11 CFRP作為鈾濃縮超高速離心機的高速轉子材料

天然鈾礦石的主要成分是鈾238。工業上，常采用氣體擴散法進行鈾濃縮，盡管該方法投資大、耗能高，但卻是目前僅有可行的方法。

鈾濃縮氣體離心機技術是核燃料生產的關鍵，是衡量核技術水平的重要標志。鈾濃縮氣體離心機具有高真空、高轉速、強腐蝕、高馬赫數、長壽命、不可維修等特點，其研制涉及機械、電氣、力學、材料學、空氣動力學、流體力學、計算機應用等多學科的理論和技術，難度非常大[32]。離心機中轉子的轉速與氣體分離效率直接相關。轉子轉速越高，氣體分離效率也越高。因此，確保轉子轉速在60000r/min以上，是鈾濃縮氣體離心機最基本的性能要求。而這么高的轉速便對轉子的材質提出了非?？量痰囊?。金屬材質的轉子根本無法達到如此高的轉速，因為它無法跨越共振頻率，金屬材質的轉子一旦達到共振頻率便會碎裂；而CFRP制成的轉子則不存在這一問題，其可耐受更高的轉速。因此，早在20世紀80年代，CFRP就已被用于制造鈾濃縮氣體離心機的高速轉子。且隨著CFRP技術的進步，CFRP制成的轉子可耐受更高的轉速，鈾濃縮效率大幅提升。

鑒于CFRP高速轉子在鈾濃縮生產中的重要作用，西方國家一直對非核國家禁運氣體離心機用CFRP高速轉子。1992年11月9日，美國《核燃料》雜志報道，歐洲鈾濃縮公司（Urenco）的股東——奧格斯堡-紐倫堡機器制造公司（MaschinenfabrikAugsburg-Nurnberg AG）的前員工Kar1 HeinzSchaap，與妻子共同經營了一家名為Ro-Shc的公司。這對夫妻通過Ro-Shc公司向伊拉克出售了至少20個CFRP離心機轉子。1992年11月2日，奧格斯堡（Augsburg）聯邦檢察官向Kar1 HeinzSchaap發出了逮捕令。此事，進一步印證了CFRP在鈾濃縮氣體離心機技術中的重要性。

12 CFRP作為特種管筒的增強材料

與壓力容器長時間持續耐壓不同，炮管、液壓作動筒等特種管筒需在較長時間內高頻次地承受和釋放高壓。由碳纖維纏繞或預浸料包覆增強的此類特殊用途的承壓管筒，在減輕自身質量、改進散熱、提高精度、延長壽命等方面效果非常明顯。

美國普魯夫實驗公司（PROOF Research）是一家總部位于美國蒙大拿州的科技企業，該公司研發了一款CFRP增強管。其將先進復合材料技術與熱-機械設計原理相融合，并采用了航空專用碳纖維和航天高溫樹脂，研制出新一代運動用槍館。與鋼質管相比，CFRP增強管自身質量可減小64%，射擊精度可達比賽級要求。此外，該公司研制的CFRP增強管在設計與制造工藝上適應了碳纖維的縱向（即沿管長度方向）熱擴散率特性，能更有效地通過管壁散熱，極大地提高熱擴散效率，且管能快速冷卻，并可在持續開火狀態下更長時間地保持射擊精度。

CFRP技術在管上的成功應用很快推廣到對各式炮管的增強。同時，利用CFRP增強的特種液壓作動筒也已面市。

（后續請見碳纖維的十六個主要應用領域及近期技術進展(七)）

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