NB/T 20536-2018.Boron based metallic neutron absorbers for nuclear criticality control for storage and transportation of spent fuel.
1范围
NB/T 20536规定了压水堆核电厂乏燃料贮存和运输设备中用于核临界控制的含硼金属基中子吸收材料在性能、试验、检验和验收等方面的技术要求。
NB/T 20536适用于压水堆核电厂乏燃料湿法贮存、干法贮存和运输设备核临界控制用含硼铝基材料(简称硼铝材料，下同)和硼不锈钢等含硼金属基或含硼合金中子吸收材料的设计、生产和产品鉴定。硼的存在形式可以是碳化硼、硼铁等形式，硼元素可为天然硼或富集硼。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 223.3钢铁及合 金化学分析方法二 安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量
GB/T 223.5钢铁酸溶硅和全硅含 量的测定还 原型硅钼酸盐分光光度法(GB/T 223. 5-2008,IS0 4829- 1:1986，ISO 4829-2: 1988，MOD)
GB/T 223.6钢铁及合金化学分析方法 中和滴定法测定硼量
GB/T 223.11钢铁及合金铬含 量的测定可 视滴定或电位滴定法(GB/T 223. 11-2008，ISO4937: 1986，MOD)
GB/T 223. 25钢铁及合 金化学分析方法丁 二酮肟重量法测定镍量
GB/T 223. 26钢铁及合金 钼含 量的测定硫氰酸 盐分光光度法
GB/T 223. 58钢铁及合金化学分析方法 亚砷酸钠- 亚硝酸钠滴定法测定锰量
GB/T 223. 60钢铁及合金化学分析方法 高氯酸脱水 重量法测定硅含量
GB/T 223. 62钢铁及合金化学分析方法 已酸 丁脂萃取光度法测定磷量

ICS27.120
中华人民共和国能源行业标准
NB/T20536—2018
用作乏燃料购运设备核临界控制的含硼金属基中子吸收材料
Boron based metallic neutron absorbers for nuclear criticality control forstorageand transportationof spentfuel2018-12-10发布
国家能源局
2019-04-01实施
前言：
规范性引用文件..
3术语和定义
化学成分和粒度
6\B面密度及硼分布均匀性
力学性能
外观检查
尺寸，
鉴定试验
12标志、包装
13质量证明文件
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
化学分析法测定\B面密度的方法加速腐蚀试验方法
加速热老化试验方法.
NB/T20536—2018
NB/T20536—2018
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位：中国核动力研究设计院、中国核电工程有限公司、上海核工程研究设计院、中广核工程有限公司。
本标准主要起草人：刘晓珍、王美玲、付道贵、郑越、石悠、王傲松。NB/T20536—2018
用作之燃料运设备核临界控制的含硼金属基中子吸收材料1范围
本标准规定了压水堆核电厂乏燃料贮存和运输设备中用于核临界控制的含硼金属基中子吸收材料在性能、试验、检验和验收等方面的技术要求。本标准适用于压水堆核电厂乏燃料湿法贮存、干法贮存和运输设备核临界控制用含硼铝基材料（简称硼铝材料，下同）和硼不锈钢等含硼金属基或含硼合金中子吸收材料的设计、生产和产品鉴定。硼的存在形式可以是碳化硼、硼铁等形式，硼元素可为天然硼或富集硼。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T223.3钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量GB/T223.5钢铁酸溶硅和全硅含量的测定还原型硅钼酸盐分光光度法（GB/T223.5—2008，ISO4829-1:1986，ISO4829-2:1988，MOD)钢铁及合金化学分析方法中和滴定法测定硼量GB/T223.6
GB/T223.11
4937:1986，MOD)
GB/T223.25
GB/T223.26
GB/T223.58
GB/T223.60
GB/T223.62
GB/T223.63
GB/T223.71
GB/T223.86
9556:1989，IDT)
钢铁及合金铬含量的测定可视滴定或电位滴定法（GB/T223.11一2008，IS0钢铁及合金化学分析方法丁二酮重量法测定镍量钢铁及合金钼含量的测定硫氰酸盐分光光度法钢铁及合金化学分析方法亚砷酸钠-亚硝酸钠滴定法测定锰量钢铁及合金化学分析方法高氯酸脱水重量法测定硅含量钢铁及合金化学分析方法已酸丁脂萃取光度法测定磷量钢铁及合金化学分析方法高碘酸钠（钾）光度法测定锰量钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后重量法测定碳含量钢铁及合金总碳含量的测定感应炉燃烧后红外吸收法（GB/T223.86—2009，IS0GB/T228.1
金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法（GB/T228.1-2010，IS06892-1:2009MOD）
GB/T228.2金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法（GB/T228.2-2015，IS06892-2:2011，MOD）
GB/T229—2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法（IS0148-1：2006，MOD）GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）
钢板和钢带验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T247
GB/T2975钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T3190变形铝及铝合金化学成分NB/T20536—2018
9铝及铝合金加工产品包装、标志、运输、贮存GB/T3199
GB/T3246.2变形铝及铝合金制品组织检验方法GB/T3280不锈钢冷轧钢板和钢带GB/T3850致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求GB/T3880.1
GB/T3880.3
一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差GB/T6524—2003金属粉末粒度分布的测量重力沉降光透法GB/T11170
GB/T13298
GB/T20066
GB/T20123
不锈钢的光谱分析方法
金属显微组织检验方法
钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法钢铁总碳硫含量的测定
高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）（GB/T20123—2006，IS0153502000，IDT）GB/T20124
GB/T20975
ASTMC750
钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法（常规方法）铝及铝合金化学分析方法
核级碳化硼粉末规范（SpecificationforNuclear-GradeBoronCarbidePowder）ASTMC791核级碳化硼的化学、质谱和光谱分析的标准方法（StandardTestMethodsforChemical, Mass Spectrometric,and Spectrochemical Analysis of Nuclear-Grade Boron Carbide)ASTME2971用中子衰减测定在铝中子吸收体中有效硼10面密度的试验方法（StandardTestMethodforDeterminationofEffectiveBoron-1oArealDensityinAluminumNeutronAbsorbersusing Neutron Attenuation Measurements)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
\B面密度10Barealdensity
单位面积上中子吸收材料所含的中子吸收剂10B的质量，是材料中单位体积所含10B质量与材料厚度的乘积，单位为克每平方厘米（g/cm2）。4化学成分和粒度
4.1技术要求
4.1.1硼铝材料
硼铝材料制造用原材料包括铝合金和碳化硼（BC），或其他形式的硼化物，铝合金的化学成分应符合GB/T3190中铝合金的成分规定，订货合同中应明确铝合金的牌号，碳化硼（B,C）的化学成分应符合ASTMC750Type1的规定。订货合同有特殊要求时，中子吸收材料的原材料化学成分分析结果应满足订货合同要求。
对采用粉末冶金方法制造的硼铝材料，应至少对碳化硼原材料粉末提出粒度要求，包括平均粒径及粒径分布。
硼铝材料产品的化学成分应满足订货合同要求，化学成分应至少包括总硼含量、\B同位素丰度等参数。
4.1.2硼不锈钢
NB/T205362018
硼不锈钢的化学成分应满足表1的要求。订货合同有特殊要求的，按订货合同执行。表1石
硼不锈钢的化学成分
单位为百分比
元素Fe
4.2分析方法
制造厂应对原材料进行化学成分分析。铝合金的化学成分分析应按GB/T20975的适用部分进行，原材料B,C的成分复验应按ASTMC791进行。硼不锈钢原材料化学成分分析按照GB/T223.3、GB/T223.5、GB/T223.6、GB/T223.11、GB/T223.25、GB/T223.26、GB/T223.58、GB/T223.60、GB/T223.62、GB/T223.63、GB/T223.71、GB/T223.86进行制造厂应对成品抽样进行成分分析。每批次成品材料应随机至少取一件进行成分分析。板材的取样方法按照GB/T20066进行，试样数不少于3个。硼铝材料产品的成分分析中，总硼含量和\B同位素含量应按照ASTMC791中的化学滴定法和质谱法进行。硼不锈钢产品成分分析按GB/T223的适用部分或GB/T11170、GB/T20123、GB/T20124的规定进行；仲裁试验方法应按GB/T223的适用部分的规定进行。订货合同中有特殊要求的除外。粉末粒度及分布应按GB/T6524—2003的规定进行。4.3复验
原材料分析结果不满足4.1成分要求时，应按原取样方法加倍取样，分析结果仍不满足成分要求的，该批次原材料不合格。
成品化学成分分析结果不满足4.1成分要求的，应在原取样位置加倍取样。加倍取样分析结果仍不满足成分要求的，该批次产品不合格。5密度
中子吸收材料的密度应大于理论密度的99%。密度试样的取样位置应具有代表性，如在成品材料的头、中、尾取样，试样总数不少于3个密度的测定应按GB/T3850进行。密度检验结果不满足要求的，应在原取样位置附近加倍取样检验，如果检验结果不满足要求，该产品不合格。
61B面密度及硼分布均匀性
含硼金属基中子吸收材料的\B面密度应满足订货合同要求。\B面密度检查应按批次进行，取样位置和数量应有代表性。中子吸收材料的\B面密度测试可采用中子衰减法或化学分析法测试。中子衰减的方法应符合ASTME2971，并得到采购方的认可，化学分析法应按照附录A的方法进行。硼分布均匀性应进行检测，试验方法须得到采购方认可。3
NB/T205362018
检验结果不满足要求时，应在原取样位置附近加倍取样进行检验，如果检验结果仍不满足要求，则该批次产品不合格。
7力学性能
7.1性能要求
7.1.1硼铝材料
硼铝材料的力学性能根据碳化硼含量的不同进行具体规定，以满足材料在使用过程中的具体要求。材料应进行室温力学性能和硬度测试，提供数据。对用于乏燃料干式贮存和运输容器的硼铝材料，应进行高温力学性能测试。7.1.2
硼不锈钢
硼不锈钢根据力学性能分为A级和B级两类，见表2。订货合同中另有规定的按订货合同执行。表2
硼含量
规定塑性延伸强度
Rpo.2/MPa（最小）
硼不锈钢力学性能要求
抗拉强度
Rm/MPa（最小）
断后伸长率
Asomm/（%）（最
夏比V型缺口冲
击能量J（最小）
洛氏硬度
HRB（最大）
注1：两类硼不锈钢材料的区别在于冲击韧性不同，A级硼不锈钢中硼化物的分布优于B级硼不锈钢中硼化物的分布。
注2：常规熔铸法制造的硼不锈钢的性能满足B级硼不锈钢的要求7.2取样
力学性能的检验应按批次进行。每批次成品应随机抽取至少1件进行力学性能检验，力学性能的取样应按照GB/T2975进行，试样的取样数量和位置也可按订货合同的要求执行。4
NB/T20536—2018
试样切取应采用线切割或其他不影响材料性能的机加工方法，加工中不能产生对性能有影响的热影响区。试样应平直，无毛刺，无机械损伤和可见缺陷。不准许对加工试样的样坏或试样进行校直、弯曲或局部反复弯曲等矫形。
7.3试验
7.3.1试验项目和数量
试验项目、试样数量和试验条件列于表3。表3试验项目、试样温度和试验数量中子吸收材料
硼铝材料
硼不锈钢
7.3.2试验方法
7.3.2.1拉伸试验
试验项目
拉伸试验
洛氏硬度试验
拉伸试验
冲击试验
洛氏硬度试验
试验温度
高温（500℃）
试样数量/件
室温拉伸试验按GB/T228.1的规定执行。高温拉伸试验按GB/T228.2的规定执行。如果拉伸试验结果不满足要求是由于试样存在物理缺陷（不影响产品的使用性能），或由于试样装夹不妥、或试验机失常等而导致，则应另取试样进行试验，并获得采购方认可，若重复试验合格，则该批次材料合格。
若拉伸试验结果不满足要求，则应在试料上重新加倍取样进行试验，若重新试验结果合格，则该批次材料合格；反之，则该批材料不合格。7.3.2.2冲击试验
按GB/T229—2007的规定对硼不锈钢材料进行冲击试验。试样应符合GB/T229—2007中表2的V型缺口试样的要求。
如果试验结果仅有一个值低于表2规定的最小值，则可在邻近不合格试样的取样部位，截取两组（三个试样一组）试样，进行重复试验。若试验结果满足表2规定，则该材料合格。如果两组试样中的任何一组试验结果不合格，则该材料不合格。如果试验结果有超过一个值低于冲击性能规定值，则该材料不合格。7.3.2.3硬度试验
洛氏硬度试验应按GB/T230.1进行。如果试验结果仅有一个值低于硬度的规定，则可在邻近不合格试样的取样部位，截取两组（三个试样一组）试样，进行重复试验。若试验结果满足硬度要求的规定，则该材料合格。如果两组试样中的任何一组试验结果不合格，则该材料不合格。如果试验结果有超过一个值低于规定值，则该性能不合格。NB/T205362018
8金相
确铝材料应进行金相检验，金相照片应能够清晰观察到材料的显微组织，基体无明显的孔洞、连通的空隙和裂纹，含硼相应均匀分布在合金基体中，无明显聚集，含硼相和基体间界面清晰，无影响材料性能的界面反应产物。金相观察的放大倍数根据材料自身特点确定，建议放大倍数在200倍以上。金相检验按批次在材料的头尾取样，沿最终轧制方向进行金相检验硼铝材料的金相检验按GB/T3246.2进行：硼不锈钢金相检验按GB/T13298进行。9外观检查
硼铝材料表面应洁净，无裂纹、无凹坑、无孔洞、无起皮等影响使用的缺陷。10尺寸
确铝板材的尺寸及充许偏差按表4规定执行。硼不锈钢冷轧板材的尺寸及允许偏差按GB/T3280进行。订货合同中另有规定的按合同执行。表4硼铝板材尺寸及允许偏差
单位为毫米wwW.bzxz.Net
尺寸名称
尺寸范围
3500~4500
允许偏差
硼铝板材的不平度应不低于GB/T3880.3高精级板材的规定，硼不锈钢板材的不平度要求按GB/T3280执行；合同另有规定的除外。尺寸检查应逐件进行。
外形尺寸不满足要求，但机械处理后满足合同规定的应视为合格。11
鉴定试验
硼铝鉴定试验应包加速腐蚀试验、加速热老化试验和辐照试验等。加速热老化试验和加速腐蚀试验方法参见附录B和附录C，辐照试验要求由供需双方协商确定。硼不锈钢鉴定试验按合同要求进行，应至少包括腐蚀试验，腐蚀试验的类型可根据具体的使用环境进行规定。
试验后材料的\B面密度不低于订货合同规定的\B面密度的最低要求，且硼铝材料的性能变化不能导致设计功能不可接受的变化。
鉴定试验用板材的制造工艺应与批量生产的制造工艺相同。6
12标志、包装
NB/T20536—2018
硼铝材料应按GB/T3880.1进行标志，硼不锈钢应按GB/T247进行标志。订货合同有规定的按订货合同执行。
硼铝材料应按GB/T3199进行包装；硼不锈钢应按GB/T247进行包装。订货合同有规定的按订货合同执行。
13质量证明文件
制造厂应至少提供以下文件：
原材料和成品分析的化学分析报告：密度检验报告；
金相检验报告；
力学性能试验报告：
10B面密度检验报告：
-硼分布均匀性检测报告；
一热物理性能报告；
一尺寸及表面质量检验报告；
鉴定试验报告。
NB/T20536—2018
A.1数据测量
附录A
（规范性附录）
化学分析法测定\B面密度的方法化学分析法测定\B面密度需要测定以下参数：材料厚度（t），用游标卡尺或千分尺测量材料的厚度t：a)
密度（p），按照GB/T3850的规定，测定材料密度p：总B质量分数（w（B）），按照ASTMC791中的规定的化学滴定法测定材料中总B质量分数w（B）：
10B同位素的原子百分比（O（10B/B）），按照ASTMC791中规定的质谱法测定材料中10B同位素的原子百分比O（1°B/B）。A.2\B面密度α（\B）的计算方法根据上述结果按照公式（A.1）计算获得试样中1°B面密度α（10B）（单位：g/cm2）：o(1°B)=0.0925×p×(B)×0(1°B/B)×t式中：
_10B面密度，单位为克每平方厘米（g/cm2）；密度，单位为克每立方厘米（g/cm2）：の（B）-总B质量分数，单位为百分比（%）；10B同位素的原子百分比，单位为百分比（%）：0（10B/B）
一材料厚度，单位为毫米（mm）8
. (A.1)
B.1加速腐蚀试验试样
附录B
（资料性附录）
加速腐蚀试验方法
NB/T20536—2018
试样应取自代表性板材，腐蚀试样的表面状态应与板材的交货状态一致。腐蚀试样包括五类：均匀腐蚀试样、电偶腐蚀试样、缝隙腐蚀试样、划痕试样和封装试样，每类试样应有足够的平行试样以满足不同时间的取样要求。
B.2加速腐蚀试验要求
腐蚀试验用溶液应满足采购方乏燃料池水化学条件要求，硼浓度≥2500μg/g。腐蚀试验温度需控制在90℃，试验期间溶液温度误差应控制在1℃以内。试验进行过程中，每2000h取出部分试样，进行腐蚀后试样的性能测定，试样的最长腐蚀浸泡时间不得小于8000h。B.3
加速腐蚀试验试样检验
腐蚀试验前后，均匀腐蚀试样应至少检查试样的外观、厚度、质量、显微形貌、密度和B面密度，并与试验前数据进行对比。
划痕试样和缝隙试样应至少检查腐蚀试验前后的厚度、质量和显微形貌的变化。电偶腐蚀试样应至少检查腐蚀试验前后的厚度、质量变化及接触区的显微形貌变化。封装试样应至少检查腐蚀试验前后的厚度、质量、显微形貌的变化。9
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