制成它的原料以重量份數計包括：煅后焦70~80份、碳化硼5~10份和酚醛樹脂22~26份；
4、其中，酚醛樹脂為碳化硼的分散介質。
5、其中，所述高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的各向異性比≤1.1，體積密度為1.75~1.81?g·cm-3，耐壓強度為≥90mpa，抗拉強度≥14mpa。
6、作為另一種限定，煅后焦粒度＜0.075mm的占比40~50wt%，0.075mm≤煅后焦粒度＜0.15mm的占比15~30wt%，0.15mm≤煅后焦粒度≤0.5mm的占比20~35wt%，0.5mm＜煅后焦粒度≤1mm的占比為15~30wt%。
7、作為進一步限定，所述煅后焦的灰分≤0.5wt%，水分≤0.5wt%，比電阻≤400μω·m，真密度≥2.10g/cm3。
8、作為第三種限定，所述碳化硼的粒度＜0.045mm，碳化硼的總硼含量＞75wt%。
9、作為第四種限定，所述酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂。
10、作為進一步限定，所述酚醛樹脂的固含量≥80%，粘度為25~35pa·s，殘碳率≥47%。
11、本發明還提供了上述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的制備方法，包括以下步驟：
12、s1.將碳化硼均勻分散于酚醛樹脂，得含硼酚醛樹脂結合劑；
13、s2.向煅后焦中加入所述含硼酚醛樹脂結合劑，經逆流混合，模壓成型，保溫焙燒，即得所述高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件。
14、作為一種限定，采用高速逆流混合機進行逆流混合；
15、所述高速逆流混合機的攪拌刀和筒體轉動方向相反，攪拌刀轉速為600~1200r/min，筒體轉速為250r/min。
16、作為另一種限定，保溫焙燒的溫度為1000~1200℃，時間為12~48h；
17、模壓成型前和模壓過程過程中，抽真空至真空度＜-0.08mpa；
18、模壓成型的壓力為20~35mpa。
19、由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比，所取得的技術進步在于：
20、①本發明提供的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，質量更均勻、性能更穩定。通過將碳化硼均勻分散在酚醛樹脂中，改進碳化硼的分散方式，解決了現有技術里直接混捏導致碳化硼分布不均，以及二次分散工藝又復雜又費能的問題，保證構件內部成分分布一致；再配合高速逆流混合機將結合劑酚醛樹脂和煅后焦進行充分混合，混合攪拌轉速高，保證了混合過程的均勻性，攪刀和筒體逆向旋轉也保證混合過程中不易產生料團，產品的均勻性高，增加產品緊實度，進一步確保構件整體質量均勻；
21、②本發明提供的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，采用酚醛樹脂為結合劑，其在高溫碳化過程中是固相碳化，不會形成液相流動，不存在采用瀝青為結合劑時產品上下頭質量不均勻的問題；此外，酚醛樹脂碳化形成的是封閉氣孔，產品的顯氣孔率低，強度高，無需進行浸漬和二次焙燒處理，顯著提高生產效率；
22、③本發明提供的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，相比于擠壓或者振動成型，模壓成型的成型壓力更大，且在模壓成型的全過程進行抽真空處理，成型后的坯體致密度高、均勻性好、成品率高，經檢測：各向異性比≤1.1，體積密度為1.75~1.81?g·cm-3，耐壓強度≥90mpa，抗拉強度≥14mpa；
23、④本發明提供的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的制備方法，制備工藝簡單，適合工業化生產。
1.一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，制成它的原料以重量份數計包括：煅后焦70~80份、碳化硼5~10份和酚醛樹脂22~26份；
2.根據權利要求1所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，所述煅后焦的級配為：煅后焦粒度＜0.075mm的占比40~50wt%，0.075mm≤煅后焦粒度＜0.15mm的占比15~30wt%，0.15mm≤煅后焦粒度≤0.5mm的占比20~35wt%，0.5mm＜煅后焦粒度≤1mm的占比為15~30wt%。
3.根據權利要求2所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，所述煅后焦的灰分≤0.5wt%，水分≤0.5wt%，比電阻≤400μω·m，真密度≥2.10g/cm3。
4.根據權利要求3所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，所述碳化硼的粒度＜0.045mm，碳化硼的總硼含量＞75wt%。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，所述酚醛樹脂為熱固性酚醛樹脂。
6.根據權利要求5所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件，其特征在于，所述酚醛樹脂的固含量≥80%，粘度為25~35pa·s，殘碳率≥47%。
7.根據權利要求5所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的制備方法，其特征在于，采用高速逆流混合機進行逆流混合；
9.根據權利要求8所述的一種高溫氣冷堆用含硼碳堆內構件的制備方法，其特征在于，保溫焙燒的溫度為1000~1200℃，時間為12~48h；