UO_2陶瓷板状燃料元件

本文介绍 UO_2 陶瓷板状燃料元件在研究试验堆、舰艇反应堆和小型动力堆中的应用,还简述了这种板状元件的制造工艺。     

胶凝法制造UO_2陶瓷微球时空气区长度的确定

胶凝法是制造高温气冷堆(HTR)燃料元件核芯UO_2陶瓷微球的主要方法。在制造过程中胶液首先从喷嘴喷出,分散成滴并经过一段空气区后液滴球形度达到一定要求,随即进入固化区进行固化成形。液滴从离开喷嘴到进入固化区落下的距离即为空气区长度。为了获得具有较高球形度的UO_2微球,本文建立了一个数学模型,通过理论计算得到了优化的空气区长度,并通过实验验证了计算结果。当球形度E=1.05时,空气区高度为0.22 m,与实际操作相吻合。     

西德研究出一种烧结氧化物燃料的新方法

【西德《原子核能》1982年第2期第136页报道】西德电站联盟在1981年11月26日发表了一项制造 UO_2燃料的专利(DE2939415)。这项专利是制造高密度氧化物燃料,燃料由 UO_2和添加物—稀土元素的氧化物,如氧化钆组成。方法是先将燃料粉末和稀土元素的氧化物粉末混合后压制成燃料块,然后进行烧结,这种方法制成的燃料块特别适合制作轻水堆的燃料元件。Gd_2O_3在     

采用X射线层析摄影技术测定HTGR燃料元件UO2分布的均匀性

高温气冷堆燃料元件内 UO_2分布均匀度是标志燃料元件性能重要指标之一。采用 X 射线层析摄影和计算机图像处理技术,实现了用无损检测方法测定球形燃料元件内 UO_2颗粒的分布。文中介绍了球形燃料元件层析摄影检测的工艺及要点,并对摄影模糊度作了专门阐述。对所摄取的断层底片进行计算机图像处理后,直观地表明 UO_2颗粒分布的均匀度。文中还简要地介绍了计算机图像处理硬件及专门编写的软件包。检测结果可通过 CRT 彩色摄影或彩色打印机绘出直观截面图像。结果表明,采用这种技术测定球形燃料元件中 UO_2颗粒分布均匀性是非常成功的。     

研究性重水反应堆UO_2堆芯的物理计算

一、前言研究性重水反应堆为提高燃料组件的安全性,决定采用UO_2棒束燃料代替原来的金属铀燃料。棒束燃料,除~(235)U浓度保持不变外,元件的结构、形状都作了改变,因此必须先进行理论计算,为重水堆首次使用UO_2棒束型元件的临界实验提供必要的理论数据。由     

FCM燃料热学性能分析

研究了利用有限元分析软件ABAQUS对全陶瓷微封装燃料(FCM燃料)芯块进行热学性能分析的方法,并对FCM燃料芯块和传统UO_2芯块的热学性能进行了对比分析。研究结果表明:FCM芯块温度分布趋势与UO_2芯块相同,但具有较大不均匀性;典型压水堆运行工况下,FCM燃料芯块的燃料温度远小于UO_2芯块的温度;在相同线功率密度下,FCM芯块温度对燃耗变化不敏感;在相同燃耗下,FCM芯块随线功率密度增加温度升高的速率相比UO_2芯块更慢。     

美国碳化硅基体核燃料制备取得新进展

正【本刊2016年1月综合报道】燃料元件是反应堆的核心部件,其性能指标直接影响反应堆的安全性和经济性。尽管已经有许多类型的核燃料,例如金属铀燃料、混合氧化物(MOX)燃料、氮化铀燃料等,但全球大部分在运商业核电机组都使用二氧化铀(UO_2)燃料,这主要是UO_2燃料具有以下特     

元件~(235)U丰度检查中子体年龄校正的研究

利用γ射线无源法检查核电站燃料元件的~(235)U同位素丰度是一个非常有效的方法。但是该方法存在一个缺点,即必须在UO_2芯块铀同位素子体达到平衡后才能检查丰度,使这种方法的应用受到很大限制。为此,研究出一种方法,采用双峰、双窗技术校正元件棒的~(235)U同位素丰度检查中放射性衰变的干扰,取得了满意的结果,使无源法更臻完善。该法在     

HTR-10燃料元件的制造和发展趋势

经过二十多年的研究和发展,研制成功了具有我国自主知识产权的高温气冷堆燃料元件制造技术,为10MW高温气冷堆生产了产炉燃料元件.生产的燃料元件所有性能指标均满足设计要求,平均制造破损率为4.7×10-5,达到了世界先进水平.为了考验燃料元件在堆内正常工况和事故工况下的辐照性能,分别从第一和第二批产品中各取出两个燃料球进行了辐照考验.辐照试验在俄罗斯IVV-2M堆进行,最高燃耗和累积快中子通量分别达到了107000MWd/t(U)和1.31×1021n/cm2,辐照没有引起燃料元件中包覆燃料颗粒的破损.为了满足超高温气冷堆的运行要求,新的ZrC"TRISO"型颗粒燃料有可能代替传统的SiC "TRISO"型颗粒燃料.     

UO_2混合芯块及锆合金涂层耐事故燃料热特性研究

在UO_2芯块中添加不同份额的SiC成分,并在M5锆合金包壳外增加不同厚度的SiC涂层结构组合成耐事故燃料元件,并建立混合芯块-锆合金包壳-涂层间热传导模型。计算并调整UO_2混合芯块、SiC涂层热物性参数,以秦山第二核电厂1号和2号机组长循环燃料管理方案为背景,对比分析UO_2混合芯块不同添加成分比例,以及M5锆合金外涂层不同厚度对于燃料棒热性及裂变气体释放结果的敏感性影响。计算结果显示耐事故燃料在瞬态工况下能更有效地降低燃料芯块中心温度。     

多层套管燃料元件工程热点因子敏感性分析

为保证反应堆的安全,并对燃料元件的制造加工提出合理可行的要求,从元件制造加工和反应堆运行测量两方面对多层套管燃料元件工程热点因子的敏感性进行了分析。结果表明：流道间隙偏差直接影响元件热源的导出,由此引起的工程热点因子造成的温升较大。     

环形燃料零功率物理实验装置设计

正环形燃料零功率物理实验装置是一座立式小型多功能临界装置,以轻水作为慢化剂和反射层,以镉作为安全棒、调节棒材料,临界装置的三维结构如图1所示。临界装置堆芯将采用栅距为23.6mm的方形栅格排布,将~(235)U富集度为4.95%的UO_2环形燃料元件(F型)与含Gd_2O_3分别为5%(G1型)、8%(G2型)和10%(G3型)的3种Gd_2O_3-UO_2混合环形燃料元件排列于内部,将~(235)U富集度为3%的UO_2实心燃料元件(C型)排列在外部,其余棒位     

UO_2燃料芯块总氢量的测定

UO_2燃料芯块的总氢量(氢、水等)的测定是核燃料元件生产中一项十分重要的质量检验。本文介绍用高温真空析出UO_2芯块中的氢、水和碳氢化合物气体,借助于700℃的铀还原炉还原出水和碳氢化合物中的氢,用质谱计测定总的氢量。投样器确保了芯块中的水份全部纳入总氢结果。用已知水含量的UO_2芯块测的回收率为91～104%,检测灵敏度为0.2ppm,实验误差分析表明:测定结果的准确度好于±15%。     

生产UO_2的IDR方法与生产UF_4的UTK方法

【英国《国际核工程》1980年4月报道】英国核燃料有限公司在其核燃料中心的斯普林菲尔德工厂,自1948年以来一直在生产二氧化铀粉末中间产品,供制造镁诺克斯金属燃料元件及浓缩用UF_8之用。六十年代初,改进型气冷堆系统需要一种UO_2陶瓷体燃料,这是由改进重铀酸铵工艺而生产的。在六十年代末期,斯普林菲尔德研究了一种新的缩短了的干法流程,即所谓综合干     

生产同位素和余热发电的经济型燃料元件的设计初探

设计的U_3Si—A1,UO_2一Al和U一2(wt)％zr三种燃料元件的铀密分别为9.763,4.366和17.93g/cm~3;U~235的加浓度分别为1.55％、2.0％和O.9％,最大燃耗分别为12658.7、12658.7和5000MWD/T。三种元件均可在水温134℃,热负荷0.7095×10 e大卡/米~2·时的条件下工作。U_3Si—Al和UO_2—A1元件辐照尺寸稳定性良好,U—2(wt)％Zr元件在达到最大燃耗后直径为Φ36.2lmm,长度为105mm。当发电8万千瓦,枯水季节向电网售电价为O.18元/度,其它时间为0.13元/度,反应堆运行经济合理,并能生产民用同位素,并有盈利。元件年卸料量少,现有元件存放池可以存放十五年以上的废元件。     

未辐照燃料棒内氢来源的研究

用质谱计测定燃料棒中释放的气体组份和当量水份。比较了如下三种棒中的当量水份: (1) 充氦无UO_2芯块的空棒; (2) 不充氦无芯块的空棒; (3) 充氦装有UO_2芯块的燃料棒。结果表明:燃料棒内87％以上的氢来自于UO_2燃料芯块中的水份和氢。     

超临界水冷堆MOX燃料组件控制棒特性研究

超临界水冷堆(SCWR)因具有较高的热效率和较强的经济竞争性等优势引起许多国家和地区的广泛关注。MOX燃料即普通燃料UO_2与PuO_2的混合陶瓷燃料替换UO_2会给SCWR堆芯安全带来一定的不确定性。因而MOX燃料组件的反应性控制与普通燃料有较大差异。论文采用MCNP5软件对SCWR采用传统核燃料与MOX燃料组件的控制棒控制性能进行了分析和对比,结果表明:MOX燃料组件中子能谱硬化,控制棒中硼(B)的丰度越大,控制棒直径越大,其控制效果越理想。控制棒对径向功率峰抑制效果明显,而对轴向功率分布影响较小。计算结果对压水堆新型MOX燃料组件控制棒设计有一定参考意义。     

制造UO_2陶瓷微球的一种先进工艺(TGU)

UO_2陶瓷微球是制造高温气冷核反应堆(HTGR)球状燃料元件的最重要的部件。为此,清华大学核能技术设计研究院开发了一种全胶凝工艺(TGU)。它是在传统的溶胶-凝胶工艺,即外胶凝(EGU)和内胶凝(IGU)工艺的基础上发展起来的,现已被选用为10MW高温气冷试验堆燃料芯核的生产工艺。该项研究的目的是从芯核的质量控制(QC)和质量保证(QA)的要求出发,采用批量试验方式,检验工艺参数和产品质量的稳定性。试验结果证明:当工艺参数被控制并固定时,芯核的质量能够满足质量规范的要求,即当胶体流量和喷嘴的振动频率被固定时,芯核的几何尺寸便随之固定;烧结温度和时间固定时,芯核密度亦随之固定;采用纯氢烧结时,O/U比便接近化学计量。对UO_2陶瓷微球的性能和结构也进行了研究。     

制造UO_2陶瓷微球的一种先进工艺(TGU)(英文)

UO_2陶瓷微球是制造高温气冷核反应堆(HTGR)球状燃料元件的最重要的部件。为此,清华大学核能技术设计研究院开发了一种全胶凝工艺(TGU)。它是在传统的溶胶-凝胶工艺,即外胶凝(EGU)和内胶凝(IGU)工艺的基础上发展起来的,现已被选用为10MW高温气冷试验堆燃料芯核的生产工艺。该项研究的目的是从芯核的质量控制(QC)和质量保证(QA)的要求出发,采用批量试验方式,检验工艺参数和产品质量的稳定性。试验结果证明:当工艺参数被控制并固定时,芯核的质量能够满足质量规范的要求,即当胶体流量和喷嘴的振动频率被固定时,芯核的几何尺寸便随之固定;烧结温度和时间固定时,芯核密度亦随之固定;采用纯氢烧结时,O/U比便接近化学计量。对UO_2陶瓷微球的性能和结构也进行了研究。     

金属陶瓷燃料相含量和燃料颗粒尺寸设计

UO_2-Zr-2是一种理想的金属陶瓷燃料。本文以该燃料为例,着重阐述金属陶瓷燃料辐照理论及其在燃料相含量和燃料颗粒尺寸设计中的应用,并由辐照理论观点和压力加工方面考虑,UO_2相体积含量宜取25％,UO_2颗粒直径宜取100±15微米。