烧结Gd_2O_3-UO_2芯块吸湿性研究

用热重法测量加热Gd_2O_3-UO_2烧结芯块,研究其吸湿性。实验结果证明:高密度、低开口孔隙率(≤0.2％)的Gd_2O_3-UO_2芯块暴露在相对湿度为40％～90％空气中吸附的水是可以忽略不计的,并在室温真空条件下就很容易除去;具有特别高开口孔隙率(2％)的芯块中的吸附水可以通过线性升温至150℃保温1.5h以上除去;而芯块中“茶壶状”或称“墨水瓶状”深孔中的水及制备过程中带进的强力化学结合水要到400℃以上才能释放。除气后的Gd_2O_3-UO_2芯块中含水量远低于10μg/g,满足芯块含水量不超过15μg/S的技术要求。可以避免由于芯块水分含量超标致使锆合金包壳管氢脆所造成的燃料棒破损。     

Gd_2O_3-UO_2芯块烧结密度影响因素研究

Gd_2O_3-UO_2可燃毒物燃料芯块的烧结密度是个重要指标,是质量控制的主要项目之一。为此研究了Gd_2O_3粉末预处理、添加剂、混合方式和时间、烧结气氛、烧结温度和时间等工艺参数对Gd_2O_3质量百分含量分别为0,3％,7％,10％的Gd_2O_3-UO_2芯块最终密度的影响。结果指出:预处理有利于Gd_2O_3分布均匀;添加草酸铵能有效地调整芯块密度;烧结温度1750℃为宜。选用了合适的工艺参数,制备出了密度为理论密度的93.5％～96.5％,且均匀性和微观结构等均满足设计要求的辐照考验用Gd_2O_3-UO_2芯块。     

Gd_2O_3-UO_2芯块烧结密度影响因素研究

Gd_2O_3-UO_2可燃毒物燃料芯块的烧结密度是个重要指标,是质量控制的主要项目之一。为此研究了Gd_2O_3粉末预处理、添加剂、混合方式和时间、烧结气氛、烧结温度和时间等工艺参数对Gd_2O_3质量百分含量分别为0.3％,7％,10％的Gd_2O_3-UO_2芯块最终密     

Gd_2O_3-UO_2芯块的均匀性及微观结构研究

用光学显微镜、X射线波谱仪和能谱仪、扫描电镜-图像处理、X射线衍射仪和图像分析仪分析了不同条件制备的0～10wt％Gd_2O_3-UO_2芯块的微观结构、Gd_2O_3在芯块中的分布均匀性、固溶体点阵常数,计算出了理论密度。研究了Gd_2O_3粉末颗粒大小和含量、混料方式、烧结温度和时间、烧结气氛与Gd_2O_3-UO_2芯块的微观结构和Gd_2O_3分布均匀性的关系。     

Gd_2O_3-UO_2芯块的均匀性及微观结构研究

用光学显微镜、X射线波谱仪和能谱仪、扫描电镜-图像处理、X射线衍射仪和图像分析仪分析了不同条件制备的0～10wt％Gd_2O_3-UO_2芯块的微观结构、Gd_2O_3在芯块中的分布均匀性、固溶体点阵常数,计算出了理论密度。研究了Gd_2O_3粉末颗粒大小和含量、混料方式、烧结温度和时间、烧结气氛与Gd_2O_3-UO_2芯块的微观结构和Gd_2O_3分布均匀性的关系。     

不同Gd_2O_3含量的UO_2芯块工艺研究

本文研究了混料条件对 UO_2-Cd_2O_3弥散均匀性的影响;在 UO_2中加入0—10Wt% Gd_2O_3对UO_2芯块的生坯密度、烧结密度、晶粒尺寸及组织结构的影响,为生产各种不同 Gd_2O_3含量的可燃毒物燃料芯块提供了较系统的工艺参数。     

添加剂对UO2烧结动力学的影响

本文求出了含 Nb_2O_5、Cr_2O_3和 Gd_2O_3的三种掺杂 UO_2芯块的晶粒生长方程和晶界移动激活能。激活能大小相应为1.88×10~5,2.01×10~5和2.59×10~5J/mol.讨论了添加剂对 UO_2燃料芯块烧结动力学以及晶粒长大动力学的影响。     

弥散型燃料中Zr与Gd_2O_3的相容性研究

采用包覆热轧法制备了Zr/Gd_2O_3扩散偶,分别在673K和1 073K温度下对Zr/Gd_2O_3扩散偶进行了不同时间的扩散热处理。采用金相显微镜(OM)初步观察Zr/Gd_2O_3界面特征,用场发射扫描电镜(SEM)进一步观察Zr/Gd_2O_3界面形貌,用能谱仪(EDS)分析Zr/Gd_2O_3界面附近元素分布情况,并从热力学角度分析了Zr与Gd_2O_3的相容性。结果表明:2种温度下Zr与Gd_2O_3的相容性很好。     

可控孔隙UO_2燃料芯块

UO_2燃料芯块的微观结构对燃料的堆内尺寸行为起决定性作用。采用U_3O_8添加剂可改善芯块微观结构,但同时使芯块密度下降,开口孔隙度增加进而导致吸湿加剧。因此,必须采用烧结性良好的UO_2粉末和合适的成型烧结条件以使开口孔隙度和细孔隙度降至最低。     

Gd_2O_3-UO_2可燃毒物反应性效应研究

本文介绍了水-水零功率堆均匀栅格中,利用周期法和脉冲中子源法测量Gd_2O_3—UO_2毒物燃料棒反应性效应的几个实验结果。给出了在水铀体积比分别为3.27、2.74和2.14的三种堆芯栅格中,Gd_2O_3浓度分别为0.5W/0、0.8W/0和5.0W/0的Gd_2O_3—UO_2毒物燃料棒沿着堆芯经向方向单棒反应性价值和不同位置的反应性饱和浓度;同时给出了在水铀体积比为3.27的堆芯栅格中,Gd_2O_3—UO_2毒物燃料棒之间的反应性干涉效应以及控制棒对这类可燃毒物反应性效应影响的实验结果。本实验还研究了Gd_2O_3微粒大小及Gd_2O_3微粒表面镀钼保护层对钆可燃毒物反应性价值的影响,并给出了相应的实验结果。     

UO_2燃料芯块中氢和水份的研究

用质谱计研究了UO_2燃料芯块中的氢和水份。芯块中的含氢物主要是水份。而水份的来源有两个,一是UO_2芯块开口孔中残留的水;另一个是来自空气的吸附水。影响UO_2芯块水含量的主要因素是芯块的密度和空气的湿度。我们研究了93％TD～94％TD之间的UO_2芯块的等温干燥特性并给出了干燥UO_2芯块的适宜条件。     

UO_2-Er_2O_3燃料芯块的烧结工艺研究

对UO_2-Er_2O_3可燃毒物燃料芯块的烧结工艺进行研究。试验表明:烧结过程中选择生坯密度在55%~60%理论密度的生坯芯块,在1700~1750℃,H2气氛中烧结2~3 h,可得到完整度、密度、晶粒尺寸等性能满足要求的燃料芯块。     

烧结UO2生产所用原料微观形貌的电镜分析

一、引言在压水堆陶瓷型核燃料烧结UO_2芯块的制造工艺中,采用活性UO_2粉末作原料,经压制、烧结等过程制成UO_2芯块。应用AMRAY-1000B型扫描电镜(美国制造)跟踪所用UO_2、U_2O_8、ADU、AUC等原料,进行微观形貌观察并纪录照相。生产实践表明,所选用原料颗粒多为球形,球化率≥80%,粒度为0.1—20 μm,而且膨松多孔,多维堆积时比表面大,活性高,烧结UO_2芯块成品率高,是压制烧结的理想原料。尽管如此,成品率并不稳定。在活性UO_2粉末原料中按比例添加U_3O_8(UO_2与U_3O_8重量比为9:1)后,压制烧结成的UO_2芯块,成品率高而且稳定。     

分光光度法测定UO_2-Gd_2O_3烧结芯块O/M比研究(英文)

建立了一种测定UO_2-Gd_2O_3烧结芯块氧与金属原子比(简称O/M比)的新方法——分光光度法。以浓磷酸为溶剂,U~(6 )和U~(4 )离子的特征吸收波长分别确定在310nm和544nm。U~(6 )和U~(4 )离子浓度分别由其特征波长的吸光度与相应的标准曲线对比来确定。计算O/M比的公式由物质内部电中性原理导出。实验结果表明,烧结芯块中钆的含量和微观均匀性对O/M比的分光光度法测量没有影响。分光光度法测量UO_2-Gd_2O_3烧结芯块的O/M比具有操作简单、准确、重复性好的特点。其标准偏差为±0.003。     

Gd2O3-UO2芯块中添加U3O8研究

Gd2O3-UO2可燃毒物燃料是近年来核电站采用较为普遍的可燃毒物之一。传统观点认为在芯块制造过程中添加U3O8粉末会降低芯块的烧结密度．本文研究了在Gd2O3-UO2芯块基体密度-94％T．D的基础上．添加不同品比例由AUC煅烧得到的U3O8粉末，经成型，H2/H2O气氛中1750℃烧结后表明．随着U3O8加入量的增加，芯块的密度也随之增加，U3O8添加量大于40wt％时芯块的密度达到-97％T.D．,U3O8的加入相当于起到了助烧剂的作用．这一现象和传统的U3O8降低芯块密度的观点正好相反．而芯块的平均晶粒尺寸-8μm。     

低密度UO2燃料芯块的制备及微观结构

本文介绍了在UO_2粉末中加入造孔剂制备低密度UO_2燃枓芯块的方法。试验结果表明,加入4wt％草酸铵可获得85.31%TD的烧结块,其开口孔率为0.69%。加入2wt%聚乙烯醇可获得85.10%TD烧结块,其开口孔率为1.16%。而且,它们的孔隙形态、尺寸及分布都是令人满意的。两者再烧结后芯块密度分别增加了0.22%TD和0.30%TD,晶粒尺寸分别为14.3μm和16.1μm。     

添加Al2O3和SiO2的大晶粒UO2芯块制备研究

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.     

基于卷积神经网络模型的Gd_2O_3/6061Al中子屏蔽材料的力学性能预测

提出了一种卷积神经网络模型来预测Gd_2O_3/6061Al中子屏蔽材料的力学性能。以Gd_2O_3/6061Al中子屏蔽材料的EBSD微观形貌及其相应的拉伸性能作为数据集来训练及验证卷积神经网络模型。结果表明:使用多个显微图像,不需任何人工图像处理,卷积神经网络可得到良好的训练结果,其性能优于传统的测试方法;卷积神经网络捕捉到晶粒的存在和晶粒的一些统计信息;晶粒数目和晶粒大小之间具有很强的相关性。     

FCM燃料压水堆弥散可燃毒物中子学分析

为将全陶瓷微胶囊封装(FCM)燃料应用于小型压水堆,对FCM燃料组件开展了可燃毒物中子学设计与分析。通过寿期初引入负反应性、寿期内消耗速率和寿期末残留3个方面,对弥散在SiC基体中的弥散型可燃毒物Gd_2O_3、Er_2O_3、Sm_2O_3、Eu_2O_3、Dy_2O_3及HfO_2进行评价。FCM燃料中TRISO颗粒核芯直径达800μm,燃料颗粒自屏效应强烈,在RMC程序中引入随机介质计算功能,对FCM燃料进行随机几何建模,保证了反应性计算精度。分析表明:Er_2O_3可作为FCM燃料堆芯的候选可燃毒物,Gd_2O_3和Eu_2O_3需结合堆芯开展进一步研究,Sm_2O_3、Dy_2O_3及HfO_2的反应性惩罚过大,不适合作为FCM燃料可燃毒物。     

添加Al2O3和SiO2的大晶粒UO2芯块制备研究

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.