铀及铀合金与熔炼坩埚涂层材料高温反应的热力学分析

通过热力学计算,分析了熔炼坩埚的涂层材料与铀及铀合金高温反应的可能性,得到了反应自由能△G0与温度间的关系曲线,比较分析了涂层材料对铀及铀合金熔体在高温下的化学稳定性.结果表明氧化钇对铀和铀合金熔体的化学稳定性最佳,是熔铸铀和铀合金石墨坩埚的理想涂层材料.     

铀的双原子分子化合物的势能函数和热力学性质

应用原子分子反应静力学基本原理和相对论有效原子实的量子力学ab initio计算方法。系统地研究了铀的双原子分子化合物UX（X=0、H、C、N)的平衡结构和离解能,确定了其正确的电子状态和合理的离解极限,拟合出双原子分子的Murrell-Sorbie势能曲线,在此基础上导出光谱数据和力常数,并采用量子力学方法计算了其热力学函数值。     

铀在特定场址地下水中存在和迁移形态研究及其沉积热力学分析

将化学热力学平衡分析模式与地球化学条件相结合,应用铀元素水文地球化学迁移形式热力学分析方法,计算出某特定场址地下水中铀的化学形态和迁移形态。结果表明：UO2(CO3)2^2-占84．1％,UO2(CO3)^0占8．7％,UO2(CO2)3^-占6．5％。     

氘氚化铀分子的结构及热力学稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法和相对论有效原子实势理论模型(RECD),对氘氚化铀分子进行了优化,得到分子基态的电子状态为4A1,离解能是9.112 eV,UD(T)3分子具有C3V对称性;根据热力学原理,计算了UD3和UT3分子在不同温度下的热力学函数及生成反应的标准焓变△H°、标准嫡变△S°和标准自由能...     

红外在线监测与分析方法在铀氟化挥发工艺中的应用

高温氟化挥发技术是分离回收乏燃料中易裂变材料铀的干法分离技术。本研究建立了基于红外光谱技术的高温氟化挥发工艺中气相产物在线检测的技术。利用此技术发现在UF4氟化挥发反应过程中,除了UF6之外,还有Mo F6、UO2F2和HF的生成。根据这些产物相对浓度随反应进程的变化,讨论了它们可能的来源。实验工作表明红外光谱技术不仅能够用于高温氟化挥发工艺中氟化反应过程的在线监测和研究,而且可以通过装置结构材料腐蚀产物Mo F6、UF6水解产物UO2F2和HF的在线检测进一步优化工艺流程。     

微波技术在氟化反应中的应用进展

绿色有机合成技术作为一门新兴合成技术,已逐渐引起人们的广泛关注与重视,在酯化、缩合、氧化、还原等许多有机单元反应中都有着广泛的应用。微波独特、高效的加热效果使得微波有机反应具有反应速度快、选择性好等优点,甚至可使一些在常规加热条件下无法进行的反应顺利进行。本文综述了近年来微波有机合成技术在氟化反应中的应用新进展,并对微波技术工业化推广中存在的问题进行了评述。     

UF_4氟化反应及其反应动力学

利用自行研制的氟化挥发实验装置,通过UF4和F2之间的气-固反应制备UF6。实验中将傅里叶红外光谱技术用于氟化过程的在线监测,并用XRD和ICP-MS分析方法对反应产物和氟化残余物进行了表征,在此基础上对工艺流程进行了评估。研究表明,氟化反应工艺合理、红外光谱技术在线监测方法可行。研究还表明低温下抽真空的方法能有效除去产物UF6中的HF杂质。利用球形颗粒缩小未反应核模型,对实验数据进行拟合,得到反应温度300℃、氟气体积分数为5%时氟化反应速率常数为0.002 7min-1。     

亚砜萃取剂萃取铀(Ⅵ)的热力学研究

研究了亚砜萃取剂石油亚砜－四氯化碳和２－乙基己基对甲苯基亚砜－甲基从硝酸介质中萃取铀的机理,考察了硝酸浓度,萃取剂浓度,温度,盐析度浓度,络合阴离子浓度对分配比的影响,求出了萃取反应的焓变。     

激光烧蚀铀材料生成铀微粒的形态学研究

本文以激光器作光源,利用激光的高温烧蚀特性,以激光束烧蚀金属铀和二氧化铀材料,模拟高温条件下形成铀微粒的过程,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对铀材料及产生的含铀微粒的形态学特点进行了表征。实验表明,在激光束的轰击下,两种靶材料均出现熔化现象,铀金属表面呈现明显波纹状结构,二氧化铀的表面轰击边缘处呈现趋球状物堆积。生成的铀氧化物微粒为μm级形态不规则微粒及1 μm左右的球形微粒,说明铀在高温过程中产生球形微粒。对比研究了来自高温爆炸过程的金属银微粒,进一步验证了高温高压过程会产生球形微粒。结果表明,密实的铀氧化物微球是铀材料参与高温化学过程的结果,与低温过程中的剥蚀作用有明显的差别,是高温化学过程的特征,这为高温高压环境中的微粒分析提供了参考依据。     

高温原位氟化熔盐红外吸收光谱装置研制

钍基熔盐堆是第四代核能系统的候选堆型之一,熔盐由于优异的传热性能与中子特性,被作为冷却剂和燃料盐载体在堆内运行,其微观结构对其物理化学性质有重大影响,因此,研究熔盐结构对熔盐制备净化、腐蚀控制以及熔盐堆的设计、建造和安全运行都有重要的指导作用。红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectroscopy,IR)是研究熔盐结构的有力工具之一,但标准仪器无法实现高温(500oC)熔盐的测量。本研究在解决了样品加热、环境气氛控制以及腐蚀等难题后,研制了一套适用于高温氟化熔盐实验的高温原位红外吸收光谱装置。该装置中,加热炉为左右两开式,可以直接放进标准红外光谱仪样品仓内;样品池为组装式,主体是能够耐氟化熔盐腐蚀的镍基哈氏合金,窗片为单晶Si C或金刚石;样品池整体呈倒"T"型,上端密封盖带有进气口和出气口,可实现抽真空或通惰性气体的操作。该装置可以实现25-600oC温度范围测量,波段范围覆盖近红外和中红外(14 700-400 cm~(-1))。通过使用常温水和高温亚硝酸钠的红外光谱实验对该装置的可靠性进行了验证。利用该装置,我们成功地获得了高温氟锂铍(FLi Be)熔盐的红外吸收光谱。     

High-temperature thermodynamic properties of hypo- and hyper-stoichiometric uranium carbides

Measurements of carbon activity over univariant and bivariant UC_x compositions, including the difficult region near stoichiometry, have been made in the temperature range 2155–2455°K. A flowing-gas technique was used with H₂-CH₄ mixtures in order to fix the carbon potential in the gas stream. The shape of the isotherms showed a sharp decrease in carbon activity near the stoichiometric composition as the composition of the condensed phase was reduced toward the lower phase boundary in the hypostoichiometric region. With argon as the carrier gas, a congruent vaporization composition of C/U ≈ 1.05 was obtained. Values for the free energy and heats of formation, relative partial molar enthalpies and entropies of solution, enthalpy of vaporization and uranium activity are presented.     

Crystal structure stability and fission gas swelling in intermetallic uranium compounds

A correlation between fission-induced amorphization and the behavior of fission gasses in intermetallic uranium compounds is proposed. Changes in fission-gas mobility and in the plastic flow rate of the fuel, that result from such a transformation, are likely to be responsible for the large fission-gas-driven swelling-rate increases that have been observed in certain fuels. This study attempts to assess the propensity for amorphization of intermetallic compounds as potential test-reactor fuels by means of their thermodynamic properties. The compound U₆Mn was thus identified as a probable candidate for a stable high-density intermetallic fuel to be used in dispersion-fuel elements.