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对Er2O3质量分数为4.32%的UO2-Er2O3可燃毒物燃料芯块的制备技术进行了初步研究。通过对比不同工艺条件(混料、成型、烧结)下,芯块的外观完整度、密度、晶粒度等性能,初步得到了UO2-Er2O3燃料芯块的制备技术。试验表明:干法球磨混合6?h,添加5‰的聚乙烯醇(PVA),300~350?MPa压力下冷压成型,1700~1750℃、H2气氛中烧结2~3?h,可得到外观完整、密度大于等于95%理论密度(T.D.)、晶粒尺寸大于8?μm的UO2?-Er2O3燃料芯块。 相似文献
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使用电弧熔炼破碎制备U3Si2粉末,通过粉末冶金工艺制备获得U3Si2燃料芯块,研究了芯块制备过程中U3Si2芯块成型能力以及烧结工艺对密度和显微组织的影响。结果表明,加入质量分数为0.5%的聚乙二醇(PEG)成型剂,在260~300?MPa压力下压制成型,在1550℃烧结2~4?h后,U3Si2芯块密度最高达到11.4?g/cm3,达到理论密度的的93%以上;芯块晶粒大小均匀,约为60 μm,局部区域存在着少量U相或UO2相夹杂;芯块的热导率明显优于UO2,且随温度的升高,其热导率呈线性升高趋势。 相似文献
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U3Si2是轻水堆中最具前景的事故容错核燃料之一,有望在未来取代UO2核燃料而被广泛使用。目前,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备U3Si2芯块的研究已被广泛报道,但SPS参数对芯块性能的影响还尚不明确。本文采用SPS技术制备了U3Si2芯块,并研究了不同烧结温度(1 000~1 300℃)和压力(30~90 MPa)对芯块的力学和热学性能的影响。利用激光导热仪测量了芯块的热扩散率,并计算出芯块的热导率。通过纳米压痕仪测量芯块的力学性能,包括硬度、杨氏模量和断裂韧性。研究结果表明:所制得的U3Si2芯块热导率在27~700℃范围内均呈现线性增加的趋势,并随着烧结温度和压力的升高而增大;芯块的硬度和杨氏模量随烧结温度升高而增大,且随着压力的升高呈现先增加后平缓的趋势,并在60 MPa趋于平缓;芯块的断裂韧性随烧结温度升高而降低,并随着烧结压力的升... 相似文献
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反应堆运行期间,锆合金包壳与燃料接触后不断氧化,与燃料结合形成牢固的化学相互作用层,影响燃料间隙热导、包壳力学性能和燃料包壳机械相互作用。本文以压水堆核电站燃耗45 GWd·t U-1完整燃料棒为研究对象,利用金相显微镜(Metallographic Microscope)、扫描电子显微镜及能谱分析(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM-EDS)和热室内拉曼光谱(Raman Spectroscopy)方法对其化学相互作用层形貌及结构进行分析,国内首次获得堆内辐照后包壳和芯块化学相互作用层相关分析数据。结果表明:运行至45 GWd·t U-1燃耗后,燃料芯块与包壳间隙形成14~19μm的化学相互作用层,不同位置机械接触的时间顺序差异,导致作用层的不连续形成与长大。SEM-EDS结果表明,相互作用层呈“蠕虫”状形貌,且由U、Zr、O三元素构成形成混合相(U,Zr)Ox化合物,并且发现化学相互作用层由化学黏附和机械作用共同作用的结果。拉曼光谱显示,化学相互作用层主要由四方相氧化锆(... 相似文献
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添加Al2O3和SiO2的大晶粒UO2芯块制备研究 总被引:2,自引:0,他引:2
研究了Al2O3和SiO2添加剂对UO2芯块晶粒尺寸的影响.结果表明:加入少量的Al2O3和SiO2,可有效促进烧结过程中UO2芯块的晶粒度长大,过量加入则会阻碍烧结过程中UO2芯块的致密化;在添加量一定的情况下,添加不同比例的Al2O3和SiO2,对芯块晶粒尺寸有较大影响,只添加SiO2,对芯块晶粒尺寸影响不大,Al2O3添加量增加,芯块晶粒尺寸随之增加;添加Al2O3和SiO2促进UO2芯块晶粒长大的机制是在烧结期间发生了液相烧结. 相似文献
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为分析UO2燃料晶界气泡连通导致裂变气体间歇性释放的动力学过程,从而解决目前扩散模型预测的沿芯块径向释放份额与实验测量不符的问题,采用二维渗流模型模拟UO2燃料晶界气泡网络的演化及与燃料棒内自由空间连通的释放过程。研究结果表明,渗流模型预测沿芯块径向的裂变气体释放份额在芯块中间部分出现局部峰值,并随着时间向芯块外侧推进,与辐照试验观察到不同燃耗下径向裂变气体分布现象定性符合。因此,本研究建立的渗流模型能够从机理上解释此前扩散模型未能预测的UO2燃料裂变气体释放份额沿径向非单调分布现象。 相似文献
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MAX相材料是一种三元层状结构类金属陶瓷材料的碳/氮化物,兼具金属和陶瓷的优良性能,MAX相材料Cr2AlC涂层材料因其优异的抗氧化性、耐腐蚀性和耐辐照性而具有应用于耐事故燃料锆合金包壳的潜力,本文综述了该领域MAX相材料Cr2AlC涂层材料的研究进展,总结了Cr2AlC涂层材料的氧化行为、腐蚀行为、失效机制和改进方向的进展情况。调研表明,对涂层进行表面改性,如引入中间层和在其表面添加金属层等,可增强涂层的抗氧化和防腐蚀性能。本文通过对现有文献的调研,论述Cr2AlC涂层的优点和弊端,为进一步在航天、化工、核工业等领域的工程应用提供参考。 相似文献
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放射性同位素电池(Radioisotope thermoelectric generator,RTG)在深空探测中发挥着不可替代的作用。基于硅锗合金制备的温差发电器是RTG的核心部件,硅锗合金的热电性能对RTG的性能有重要影响。硅锗合金的热电性能和其制备工艺、杂质掺杂等因素密切相关,因此需要对其制备工艺研究与优化。本文采用熔炼和热压烧结制备了P型Si80Ge20B1.2合金,研究了热压烧结工艺参数(热压温度、热压压力、保温时间)对Si80Ge20B1.2合金密度的影响,对Si80Ge20B1.2合金进行了物相结构分析、微观组织分析,并对其热电性能进行了测试。结果表明:1 703 K下熔炼2 h后硅和锗可以形成固溶体,热压烧结工艺参数中,热压温度对Si80Ge20B1.2合金密度影响更为明显;热压温度1 523 K、热压压力60... 相似文献
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气流粉碎技术在UO2粉末制造工艺中的应用研究 总被引:3,自引:2,他引:1
本工作对气流粉碎技术在陶瓷UO2粉末制造工艺中应用的可行性、气流粉碎条件(进料速度、气流压力等)进行了试验研究。确定了进料速度为(100~150)kg/h和气流压力为(0.65~0.75)MPa为最佳气流粉碎条件。研究结果表明采用该技术,不仅能够较好地解决大颗粒UO2粉末的粉碎技术和环境污染等问题,同时还能进一步缩短重铀酸铵(ADU)脱氟还原的工艺过程。经脱氟还原后的UO2粉末不需预先进行稳定化和筛分处理而可直接进行气流粉碎,粉碎后的UO2粉末性能良好,满足产品技术条件要求。 相似文献
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热等静压(HIP)法具有提高材料致密度、抑制晶粒生长、避免晶粒取向等优点,常用于制备多晶6H-SiC材料。为探究HIP法制备的多晶6H-SiC辐照损伤特性,评价HIP工艺下碳化硅材料作为耐事故燃料包壳的可行性,以多晶6H-SiC为研究对象,分析样品辐照前后的性能、结构等变化。为防止其他元素对实验造成影响,实验采用的辐照离子为C4+,辐照剂量为1.8 dpa和5 dpa,并设置1组未辐照样品作对比。通过运用SEM、纳米压痕、XRD、拉曼光谱等测试分析多晶6H-SiC在离子辐照前后表面特征和性能参数的变化。研究结果表明,样品材料元素成分占比无明显变化,而硬度略有下降,晶格呈现损伤现象,但辐照很快趋于饱和且结构上未发生改变。因此从离子辐照方面分析,整体上HIP制备的多晶6H-SiC抗辐照能力较强,具有作为未来事故容错燃料基体的可能性。 相似文献
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99Mo是一种重要的医用放射性同位素。采用低浓铀(LEU)靶件生产裂变99Mo是发展趋势。本工作进行了电沉积UO2靶件制备、靶件溶解以及99Mo化学分离等工艺研究,确定了电沉积LEU UO2靶件制备医用裂变99Mo的工艺流程。研究表明,于不锈钢管内壁上电沉积UO2,在pH=7、电流0.5~2 mA/cm2、温度75~90 ℃、镀液中U浓度5 mg/mL条件下,经过约210 h电沉积,不锈钢管内壁上UO2沉积层质量达到42 mg/cm2;采用6 mol/L HNO3溶解UO2镀层。采用α-安息香肟沉淀法实现99Mo与大量裂变产物的初步分离,采用阴离子交换法与活性炭色层法联用实现99Mo的纯化;纯化后的99Mo溶液中,杂质131I、90Sr、95Zr、103Ru、238U活度与99Mo活度比值分别为4.47×10-6%、7.40×10-7%、8.67×10-7%、2.57×10-6%、1.69×10-14%,均小于《欧洲药典》规定值,满足医用要求。本工作建立了电沉积LEU UO2靶件生产高纯医用裂变99Mo的工艺流程,为今后采用LEU技术生产医用裂变99Mo,进而实现其自主规模化生产打下了基础。 相似文献
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离子液体具有独特的物理化学性质,可以参与或影响两亲分子自组装。离子液体介质中的自组装研究所涉及的两亲分子多为有机化合物,而金属配合物在离子液体中的组装鲜有报道。另外,萃取剂正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化膦(CMPO)在1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐(C2mimNTf2)中萃取UO2+2时形成的萃合物结构组成有待深入研究。本工作探究了UO2(CMPO)3(NO3)2在C2mimNTf2中的组装行为。原位透射电镜(原位TEM)研究表明:UO2(CMPO)3(NO3)2在C2mimNTf2(含70μL水)中形成聚集体,冷冻刻蚀电镜(FF-TEM)显示该聚集体是胶束。此外,研究了CMPO-C2mimNTf2体系萃取UO2+2时形成的萃合物组成。离子色谱结果表明:萃取前后水相中NO-3浓度变化不大,电喷雾质谱(ESI-MS)上均为UO2(CMPO)3(NTf2)2的碎片离子峰,这些结果说明:CMPO-C2mimNTf2体系萃取UO2+2时形成的萃合物组成为UO2(CMPO)3(NTf2)2而非UO2(CMPO)3(NO3)2。这有助于深入了解金属配合物在离子液体中的组装行为,并对理解CMPO-C2mimNTf2体系萃取UO2+2的机理提供了重要参考。 相似文献
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基于COMSOL平台开发了一套基于多物理场全耦合的燃料性能分析程序,并通过径向功率分布模型对比验证了该程序的正确性与准确性;然后进一步分析了U3Si2燃料与双层SiC包壳组合、U3Si2燃料与锆合金包壳组合在反应堆正常运行工况下的性能,并与UO2燃料与锆合金的组合进行了对比分析。计算结果发现U3Si2燃料与锆合金包壳组合相比UO2燃料与锆合金的组合具有更低的燃料中心温度、裂变气体释放量及内压,但气隙闭合时间会提前;而U3Si2燃料与双层SiC包壳的组合相比U3Si2燃料与锆合金的组合具有更高的燃料中心温度、更大的裂变气体释放量及内压,且随着燃耗的增加,其燃料中心温度大幅增加,与锆合金包壳相比,双层SiC包壳能够有效延迟气隙闭合,缓解燃料与包壳的力学相互作用。 相似文献