U_3Si_2-AI 弥散型燃料元件

U_3Si_2-Al 弥散型板状燃料元件是新发展的高铀密度的研究堆燃料.辐照和全堆芯试用表明:元件外形尺寸稳定;无裂变产物泄漏;直到燃耗达98%时,U_3Si_2颗粒肿胀都是裂变密度的线性函数;U_3Si_2与铝基体和铝包壳在制造和辐照中都是相容的。芯体铀密度最高达4.8g(U)/cm~3的 U_3Si_2-Al 燃料都是适合研究堆使用的低浓铀燃料.     

国际RERTR计划发展现状

通过国际间十年的共同努力,降低研究试验堆铀浓缩度(RERTR)计划已经取得了很大的进展,找到了一种性能良好、铀密度高的低浓铀(LEU)燃料——U_3Si_2-Al 弥散型燃料。美国核管会已于1988年7月批准研究堆使用4.3g/cm~3铀密度的 U_3Si_2-Al 燃料。本文简要地介绍了几个主要国家在这方面的进展情况,以及这种燃料元件在制造、性能方面的特点。     

U_3Si_2-AI 弥散型燃料板在高纯沸水中的耐腐蚀性能

本文介绍了局部芯体人为裸露的 U_3Si_2-Al 弥散型燃料板水煮腐蚀试验。结果表明,不仅水中没有发现铀,而且裸露芯体的显微结构也无明显变化。     

U_3Si_2-Al燃料元件γ射线吸收系数标定方法研究

为了更准确标定U_3Si_2-Al燃料元件的γ射线吸收系数,论文设计了不同标样进行了单独定标和联立定标。利用不同标定方法获得的γ射线吸收系数进行燃料元件U_3Si_2、Al质量厚度的测试,并将测试结果分别与化学分析结果进行对比。实验结果表明,以燃料元件作为标样的联立定标法在保证Al测量精确的同时提高了U_3Si_2的测量精度。     

U_3Si_2-Al燃料肿胀特性研究

基于扩散动力学建立了辐照条件下U_3Si_2-Al反应层生长模型和燃料肿胀模型,并结合中国工程试验堆(CENTER)燃料辐照试验数据,验证了上述模型的有效性和适用性。结果表明,反应层生长模型与现有辐照后测量数据的符合程度较好,可用于U_3Si_2-Al弥散燃料肿胀特性计算;燃料肿胀模型对于预测CENTER燃料元件的肿胀率具有保守性。     

U_3Si_2-Al弥散型燃料单板质量微观分析述评(英文)

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线能谱和图像分析仪等方法、手段,综合分析了U_3Si_2-Al弥散板型燃料板和主要质量问题,即燃料相的微观组织结构、燃料相和Al基体的相容性,燃料相的分析情况、狗骨形态、单板包壳厚度和芯体与包覆材料的结合质量等,以及它们对产品质量的影响。分析结果表明,U-7.7％Si铸态合金中,主要是U_3Si_2相,还含有约12％USi相,用正常轧制工艺生产的单板中,燃料相与铝基体发生轻微反应;芯体与包壳、框架与包壳的冶金结合质量差的主要原因是残留气体被封闭在板内;通过解剖检测结果证明涡流法与超声法检测结果是可靠的。     

U_3Si_2热稳定性与防护研究

叙述了用热分析方法研究U_3Si_2在Ar、N_2和空气中的热稳定性,以及U_3Si_2/Al、U_3Si_2/Zr间的相互反应。实验结果表明,U_3Si_2/Al弥散体生坯在空气中加热时,生坯中Al基体并不能完全防止U_3Si_2的氧化;U_3Si_2颗粒在钢瓶N_2气(99.95％)中加热时,在689℃时有一放热峰,经X射线鉴定,U_3Si_2与N_2反应生成UN_2;U_3Si_2颗粒在钢瓶Ar气(99.95％)中加热到1000℃时,无任何反应。U_3Si_2/Zr弥散体冷压块,在瞬态温度加热过程中,929℃时有可测得的反应。根据热分析结果,对U_3Si_2-Al弥散型燃料板生产中的各工序防护措施进行了改进。生产实践证明,这些改进后的防护措施有效地保证了安全生产及产品质量,并降低了成本。     

U_3Si_2热稳定性与防护研究

叙述了用热分析方法研究U_3Si_2在Ar、N_2和空气中的热稳定性,以及U_3Si_2/Al、U_3Si_2/Zr间的相互反应。实验结果表明,U_3Si_2/Al弥散体生坯在空气中加热时,生坯中Al基体并不能完全防止U_3Si_2的氧化;U_3Si_2颗粒在钢瓶N_2气(99.95％)中加热时,在689℃时有一放热峰,经X射线鉴定,U_3Si_2与N_2反应生成UN_2;U_3Si_2颗粒在钢瓶Ar气(99.95％)中加热到1000℃时,无任何反应。U_3Si_2/Zr弥散体冷压块,在瞬态温度加热过程中,929℃时有可测得的反应。根据热分析结果,对U_3Si_2-Al弥散型燃料板生产中的各工序防护措施进行了改进。生产实践证明,这些改进后的防护措施有效地保证了安全生产及产品质量,并降低了成本。     

研究、试验堆低浓铀燃料的发展状况

本文介绍降低研究、试验堆燃料浓缩度工作,即发展高铀密度、低浓缩度燃料的进展状况。UAl_x-Al 和 U_3O_8-Al 弥散型板状燃料的铀密度已分别达到2.3—2.6克铀/厘米~3和3.1—3.6克铀/厘米~3;新发展的 U_3Si-Al 弥散型板状燃料的铀密度已经达到7.0克铀/厘米~3,它很可能是研究、试验堆燃料的后起之秀;UO_2陶瓷板型燃料的当量铀密度为9.1克铀/厘米~3,它既可以用来降低研究、试验堆燃料浓缩度,又适用于高功率密度的小型动力堆。预计到1986年,几乎所有的研究、试验堆将都可改用低浓铀燃料。     

U_3Si_2-Al弥散型燃料单板质量微观分析述评

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线能谱和图像分析仪等方法、手段,综合分析了U_3Si_2-Al弥散板型燃料板和主要质量问题,即燃料相的微观组织结构、燃料相和Al基体的相容性,燃料相的分析情况、狗骨形态、单板包壳厚度和芯体与包覆材料的结合质量等,以及它们对产品质量的影响。分析结果表明,U-7.7％Si铸态合金中,主要是     

微量铜的阳极溶出极谱法测定

本文叙述了U_3Si_2板型燃料元件回收产品中微量铜的阳极溶出极谱法测定。本法测量范围为0—6.35μg/15ml,回收率为92%-119%,精密度优于±5%。     

燃耗深度对U_3Si_2-Al弥散型燃料元件芯体中气孔的影响研究

辐照过程中,燃料颗粒内部会产生裂变气体形成气孔,将对其热/力学性能造成显著影响。采用带屏蔽的金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对辐照后U_3Si_2-Al弥散型燃料中U_3Si_2燃料颗粒的显微组织进行了观察,统计分析了燃料颗粒内气孔的形貌、尺寸及分布,获得气孔平均尺寸及孔隙率随燃耗深度的变化规律。结果表明,裂变密度在2.34×10~(27)~3.74×10~(27)m~(-3)范围内时,U_3Si_2-Al燃料颗粒中的裂变气体气孔的形貌未发生较大改变,均呈球状。而裂变气体气孔平均尺寸以及孔隙率均随着裂变密度的增加而增大,存在两个阶段:裂变密度在2.34×10~(27)~3.19×10~(27)m~(-3)范围内,稳态增长;裂变密度在3.19×10~(27)~3.74×10~(27)m~(-3)范围内,加速增长。     

研究堆用U3Si2-Al燃料板的热稳定性试验

U3Si2-Al板状燃料组件是一种推广应用的新型燃料元件,在国内首次应用。燃料组件的各项性能,特别是热稳定性必须通过实验验证。通过对铀密度为3.02 g/cm3的U3Si2-Al燃料板的热稳定性试验,得到:热稳定性试验会使燃料板的体积略有增大;120℃及250℃的热循环下,燃料板无明显变形,表面无变化,400℃的热循环下,燃料板略有弯曲,个别芯体裸露的燃料板表面有起泡现象;循环温度越高,芯体中U3Si2颗粒开裂越严重等实验结论,为该燃料组件的结构设计、安全分析、加工工艺提供了关键参数,并为该组件的堆内运行提供了借鉴。     

U-Si合金相分析

铀-硅合金有七种相,每种相的铀含量都不一样,而合金中每种相的相对百分含量取决于硅的添加量。用扫描电子显微镜、扫描电镜的波谱和透射电镜的EDAX-9100能谱,进行不同含Si量的U-Si合金相分析(U-3.9 wt％Si,U-7.7wt％Si,U-10.6wt％Si);用真空电弧熔炼U-3.9wt％Si和U-10.6wt％Si合金。分析结果表明,U-3.9wt％Si铸态合金含有U,U_3Si_2共晶混合物和少量U_3Si,而U-10.6wt％Si铸态合金主要为USi,其余为U_3Si_2。用真空感应炉熔炼U-7.7wt％Si合金,这种铸态合金主要为U_3Si_2和少量USi。用IBAS-2000图象分析仪测量合金中的USi相百分含量,平均值约11.9wt％。     

U-Si合金相分析(英文)

铀-硅合金有七种相,每种相的铀含量都不一样,而合金中每种相的相对百分含量取决于硅的添加量。用扫描电子显微镜、扫描电镜的波谱和透射电镜的EDAX-9100能谱,进行不同含Si量的U-Si合金相分析(U-3.9wt％Si,U-7.7wt％Si,U-10.6wt％Si);用真空电弧熔炼U-3.9wt％Si和U-10.6wt％Si合金。分析结果表明,U-3.9wt％Si铸态合金含有U,U_3Si_2共晶混合物和少量U_3Si,而U-10.6wt％Si铸态合金主要为USi,其余为U_3Si_2。用真空感应炉熔炼U-7.7wt％Si合金,这种铸态合金主要为U_3Si_2和少量USi。用IBAS-2000图象分析仪测量合金中的USi相百分含量,平均值约11.9wt％。     

U3Si2-Al弥散型燃料板制备工艺对力学性能的影响

U2Si2-Al弥散型燃料板元件是一种新型低浓化的研究堆燃料，该元件制备工艺复杂，使用环境特殊，加工环节对弥散型燃料板力学性能影响较大，而弥散型燃料板的力学性能优劣是保证研究堆可靠使用的必要条件。本文针对现有的U2Si2-Al弥散型燃料板元件在不同热处理时的纵横力学性能进行了测试和分析研究。结果表明，弥散型复合燃料板芯体中的铀含量越高，燃料板的强度越低，现有退火工艺对燃料板的影响极大。由此，本文提出了改善燃料板力学性能参数的热处理方法的建议。     

中国核动力研究设计院研究堆燃料元件的发展现状

文章介绍中国核动力研究设计院(NPIC)紧跟国际原子能机构(IAEA)确认的防止核扩散、降低研究和试验反应堆用燃料富集度研究计划(RERTR)的进展,在研究堆低浓铀燃料元件开发研究方面进行的一系列工作,描述了NPIC的U3Si2-Al燃料元件研究及生产现状和在新开发的UMo合金燃料研究方面的最新进展.     

板型元件表面铀污染测量仪

介绍了板型元件表面铀污染测量仪的组成、技术指标、数据处理方式及探测器构成,同时给出了部分实验数据.     

核燃料热行为的热分析研究

本文介绍了下列几种实验研究:用热分析法研究制备快堆低密度燃料芯块的六种造孔剂的热分解过程;U_3Si_2在氮气、氩气气氛中的热稳定性。     

国外U3Si2与UMo燃料的发展现状

U3Si2-Al弥散型燃料是一种成功的低浓铀燃料，但在较高温度和较深燃耗运行时，其抗辐照性能急剧下降；UMo-Al弥散型燃料可能使任何高性能研究堆改用低浓铀，可是燃料相与铝基体的广泛反应引起严重的肿胀，期待含硅的铝基体能成功阻止这种反应的发生；单片型UMo合金燃料板具有较好的抗辐照性能，但制造方法尚不成熟。所有这些问题都亟待解决。本文首先简介了研究堆低浓铀燃料的发展简史，分析了U3Si2-Al弥散型燃料的成就与不足，讨论了UMo合金燃料所遇到的问题与需要解决的途径，提出了U3Si2-Al、UMo-Al弥散型燃料和单片型UMo合金燃料板的研究现状。