1. Definitio Materiarum Nuclearium
Lato sensu, materia nuclearis est terminus generalis pro materiis solum in industria nucleari et investigatione scientifica nucleari adhibitis, inter quas sunt combustibilia nuclearia et materiae machinationis nuclearis, id est, materiae non-combustibiles nucleares.
Materiae nucleares vulgo appellatae praecipue ad materias in variis partibus reactoris adhibitas referuntur, quae etiam materiae reactoris appellantur. Materiae reactoris includunt combustibile nucleare quod fissionem nuclearem sub bombardamento neutronico subit, materias tegumentorum partium combustibilis nuclearis, refrigerantia, moderatores neutronicos (vel "moderatores"), materias virgarum moderatoriarum quae neutrona fortiter absorbent, et materias reflectentes quae effusionem neutronum extra reactorem prohibent.
2. Relatio conexa inter opes terrarum rararum et opes nucleares.
Monazites, etiam phosphoceritus et phosphoceritus appellatus, est minerale accessorium commune in saxis igneis acidis intermediis et saxis metamorphicis. Monazites est unum e mineralibus principalibus metallorum terrarum rararum, et etiam in quibusdam saxis sedimentariis exstat. Ruber brunneus, flavus, interdum brunneus flavus, cum splendore unctuoso, scissione completa, duritia Mohs 5-5.5, et gravitate specifica 4.9-5.5.
Praecipuum minerale nonnullorum positorum terrarum rararum generis placeri in Sinis est monazita, praecipue sita in Tongcheng, Hubei, Yueyang, Hunan, Shangrao, Jiangxi, Menghai, Yunnan, et comitatu He Guangxi. Attamen extractio opum terrarum rararum generis placeri saepe non habet momentum oeconomicum. Lapides solitarii saepe continent elementa thorii reflexiva et etiam sunt fons principalis plutonii commercialis.
3. Conspectus applicationis terrarum rararum in fusione nucleari et fissione nucleari, fundatus in analysi panoramica patente.
Postquam verba clavis elementorum terrarum rararum plene expansa sunt, cum clavibus expansionis et numeris classificationis fissionis nuclearis et fusionis nuclearis coniunguntur, et in basi datorum Incopt investigantur. Dies investigationis est XXIV Augusti MMXX. 4837 patentes post simplicem familiae coniunctionem obtentae sunt, et 4673 patentes post artificialem strepitus reductionem determinatae sunt.
Petitiones patentum terrarum rararum in campo fissionis nuclearis vel fusionis nuclearis per 56 terras/regiones distribuuntur, praecipue in Iaponia, Sinis, Civitatibus Foederatis Americae, Germania et Russia, etc. concentratae. Numerus non parvus patentum in forma PCT applicatur, quorum petitiones technologiae patentum Sinarum auctae sunt, praesertim ab anno 2009, stadium celeris incrementi ingressi, et Iaponia, Civitates Foederatae Americae et Russia in hoc campo per multos annos operam dare perseverant (Figura 1).
Figura 1. Usus patentium technologiae ad usum terrarum rararum in fissione nucleari et fusione nucleari pertinentium in terris/regionibus.
Ex analysi thematum technicorum videri potest applicationem terrarum rararum in fusione nucleari et fissione nucleari in elementis combustibilibus, scintillatoribus, detectoribus radiationis, actinidis, plasmatibus, reactoribus nuclearibus, materiis munimentis, absorptione neutronum, aliisque directionibus technicis intendere.
4. Applicationes Specificae et Investigationes Patentium Claves Elementorum Terrae Rarae in Materiis Nuclearibus.
Inter eas, fusio nuclearis et fissio nuclearis reactiones in materiis nuclearibus intensae sunt, et requisita materiarum severa. Hodie, reactores potentiae plerumque sunt reactores fissionis nuclearis, et reactores fusionis post quinquaginta annos in magna scala divulgari possunt. Applicatio...terra raraelementa in materiis structuralibus reactoris; In specificis campis chemiae nuclearis, elementa terrae rarae imprimis in virgis moderatoriis adhibentur; Praeterea,scandiumetiam in radiochemia et industria nucleari adhibitum est.
(1) Ut venenum combustibile vel virga moderatrix ad gradum neutronum et statum criticum reactoris nuclearis accommodandum.
In reactoribus potentiae, initialis reactivitas residua novorum nucleorum plerumque relative alta est. Praesertim in primis stadiis primi cycli reimpletionis, cum omne combustibile nucleare in nucleo novum est, reactivitas residua maxima est. Hoc tempore, si solum in augendis virgis moderandis confideres ad reactivitatem residuam compensandam, plures virgas moderandis introducerentur. Quaeque virga moderandi (vel fasciculus virgarum) introductioni mechanismi impulsoris complexi respondet. Ex una parte, hoc sumptus auget, et ex altera parte, foramina in capite vasis pressionis aperire potest ad diminutionem roboris structuralis ducere. Non solum non oeconomicum est, sed etiam non licet certam quantitatem porositatis et roboris structuralis in capite vasis pressionis habere. Attamen, sine augmentatione virgarum moderandis, necesse est concentrationem venenorum chemicorum compensantium (ut acidum boricum) augere ad reactivitatem residuam compensandam. Hoc in casu, facile est concentrationem bori limen excedere, et coefficiens temperaturae moderatoris positivus fiet.
Ad difficultates supradictas vitandas, combinatio venenorum combustibilium, virgarum moderantium, et moderationis compensationis chemicae plerumque ad moderationem adhiberi potest.
(2) Ut dopans ad augendam efficaciam materiarum structuralium reactoris
Reactoria requirunt ut partes structurales et elementa combustibilia certum gradum firmitatis, resistentiae corrosionis, et altae stabilitatis thermalis habeant, dum etiam prohibent ne producta fissionis in refrigerantem ingrediantur.
1). Chalybs terrae rarae
Reactor nuclearis condiciones physicas et chemicas extremas habet, et singulae partes reactoris etiam altas necessitates pro chalybe speciali adhibito habent. Elementa terrae rarae modificationes speciales in chalybe habent, imprimis purificationem, metamorphismum, micromixtionem, et meliorationem resistentiae corrosionis comprehendentes. Chalybes terras raras continentes etiam late in reactoribus nuclearibus adhibentur.
① Effectus purificationis: Investigationes exstantes demonstraverunt terras raras bonum effectum purificationis in chalybe fuso ad altas temperaturas habere. Hoc fit quia terrae rarae cum elementis noxiis, ut oxygenio et sulphure in chalybe fuso, reagere possunt ad composita altae temperaturae generanda. Composita altae temperaturae praecipitari et in forma inclusionum exonerari possunt antequam chalybs fusus condensetur, ita contentum impuritatum in chalybe fuso minuendo.
② Metamorphismus: contra, oxida, sulfida vel oxysulfida generata ex reactione terrarum rararum in chalybe fuso cum elementis noxiis ut oxygenio et sulphure, partim in chalybe fuso retineri et inclusiones chalybis cum alto puncto liquefactionis fieri possunt. Hae inclusiones ut centra nucleationis heterogeneae durante solidificatione chalybis fusi adhiberi possunt, ita formam et structuram chalybis emendantes.
③ Micromixtio: si additio terrae rarae ulterius augeatur, terra rara residua in chalybe dissolvetur post purificationem et metamorphismum supradicta completa. Cum radius atomicus terrae rarae maior sit quam radius atomi ferri, terra rara maiorem activitatem superficialem habet. Per processum solidificationis chalybis fusi, elementa terrae rarae ad limitem granorum locupletantur, quod segregationem elementorum impuritatum ad limitem granorum melius reducere potest, ita solutionem solidam roborando et munus micromixtionis agens. Contra, propter proprietates accumulationis hydrogenii terrarum rararum, hydrogenium in chalybe absorbere possunt, ita phaenomenon fragilitatis hydrogenii chalybis efficaciter emendando.
④ Augmentatio resistentiae corrosionis: Additio elementorum terrarum rararum etiam resistentiam corrosionis ferri augere potest. Hoc fit quia terrae rarae potentiam autocorrosionis maiorem habent quam ferrum inoxidabile. Ergo, additio terrarum rararum potentiam autocorrosionis ferri inoxidabilis augere potest, ita stabilitatem ferri in mediis corrosivis emendans.
2). Studium Patentium Clavium
Clavis patentis: patent inventionis chalybis activationis humilis dispersione oxidi roborati et methodi eius praeparationis ab Instituto Metallorum, Academiae Scientiarum Sinensis.
Summarium patentis: Praebetur chalybs activationis humilis dispersione oxidi roboratus, reactoribus fusionis aptus, et eius methodus praeparationis, eo insignita quod percentatio elementorum mixturae in massa totali chalybis activationis humilis est: matrix est Fe, 0.08% ≤ C ≤ 0.15%, 8.0% ≤ Cr ≤ 10.0%, 1.1% ≤ W ≤ 1.55%, 0.1% ≤ V ≤ 0.3%, 0.03% ≤ Ta ≤ 0.2%, 0.1 ≤ Mn ≤ 0.6%, et 0.05% ≤ Y₂O₃ ≤ 0.5%.
Processus fabricationis: fusione mixturae matris Fe-Cr-WV-Ta-Mn, atomizatione pulveris, molendino globorum magnae energiae mixturae matris etNanoparticula Y2O3pulvis mixtus, extractio pulveris involvens, formatio solidificationis, laminatio calida, et tractatio caloris.
Methodus additionis terrarum rararum: Adde nanoscaleY₂O₃particulae ad pulverem atomizatum mixturae principalis ad molendum globulos altae energiae, cum medio molendi globuli Φ 6 et Φ 10 globuli chalybis duri mixti, cum atmosphaera molendi globuli 99.99% gasi argonis, ratione massae materiae globuli (8-10): 1, tempore molendi globuli 40-70 horarum, et celeritate rotationis 350-500 r/min.
3) Ad materias protectionis contra radiationem neutronicam faciendas adhibitum.
① Principium tutelae a radiatione neutronica
Neutrona sunt partes nucleorum atomorum, massa statica 1.675 × 10⁻²⁷ kg habentia, quae est 1838 vicibus massa electronica. Radius eorum est circiter 0.8 × 10⁻¹⁵ m, magnitudine protoni similis, similis radiis γ. Radii aeque carentes sunt. Cum neutrona cum materia agunt, praecipue cum viribus nuclearibus intra nucleum agunt, et non cum electronibus in involucro externo.
Cum celeriter energiae nuclearis et technologiae reactorum nuclearium progressae sint, magis ac magis attentio saluti radiationis nuclearis et protectioni contra radiationem nuclearem tributa est. Ut protectio radioactiva operatorum, qui diu in conservatione instrumentorum radiationis et auxilio post casus laborant, augeatur, magni momenti scientifici et valoris oeconomici est composita levia ad vestes protectorias creanda. Radiatio neutronica pars gravissima radiationis reactorum nuclearium est. Plerumque, neutrones qui cum hominibus directe in contactu sunt, ad neutrones humilis energiae retardati sunt post effectum protectionis neutronicae materiarum structuralium intra reactorem nuclearem. Neutrones humilis energiae cum nucleis cum minore numero atomico elasticiter collidunt et moderantur. Neutrona thermica moderata ab elementis cum maioribus sectionibus transversalibus absorptionis neutronicae absorbentur, et tandem protectionem neutronicam efficiemus.
② Studium Patentium Clavium
Proprietates hybridae porosae et organico-inorganicaeelementum terrae raraegadoliniumMateriae sceletonianae metallo-organicae fundatae compatibilitatem cum polyethyleno augent, quo fit ut materiae compositae syntheticae maiorem gadolinii contentum et dispersionem habeant. Alta contenta et dispersio gadolinii directe afficiet facultatem neutronicam protegendi materiarum compositarum.
Patentum Clave: Institutum Scientiae Materialium Hefei, Academia Scientiarum Sinensis, patentum inventionis materiae compositae structurae organicae gadolinio fundatae ad protegendum et methodi eius praeparationis.
Summarium Patentis: Materia composita metallo-organica sceletalis Gadolinii fundata est materia composita mixtura formata.gadoliniumMateria sceleti metallo-organica fundata cum polyethyleno in proportione ponderis 2:1:10, eamque formavit per evaporationem solventis vel pressionem calidam. Materiae compositae sceleti metallo-organicae fundatae in Gadolinio habent stabilitatem thermalem magnam et facultatem protegendi neutrones thermales.
Processus fabricationis: selectio diversorumgadolinium metallumSales et ligamina organica ad praeparanda et synthetizanda genera varia materiarum sceletorum metallo-organicarum gadolinii fundatarum, eas lavando cum parvis moleculis methanolis, ethanolis, vel aquae per centrifugationem, et eas activando alta temperatura sub condicionibus vacui ad plene removendas materias primas residuas nondum reactas in poris materiarum sceletorum metallo-organicarum gadolinii fundatarum; materia sceletorum organometallica gadolinii fundata in gradu praeparata cum lotione polyethylene alta velocitate vel ultrasonice agitatur, vel materia sceletorum organometallica gadolinii fundata in gradu praeparata cum polyethylene ponderis molecularis altissimi alta temperatura liquefacta miscetur donec plene mixta sit; mixturam materiae sceletorum metallo-organicae gadolinii fundatae/polyethylene uniformiter mixtam in formam pone, et formatam materiam compositam sceletorum metallo-organicae gadolinii fundatam formatam per siccationem ad evaporationem solventis promovendam vel pressionem calidam obtine; materia composita sceletorum metallo-organica gadolinii fundata praeparata resistentiam caloris, proprietates mechanicas, et facultatem sceletorum neutronicorum thermalium superiorem comparata cum materiis polyethyleni puris significanter emendatam habet.
Modus additionis terrae rarae: Gd₂ (BHC)(H₂O)₆, Gd₂ (BTC)(H₂O)₄ vel Gd₂ (BDC)₁₁ (H₂O)₂, polymerum coordinationis crystallinum porosum gadolinio continens, quod per polymerizationem coordinationis obtinetur.Gd(NO3)3 • 6H2O vel GdCl3 • 6H2Oet ligandum carboxylatum organicum; Magnitudo materiae sceletalis metallo-organicae gadolinii fundatae est 50nm-2 μm; Materiae sceletalis metallo-organicae gadolinii fundatae varias formas habent, inter quas formas granulares, virgales, vel aciculares.
(4) ApplicatioScandiumin radiochemia et industria nucleari
Scandium metallum bonam stabilitatem thermalem et validam vim absorptionis fluori habet, qua de causa materiam indispensabilem in industria energiae atomicae facit.
Patentum Clave: Institutum Pechinensem Materiarum Aeronauticarum ab Aedificio Aerospatiali Sinensi Progressionis, patentum inventionis pro mixtura aluminii zinci magnesii scandii et eius methodo praeparationis.
Summarium patentis: Aluminium zincummagnesii scandii mixturaet methodus eius praeparationis. Compositio chemica et proportio ponderis mixturae aluminii zinci magnesii scandii sunt: Mg 1.0% -2.4%, Zn 3.5% -5.5%, Sc 0.04% -0.50%, Zr 0.04% -0.35%, impuritates Cu ≤ 0.2%, Si ≤ 0.35%, Fe ≤ 0.4%, aliae impuritates singulae ≤ 0.05%, aliae impuritates totales ≤ 0.15%, et reliqua quantitas est Al. Microstructura huius materiae mixturae aluminii zinci magnesii scandii uniformis est et eius effectus stabilis, cum robore tensile extremo supra 400MPa, robore elastico supra 350MPa, et robore tensile supra 370MPa pro iuncturis conglutinatis. Producta materiae adhiberi possunt ut elementa structuralia in industria aëronautica, nucleari, transportatione, rebus athleticis, armis et aliis campis.
Processus fabricationis: Gradus 1, materia secundum compositionem mixturae supradictam; Gradus 2: In fornace fusoria liquefac ad temperaturam 700℃~780℃; Gradus 3: Liquor metallicus omnino liquefactus refinetur, et temperatura metalli intra intervallum 700℃~750℃ per purificationem servetur; Gradus 4: Post purificationem, plene quiescere debet; Gradus 5: Post plenam quietem, fusio incipiatur, temperatura fornacis intra intervallum 690℃~730℃ servetur, et celeritas fusionis 15-200mm/minutum sit; Gradus 6: Tractationem homogeneizationis et recoctionis in massa mixturae in fornace calefactoria perficiatur, cum temperatura homogeneizationis 400℃~470℃; Gradus 7: Massa homogeneizata detrahatur et extrusio calida perficiatur ad formas cum crassitudine parietis plus quam 2.0mm producendas. Per processum extrusionis, massa metallica ad temperaturam 350℃ ad 410℃ conservanda est. Gradus VIII: Formam ad solutionem refrigerandam comprime, temperatura solutionis 460-480°C; Gradus IX: Post 72 horas refrigerationis solutionis solidae, maturationem manualem vi adhibitam adhibe. Systema maturationis manualis vi adhibitae est: 90~110°C/24 horas+170~180°C/5 horas, vel 90~110°C/24 horas+145~155°C/10 horas.
5. Summarium Investigationis
In universum, terrae rarae late in fusione et fissione nucleari adhibentur, et multas patentes habent in directionibus technicis ut excitatione radiorum X, formatione plasmatis, reactore aquae levis, transuranio, uranylo et pulvere oxidi. Quod ad materias reactorum attinet, terrae rarae adhiberi possunt ut materiae structurales reactorum et materiae insulationis ceramicae affines, materiae moderationis et materiae protectionis contra radiationem neutronicam.
Tempus publicationis: XXVI Maii MMXXIII