U3Si2-Al燃料元件板力学性能试验研究

对研究堆使用的不同规格的U3 Si2 Al弥散型复合燃料板元件的力学性能参数进行了试验研究和分析 ,同时结合板型燃料组件的结构特点对燃料板在组件运行期间可能受到的拉、压、弯的承载能力进行了测试研究。研究结果表明 :国内生产的板状元件在其拉伸性能、结构抗力等方面基本达到了国外类似燃料的水平 ,满足了研究堆的设计要求。     

CERCA公司U3Si2燃料制造25年经验总结

该文总结了法国原子燃料研究和制造公司（CERCA）自1978年开始“研究试验堆降浓计划”（RERTR）以来至2003年25年间有关各种研究和材料试验堆所用的U3Si2燃料元件的制造和试验工作经验，强调了该公司是如何控制产品质量以确保满足与燃料安全有关的参数的。所获经验也被借鉴应用于UMo燃料的开发。     

U3Si2粉末氟化制备UF4工艺研究

在元件生产过程中，不合格的含铀物料种类多、存量大，为了提高铀的可利用率，满足日益增多燃料元件生产任务所需物料的稳定供给，需要进行铀回收。本实验研究了将U₃Si₂粉末先煅烧氧化制成U氧化物，再将U氧化物与固体氟化铵反应制备UF₄的干法工艺，通过研究氟化物加入量、反应温度、反应时间等因素对产品UF₄质量的影响，摸索出最佳工艺参数。实验结果表明，U₃Si₂粉末煅烧氧化后与固体氟化铵或氟化氢铵反应能制备出符合质量要求的UF₄产品，反应温度在500℃左右、保温时间4.5 h可将UF₄中的UO₂F₂含量降到较低水平。      

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。     

U3Si2-Al燃料板拉伸力学性能试验研究

以U3Si2-Al弥散型燃料为芯体、铝合金6061为包壳的燃料板是研究堆的新型燃料。燃料板的机械性能是燃料组件设计中的基础数据，国内外一直未对该燃料板的机械性能进行研究。本文根据国内研究堆燃料板设计的需要，对不同芯体的燃料板在不同工艺条件下的机械性能进行了测试，同时比较了不同方向的拉伸结果。为了进一步了解燃料板的机械性能，在拉伸过程中进行反复的加载试验。考虑到燃料板延伸率偏低和它的脆断状态．还用电镜检查了拉伸断口。     

新型U3Si2-Al燃料组件的工程验证试验研究

新研制的U₃Si₂-Al板状弥散型燃料组件结构复杂,国内对该燃料组件的结构材料、制造工艺、力学性能、运行特性等均缺少经验及评定标准。为得到该新型燃料组件的各种性能参数,开展了燃料包壳及结构材料的力学性能试验、燃料板及包壳材料的热物性及热稳定性试验、燃料板的力学性能试验、燃料板的正电子湮灭寿命试验、燃料组件的水力冲刷和解体试验等一系列的工程验证试验和专项研究,得到的各项实验数据为燃料组件的结构设计、可靠性分析、安全审评提供了重要依据,也为燃料组件的加工制造、堆内使用管理提供了借鉴。     

U3Si2燃料芯块的制备与显微组织研究

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。      

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。     

新型U3Si2-Al燃料板的正电子湮没寿命谱研究

用正电子湮没寿命谱仪对U3Si2-Al燃料板样品的正电子湮没寿命进行了测量及分析,得到不同工艺状况下燃料包壳材料微观缺陷的形态及变化趋势.回火态燃料板包壳基体中的微观缺陷以单空位的点缺陷为主;冷作态中的缺陷以双空位、位错等缺陷为主;冲刷态中的缺陷以层错、小的空位团等缺陷为主.3种样品中,均未发现影响燃料板安全的大空位团缺陷.回火和冲刷等工艺或运行工况,会使燃料板包壳基体中的微观缺陷发生转变,并改变了燃料板的宏观力学性能.     

单能窄束γ射线法检测U_3Si_2-Al燃料元件U_3Si_2均匀性

为进一步提高U3Si2-Al燃料元件U3Si2均匀性检测结果的可靠性,文章建立了一种检测U3Si2-Al燃料元件U3Si2均匀性的"单能窄束γ射线法"。该方法利用γ谱仪测量241Am的59.5 ke Vγ射线穿透燃料元件前后的透射强度,再根据物质的γ射线吸收公式和单次测量区域内U3Si2、Al总体积恒定的特性建立方程组,求解方程组得出U3Si2、Al各自的体积百分数进而得出分布均匀性。文章利用MCNP法和实测法对该检测方法进行了验证,结果表明:该方法具有工程可行性且实验检测相对精度达到3.99%。该方法为燃料元件燃料均匀性检测提供了一种新思路。     

U3Si2-Al板状燃料组件冲刷试验后的解体研究

通过对U3Si2-Al板状燃料组件的解体试验研究,得到了110 ℃水温、7 m/s流速下50 d的水力冲刷试验和18 m/s流速下的流致振动试验对该新型燃料组件各项参数的影响,为板状燃料组件的设计、选材、加工、应用提供了实验数据.     

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。     

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。     

八氧化三铀粉末制备与利用

本工作研究U₃O₈粉末制备工艺流程和工艺参数，测试制备出的U₃O₈粉末的物化性能以及U₃O₈粉末添加对UO₂芯块产品质量的影响。分析结果表明：所制备的U₃O₈粉末可加到UO₂粉末中而被回收利用；控制U₃O₈粉末加入量，可调节UO₂芯块的密度和微观组织，制备出合格的UO₂芯块，从而提高了金属铀的直收率和利用率。     

核纯U3Si2粉末中铀的测定

试样用ＨＮＯ３－ＨＦ分解，加入Ｈ２ＳＯ４后加热至Ｈ２ＳＯ４冒烟以除去Ｓｉ，ＨＮＯ３和ＨＦ。在含有氨基磺酸的浓磷酸溶液中，用过量ＦｅＳＯ４将铀（Ⅳ）。剩余的Ｆｅ＾２＾＋以钼（Ⅳ）作催化剂，用ＨＮＯ３氧化。加入ＶＳＯ４溶液后，用标准Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液滴定铀（Ⅳ）至铀（Ⅵ），以电位法确定滴定终点。方法的精密度优于±０．１％，误差≤±∩．１％。