U-Mo合金与Al扩散反应特征研究

采用扩散偶方法研究了U-Mo合金与Al扩散反应特征.扩散偶以热压方式实现持续贴合.实验在真空热压炉中完成,热压温度550-570℃,时间5～21 h.结果表明:U-Mo/Al扩散层界面形貌和成分与扩散层厚度有关;在扩散层界面处U、Mo和Al的含量突变;U-Mo侧扩散层产物主要为(U,Mo)Al3,Al侧产物为(U,Mo)Al4和UMo2Al20.U-Mo/Al扩散反应是Al越过U-Mo/Al原始界面向U-Mo侧扩散并发生固体反应和扩散层向Al层生长的过程.     

U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质研究

本文对U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质进行了研究。三明治结构的U-Mo/Zr-4扩散偶在760~800℃下包覆热轧后,保温10~66 h。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了扩散层的形貌和厚度,采用波谱仪(WDS)分析了各元素在扩散区内的分布情况,采用X射线衍射仪(XRD)测定了扩散层的相组成。分析结果表明,即使在800℃的高温下,U-Mo/Zr-4的扩散程度依然微弱,表现出良好的相容性;U-Mo/Zr的扩散层中间出现裂纹,裂纹两侧的扩散层相组成明显不同,靠近U-Mo侧为富Mo相,其主要是以化合物ZrMo_2为基的固溶体;靠近Zr-4侧的为富Zr相,其主要是以化合物UZr_2为基的固溶体;裂纹认为是由U和Zr不等量的原子交换所造成的。     

U-10Mo/Al-Si固体扩散行为

采用扩散偶方法研究U-10Mo合金与Al-xSi(x＝0,1,2,5,7,9,质量分数)合金的固体扩散行为。实验在真空热压炉中完成,退火温度为555、570、580、590和595℃,时间为5～10h。实验结果表明：退火条件对扩散行为有显著影响,580℃是U-10Mo/Al-xSi扩散行为的重要分界点;当温度低于580℃热压退火处理时,扩散层厚度随Si含量的增加先急剧减小然后缓慢增大;当温度高于580℃时,扩散层的厚度随Si含量的增加而增加。Si含量较高(≥2%)的扩散偶扩散层厚度比低Si含量的小,扩散层呈3层结构,靠近Al-Si侧出现贫Si区。成分分析显示：Si含量较高的扩散偶,靠近U-Mo侧的扩散薄层中出现Si的富集,其成分为(U,Mo)(Al,Si)_x (x≤3);靠近Al-Si合金侧的扩散层成分为(U,Mo)(Al,Si)_x (x＞3)。     

U-Mo合金与Zr合金的相容性研究

采用扩散偶方法研究U-Mo合金与Zr的相容性。扩散偶采用包覆热轧法制备,热处理温度为750℃和800℃,热处理时间为10 h和50 h。结果表明:U-Mo合金与Zr合金间的扩散层有分层现象,在U-Mo/Zr界面扩散反应成分复杂界面处存在类似Mo2Zr的析出物。经X射线衍射(XRD)检测表明U-Mo/Zr扩散层由M2Zr、UZr2和U等组成。U-Mo/Zr的扩散过程是U和Mo原子向Zr扩散,Mo优先与Zr反应生成Mo2Zr、U通过Mo2Zr扩散形成γ-(U,Zr)固溶体的过程。U-Mo合金与Zr具有良好的相容性。     

U-Mo合金γ相稳定性研究

研究了U-Mo、U-Mo-X（X＝Ti、V、Si）合金及U-Mo/Al、U-Mo-X/Al扩散偶界面层的γ相稳定性,探讨了合金元素和退火工艺对γ相稳定性的影响。结果表明：Mo含量越高,U-Mo合金的γ相稳定性就越高;U-6.5Mo-0.5Si合金的γ相稳定性较高,是因为U Si混合焓较低,但加入Si易导致形成USi_x脆性相;而U-6.5Mo-0.5Ti和U-6.5Mo-0.5V合金的γ相稳定性较差,是因为Mo在Ti、V体系内具有较低的混合焓,易形成固溶体或金属间化合物,导致γ相贫Mo;随着退火温度从500℃升高至600℃,γ相发生共析分解,扩散层的γ相数量减少,α相增多,α相成为Al的快速扩散通道,促使形成UAl₄、UMo₂Al₂₀和U₆Mo₄Al₄₃等富Al相。     

U-10Mo/Al-2Si扩散层性质研究

采用热压扩散偶方法研究了U-10Mo/Al-2Si的扩散层性质.实验在真空热压炉中完成,温度550～570℃.时间5～21 h.结果表明:扩散层随时间的延长和温度的提高而增厚;U-Mo侧生成了抑制U-Mo/Al的扩散反应,Si含量高达47.4%(原子分数)的富Si层.从U-Mo侧到Al-2Si侧,U和Mo的含量递减而A...     

中国核动力院U-Mo合金燃料研究现状及进展

目前,U-Mo合金燃料是研究试验堆新一代燃料的研究重点.文章介绍U-Mo合金燃料在中国核动力研究设计院(NPIC)的研究现状和进展.NPIC于2006年正式开始研制U-Mo合金弥散燃料元件,几年间开展的研究工作主要有:U-Mo合金熔炼,γ相U-Mo合金粉末制备,(U-Mo)-(Al-Si)弥散燃料板制造工艺研究,U-Mo合金与基体材料、包壳材料和阻挡材料诸如Al、Nb、Zr、Mg等的相容性研究,Si添加到Al基体中对U-Mo/Al反应的影响以及U-Mo合金燃料成分分析及无损检测方法研究等.目前,NPIC已制备出基本满足要求的(U-Mo)-Al弥散燃料板,并计划于2010年前掌握满足技术要求的改进型(U-Mo)-Al弥散燃料板的制造技术.     

U-Mo合金与Nb的互扩散行为

采用包覆热轧法制备U-Mo/Nb固相复合扩散偶，在760℃下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行不同时间（3～15h）的扩散热处理，得到了不同厚度的扩散层。对热处理时间与扩散层厚度间的关系进行了线性拟合，观察到扩散层生长起初具有一段孕育期。对热处理后扩散层进行了SEM分析和EDS分析，初步讨论了扩散偶长时间热处理后靠近U-Mo合金一侧出现裂纹的原因。对扩散偶热处理后扩散组元分布进行了深入分析，观察到长时间的热处理扩散层厚度的增加只是U元素在Nb基体中的均匀化过程。     

CARR用U-Mo合金燃料的堆芯物理方案研究

U-Mo合金燃料具有铀密度高、辐照稳定性好和后处理简单等优点,是未来研究堆燃料的理想选择。在保持中国先进研究堆(CARR)主体结构不变的基础上,使用合适的U-Mo合金燃料替换CARR现有燃料,进行堆芯方案初步研究。通过对中子注量率、循环长度等关键参数的对比分析,给出了较优的堆芯物理设计方案。该堆芯物理方案具有更好的设计参数,并可节省大量的燃料经费支出,提高了反应堆运营的经济性。     

热处理对U-Mo/Nb互扩散行为的影响

采用包覆热轧法制备了U-Mo/Nb固相复合扩散偶.分别在760℃和790℃温度下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行了不同时间的扩散热处理.用能谱法(EDS)测定了扩散偶不同热处理时间后的扩散层厚度;并采用非线性拟合方法研究了扩散层厚度与热处理时间的关系.结果显示,2种温度下扩散层厚度与时间的拟合结果存在较大差异.     

UMo/Al弥散型燃料元件溶解回收工艺研究

以配制好的混合碱(NaOH和NaNO3)为UMo/Al弥散型燃料元件样品铝包壳和铝基体的溶解液,将不合格的UMo弥散型燃料元件的包壳和弥散基去除,并计算铀损失率;采用金相显微镜分析UMo合金粉末的粒度分布,并用X射线衍射分析其相结构与成分.初步实验结果表明:随着NaOH浓度增大,铀损失率增大;随着NaNO3浓度的增大,...     

弥散型燃料板辐照肿胀行为的有限元分析

采用颗粒复合材料的细观力学研究思路,针对弥散型燃料板,选择一种代表性单元作为研究对象,用与裂变密度和燃耗相对应的、不断增大的裂变压力模拟燃料颗粒裂变对铝基体所产生的力学贡献,对研究对象进行了热力耦合分析.考察了裂变压力、温度应变和燃料颗粒沿厚度非均布对颗粒肿胀的影响,并对弥散型燃料板基体的米塞斯应力分布情况进行了分析.研究结果表明,颗粒百分比含量越高,颗粒肿胀的速度相对越快;随着裂变压力增大,颗粒肿胀的速率急剧增大,且颗粒不再是圆形;在正常工作和选取的参数条件下,温度应变对总变形的影响不大;当裂变压力不大时,非均匀分布对颗粒肿胀几乎没有影响,随着裂变压力的增大,非均匀分布的颗粒肿胀明显高于均布情况,而且越来越明显;基体的应力非球对称分布.     

弥散型核燃料热导率计算模型研究

The effective thermal conductivity (ETC) of dispersion fuels plays an important role in nuclear reactor safety analysis and fuel performance evaluation. In this study, based on the theory of porous body, considering the relativity of dispersion particle distributions, an ETC model of dispersion fuels was proposed and validated. The effect of porosity, fuel volume fraction and fuel-matrix thermal conductivity ratio on the ETC were investigated. The results show that the ETC decreases along with the increasing of fuel volume fraction and porosity; the higher the fuel-matrix thermal conductivity ratio is, the less the effect of fuel volume fraction on the ETC of dispersion fuel is.     

弥散型核燃料热导率计算模型研究

弥散型燃料热导率是反应堆安全分析和燃料元件性能评估中的重要参数。本文基于多孔物体热导率理论,考虑基体中弥散颗粒分布相关性的影响,建立弥散型燃料热导率的计算模型,并初步验证了模型的合理性,在此基础上研究了孔隙率、燃料相体积分数以及燃料相/基体热导率比对弥散型燃料热导率的影响。结果表明:弥散型燃料热导率随燃料相体积分数和孔隙率的增加而降低;燃料相与基体热导率之比越大,燃料相体积分数对热导率的影响越小。     

弥散型燃料的裂变气体行为研究

探讨了弥散型燃料中对辐照肿胀有重要影响的裂变气体的行为机理。裂变气体原子聚集成气泡引起燃料相肿胀,气泡的尺寸分布是影响辐照肿胀的重要因素。决定气泡生长的裂变气体的行为机理主要有：裂变气体原子的产生和热扩散迁移,气泡的成核和聚合长大,气泡内气体原子的重溶,燃料相的辐照亚晶化等过程。燃料中各种尺寸的气泡浓度随时间的变化率可用气泡生长的动力学速率方程组来描述。当裂变密度较高时,辐照产生的缺陷引起燃料相的     

U3Si2—Al弥散型燃料的辐照肿胀研究

介绍了U3Si2-Al弥散型燃料的辐照肿胀机理。将弥散型燃料的芯体视为连续基体中的微型燃料元件,应用裂变气体的行为机理描述燃料相中的气泡形成过程。研究结果表明：燃料相的肿胀引起燃料颗粒和金属基体之间的力学相互作用,金属基体能抑制燃料颗粒的辐照肿胀。在一定辐照条件下,本模型对燃料元件辐照肿胀的预测值与测量值相符。     

套管型燃料组件动态特性研究

采用试验结合数值分析的方法对套管型燃料组件在不同安装边界条件下的动态特性进行研究。首先采用有限元分析方法对燃料组件的固有频率进行理论预估,计算结果可为动态特性试验参数的设置及模态参数的辨识提供参考;试验以敲击法为主,单点激励,多点拾振,通过对试验数据的多方法拟合,获得燃料组件的固有频率、振型等参数。试验结果与数值分析结果吻合较好。