Li4SiO4陶瓷球的低成本化制备技术及球床气体输运性能研究

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。

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。