中子吸收材料又稱中子毒物材料，通過其含有的大的中子吸收截面物質(zhì)（如硼、鎘、釓等）吸收熱中子，從而抑制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，主要用于核燃料與乏燃料貯存和運輸中，以保證貯運的次臨界安全。碳化硼增強鋁（B4C/Al）中子吸收材料是由B4C顆粒添加到鋁基體中形成的一種新型鋁基復(fù)合材料，因其硼含量高、密度低、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點，近年來在國外已替代傳統(tǒng)的硼不銹鋼等中子吸收材料大量應(yīng)用于核燃料/乏燃料高密度貯存和運輸。我國由于核電商業(yè)化較晚，中子吸收材料研發(fā)明顯滯后，B4C/Al中子吸收材料長期依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國核電自主化與走出去的發(fā)展戰(zhàn)略。
近年來，金屬所馬宗義研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組與中國核電工程有限公司合作，在B4C/Al中子吸收材料制備、模擬環(huán)境服役性能考核以及全尺寸工程件研制等方面開展了攻關(guān)研究。攻克了大尺寸坯錠制備過程中界面調(diào)控難題，突破了高含量B4C/Al薄板的高效、高成品率軋制成型瓶頸，開發(fā)出適用于復(fù)合材料焊接的焊接工具與焊接工藝，打通了從材料研制到器件成型的全鏈條技術(shù)途徑，為該材料的工程化應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)?，F(xiàn)已研制出B4C含量為15~35wt%的系列中子吸收板材，并完成了加速腐蝕、高溫老化、加速輻照及硼均勻性測試（中子吸收法）等實驗考核，材料性能全面達(dá)到或（如耐腐蝕性等）明顯優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2014年以來，金屬所先后為核電重大專項《核燃料組件運輸容器設(shè)計制造技術(shù)項目》、《高溫氣冷堆核燃料元件運輸、貯存容器設(shè)計與制造技術(shù)及運輸過程技術(shù)研究項目》兩個項目的樣機(jī)提供了多批次B4C/Al板材，率先實現(xiàn)了B4C/Al中子吸收材料的國產(chǎn)化供貨。2014年5月供貨的中子吸收板用于國家科技重大專項及中核集團(tuán)科技專項“龍舟-CNSC 乏燃料運輸容器研制”項目中原型樣機(jī)，近日該樣機(jī)在西安核設(shè)備有限公司通過了驗收。這標(biāo)志著我國成功自主研制了大型乏燃料運輸容器，填補了國內(nèi)空白，這對我國乏燃料運輸具有里程碑意義。作為乏燃料運輸容器關(guān)鍵材料國產(chǎn)化的關(guān)鍵一環(huán)，金屬所研制的B4C/Al中子吸收材料為容器全面國產(chǎn)化提供了重要支持，同時也為該材料的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
同時，金屬所針對全球首臺高溫氣冷堆新燃料元件運輸、貯存容器對中子吸收材料筒狀結(jié)構(gòu)的需求，在國內(nèi)首次實現(xiàn)中子吸收材料的卷板操作和攪拌摩擦焊接，實現(xiàn)了中子吸收材料由板狀結(jié)構(gòu)向筒狀結(jié)構(gòu)的突破。目前華能山東石島灣核電廠高溫氣冷堆核電站示范工程新燃料元件運輸、貯存容器已正式進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，金屬所承接了該容器所有中子吸收板的供貨任務(wù)。
目前該課題組正致力于為下一代乏燃料干式貯運容器開發(fā)耐高溫結(jié)構(gòu)功能一體化B4C/Al中子吸收材料。
上述研究工作得到了NSFC-遼寧省聯(lián)合基金（U1508216）、面上基金（51771194）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目(2016179)等項目的支持。
乏燃料運輸容器原型樣機(jī)驗收會的相關(guān)報道鏈接：
龍舟-CNSC乏燃料運輸容器用碳化硼鋁中子吸收板及容器原型樣機(jī)
龍舟-CNSC乏燃料運輸容器原型樣機(jī)驗收會
