11 CFRP作为铀浓缩超高速离心机的高速转子材料

天然铀矿石的主要成分是铀238。工业上，常采用气体扩散法进行铀浓缩，尽管该方法投资大、耗能高，但却是目前仅有可行的方法。

铀浓缩气体离心机技术是核燃料生产的关键，是衡量核技术水平的重要标志。铀浓缩气体离心机具有高真空、高转速、强腐蚀、高马赫数、长寿命、不可维修等特点，其研制涉及机械、电气、力学、材料学、空气动力学、流体力学、计算机应用等多学科的理论和技术，难度非常大[32]。离心机中转子的转速与气体分离效率直接相关。转子转速越高，气体分离效率也越高。因此，确保转子转速在60000r/min以上，是铀浓缩气体离心机最基本的性能要求。而这么高的转速便对转子的材质提出了非常苛刻的要求。金属材质的转子根本无法达到如此高的转速，因为它无法跨越共振频率，金属材质的转子一旦达到共振频率便会碎裂；而CFRP制成的转子则不存在这一问题，其可耐受更高的转速。因此，早在20世纪80年代，CFRP就已被用于制造铀浓缩气体离心机的高速转子。且随着CFRP技术的进步，CFRP制成的转子可耐受更高的转速，铀浓缩效率大幅提升。

鉴于CFRP高速转子在铀浓缩生产中的重要作用，西方国家一直对非核国家禁运气体离心机用CFRP高速转子。1992年11月9日，美国《核燃料》杂志报道，欧洲铀浓缩公司（Urenco）的股东——奥格斯堡-纽伦堡机器制造公司（MaschinenfabrikAugsburg-Nurnberg AG）的前员工Kar1 HeinzSchaap，与妻子共同经营了一家名为Ro-Shc的公司。这对夫妻通过Ro-Shc公司向伊拉克出售了至少20个CFRP离心机转子。1992年11月2日，奥格斯堡（Augsburg）联邦检察官向Kar1 HeinzSchaap发出了逮捕令。此事，进一步印证了CFRP在铀浓缩气体离心机技术中的重要性。

12 CFRP作为特种管筒的增强材料

与压力容器长时间持续耐压不同，炮管、液压作动筒等特种管筒需在较长时间内高频次地承受和释放高压。由碳纤维缠绕或预浸料包覆增强的此类特殊用途的承压管筒，在减轻自身质量、改进散热、提高精度、延长寿命等方面效果非常明显。

美国普鲁夫实验公司（PROOF Research）是一家总部位于美国蒙大拿州的科技企业，该公司研发了一款CFRP增强管。其将先进复合材料技术与热-机械设计原理相融合，并采用了航空专用碳纤维和航天高温树脂，研制出新一代运动用枪馆。与钢质管相比，CFRP增强管自身质量可减小64%，射击精度可达比赛级要求。此外，该公司研制的CFRP增强管在设计与制造工艺上适应了碳纤维的纵向（即沿管长度方向）热扩散率特性，能更有效地通过管壁散热，极大地提高热扩散效率，且管能快速冷却，并可在持续开火状态下更长时间地保持射击精度。

CFRP技术在管上的成功应用很快推广到对各式炮管的增强。同时，利用CFRP增强的特种液压作动筒也已面市。

（后续请见碳纤维的十六个主要应用领域及近期技术进展(七)）

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