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.     

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.     

大晶粒UO2燃料芯块和试验燃料组件的设计与制造

本工作涉及大晶粒UO2燃料芯块的研究、试验燃料组件的设计与制造。所谓大晶粒是在UO2粉末中分别添加Al2O3／SiO2、Cr2O3粉末，烧结后形成了大晶粒UO2燃料芯块，它能有效降低裂变气体释放、减少燃料棒内压、减少芯块和包壳的PCI作用，     

Gd2O3-UO2芯块晶粒尺寸的影响因素研究

用光学显微镜和图象分析仪研究了影响Gd2O3-UO2芯块晶粒尺寸的因素。对烧结气氛、混料方式、芯块在烧结炉中的位置、以及在UO2芯块中添加U3O8、草酸铵和助烧剂（Al、Ti、V的氧化物）等给Gd2O3-UO2芯块晶粒尺寸带来的影响进行了研究。结果表明,球磨工艺、添加助烧剂和微氧化气氛烧结等都有利于芯块的晶粒生长,晶粒大小分布均匀;添加U3O8和草酸铵对芯块的晶粒生长无明显的影响。     

ADU型UO2芯块低温烧结研究

UO2燃料芯块通常可以由高温国和低温烧结工艺来制备。在这些烧结工艺中其原料是采用AUC型UO2粉末和ADU型UO2粉末。本项研究工作的目的是探索在氧化气氛低温烧结所制备的ADU型UO2芯块的理论密度（TD）和晶粒大小。在1150℃烧结，其理论密度可达95％。在氧化气氛烧结所获得的ADU型UO2芯块，其晶粒结构是单峰分布的，而不像AUC型UO2芯块的晶粒结构是双峰分布的，但是与铀酸铵（AU型）UO2芯块一致。对AUC荆UO2芯块和AU型UO2芯块比较了其晶粒结构、分布和大小。研究证明晶粒结构取决于粉末性能和烧结气氛。     

大晶粒UO2-SiC燃料芯块制备及高温氧化性能研究

通过在UO2基体中添加第二相来提高燃料热导率是耐事故燃料的一个重要研究方向.该研究以大晶粒UO2颗粒为原料,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)工艺在较低烧结温度下获得高密度的大晶粒UO2-SiC复合燃料芯块,对复合燃料芯块的性能进行了表征,并研究了其在空气环境中的抗高温氧化性能....     

复合助烧剂对Gd2O3-UO2芯块微观结构的影响

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。本文研究了在Gd2O3-UO2芯块中添加A12O3、TiO2、V2O5各150μg／g的复合助烧剂对芯块微观结构的影响。研究表明添加复合助烧剂后可以降低Gd2O3-UO2芯块的致密化温度．在H2气氛中，1500℃烧结4h后的Gd2O3-UO2芯块的密度可达～97％TD，芯块的闭口孔在1400～1750℃整个温度范围内一直呈下降趋势．烧结温度为1750℃时芯块中气孔数量比1600℃时减少．但单个气孔体积增大．其主要机制可能是小气孔之间发生融合。添加助烧剂后，在1400～1600℃温度之间晶粒生长速度出现不一致．部分晶粒开始迅速生长，晶粒大小分布出现双峰现象；当温度为1750℃时，晶粒大小分布为正态分布．双峰现象消失，平均晶粒尺寸约为25μm。     

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。     

UO_(2+x)芯块预氧化工艺以及低温烧结致密化机理研究

为实现二氧化铀(UO2)粉末的低温活化烧结,使用综合热分析仪对UO2粉末表面进行预氧化处理,之后结合比表面积仪、X射线衍射仪以及扫描电镜分析粉末的相变点、比表面积、物相成分以及粉末微观形貌。通过以上试验得到:空气中224.6℃加热8 h后,在UO2粉末中出现了少量U3O7,而367.0℃加热8h后,UO2粉末将转变为U3O8。使用热膨胀仪对表面预氧化粉末制备的芯块进行模拟烧结试验发现:经过预氧化处理后,UO2芯块的烧结收缩温度从1200℃降低至580℃,致密速率(ΔL/L)从1.52×10-4 K-1增加到3.08×10-4K-1。基于简化点缺陷模型以及致密化方程,阐述了预氧化处理UO2+x芯块低温烧结的机理,即:UO2+x的扩散系数由于过量氧的存在,与UO2相比呈指数级别增加,该值远大于UO2的扩散系数;而芯块致密化方程中,烧结参数A与UO2+x的扩散系数正相关,其值可表示为温度T的二次多项式的指数形式;多项式参数为:a=16.23658,b=0.04247,c=-2.18802×10-5。     

Design and Manufacture of Large Grained UO_2 Pellets and Test Assembly

This paper introduces design and manufacture of fuel assembly for UO2 pellets irradiation program. The advanced UO2 pellet is large grained and is sintered with addictives of Al2O3/SiO2/Cr2O3. It will decrease the release rate of fission gas, reduce the PCI and inner pressure of the fuel rods, in result it will     

Design and Manufacture of Large Grained UO2 Pellets and Test Assembly

This paper introduces design and manufacture of fuel assembly for UO2 pellets irradiation program. The advanced UO2 pellet is large grained and is sintered with addictives of Al2O3/SiO2/Cr2O3. It will decrease the release rate of fission gas, reduce the PCI and inner pressure of the fuel rods, in result it will increase discharge bumup and extend loading period of fuel rod. The performance of large grain pellet must be proved through in-pile test.     

掺铀榍石人造岩石固化体的制备及其浸出性能

以碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和硝酸铀酰(UO(2NO3)2.6H2O)为原料,采用固相反应工艺,制备掺铀榍石基人造岩石固化体。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究固化体的烧结温度、物相组成、U元素的浸出性能等。结果表明,掺铀榍石基人造岩石固化体的较佳烧结温度是1 260℃;榍石能很好地固溶U形成榍石固溶体;配方化学式为Ca095U0.05Ti0.9Al0.1SiO5、Ca092U0.04Ti0.9SiO5固化体,28天90℃的浸出率分别为7.0×10-10m.d-1、9.5×10-10m.d-1,其归一化浸出率分别是2.10×10-3g.m-2.d-1、1.76×10-3g.m-.2d-1。     

掺钛对UO2微球晶粒生长机制的影响

采用溶胶-凝胶方法制备掺钛0.3%(质量分数,下同)UO2微球,用金相显微镜观察微球微观结构、图像分析仪计算微球晶粒尺寸。对掺钛0.3%UO2微球晶粒长大机制进行了研究。经过计算得到在1 250～1 550℃之间掺钛UO2微球晶粒生长的平均活化能Ea=232.79kJ/mol,明显地低于UO2微球晶粒生长的平均活化能(Ea0=518.32kJ/mol);掺钛UO2微球在烧结后期(1 250℃之后),微球部分区域可能形成高价态的U4O9相,加快了U原子扩散速度,加速了晶粒生长。     

秦山核电站考验元件辐照后燃料的晶粒长大及温度分布

文章介绍了秦山核电站考验元件辐照后燃料ＵＯ２的微观分析结果。用定量金相方法，结合晶粒长大动力学原理，计算出元件的中心温度，结果与ＦＲＡＰ－ＣＯＮ程序分析相符，以辐照后检验结果为基础，确定了评价国产燃料ＵＯ２辐照行为的参数Ｋ和Ｑ值。     

采用凝胶注模成型工艺研制Al2O3-B4C环形芯块

凝胶注模成型是一种原位成型工艺,是制备复杂形状的陶瓷部件的理想工艺。本文采用凝胶注模成型工艺制备Al₂O₃-B₄C环形芯块,主要研究了高固相、低黏度陶瓷浆料的制备,胶凝成型,Al₂O₃-B₄C材料的烧结致密化等。结果表明：实验制备的Al₂O₃-B₄C环形芯块的壁厚为1 mm左右,B₄C含量在0.5%~12%之间,芯块的烧结密度在65%TD~93%TD之间。Al₂O₃-B₄C环形芯块满足压水堆可燃毒物材料设计的要求。     

Conversion of NO with a catalytic packed-bed dielectric barrier discharge reactor

This paper discusses the conversion of nitric oxide (NO) with a low-temperature plasma induced by a catalytic packed-bed dielectric barrier discharge (DBD) reactor.Alumina oxide (Al2O3),glass (SiO2) and zirconium oxide (ZrO2),three different spherical packed materials of the same size,were each present in the DBD reactor.The NO conversion under varying input voltage and specific energy density,and the effects of catalysts (titanium dioxide (TiO2) and manganese oxide (MnOx) coated on Al2O3) on NO conversion were investigated.The experimental results showed that NO conversion was greatly enhanced in the presence of packed materials in the reactor,and the catalytic packed bed of MnOx/Al2O3 showed better performance than that of TiO2/Al2O3.The surface and crystal structures of the materials and catalysts were characterized through scanning electron microscopy analysis.The final products were clearly observed by a Fourier transform infrared spectrometer and provided a better understanding of NO conversion.     

UO2-x燃料芯块的晶粒生长动力学

本文采用恒速升温和等温烧结实验方法研究了亚化学计量UO_2-x燃料芯块的晶粒生长动力学。结果表明,以UO_2+x+5%U为原料,可得到密度为94.91%TD～96.23%TD（TD为理论密度）、O与U的原子个数比为1.975～1.990的合格的亚化学计量UO_2-x燃料芯块;在烧结温度≤1 650 ℃时晶粒生长速率较低,在烧结温度≥1750 ℃时晶粒生长速率较高;初始晶粒尺寸G₀不能忽略不计,亚化学计量UO₂-x燃料芯块的晶粒生长动力学符合4次方模型G⁴-G⁴₀=k₀texp(-1 000Q/RT),晶粒生长速率常数k₀=78.76 μm⁴/h,激活能Q=433.35 kJ/mol。     

UO_2-ZrO_2固溶体的形成机理和微观结构演变分析

采用XRD谱和SEM图像研究了UO_2-ZrO_2芯块固溶体形成过程的离子扩散和化学转变规律。结果表明,ZrO_2扩散至UO_2界面与之发生反应较UO_2扩散至ZrO_2界面与之发生反应更容易。ZrO_2斜方向四方的同素异构转变有利于UO_2固溶体的形成。芯块的结构演变依赖于离子在UO_2与ZrO_2界面(U_xZr_(1-x))O_2和(Zr_yU_(1-y))O_2层的扩散和反应。离子半径和晶体结构的差异使得ZrO_2固溶于UO_2优于UO_2固溶于ZrO_2,导致芯块中的UO_2固溶体长大和ZrO_2固溶体逐渐减小。UO_2固溶体的形成主要是通过schottky缺陷,使Zr~(4+)离子置换U~(4+)离子。