二氧化铀粉末513K下空气氧化机制和动力学研究

为获取壳层O/U比约为2.25而芯部仍为UO₂的预氧化活性粉末以进行UO₂芯块的低温烧结试验,研究了UO₂粉末在513 K下于静态空气中的氧化机制和动力学。结果表明：UO₂粉末在513 K下氧化,可分为氧化前期和氧化后期;UO₂粉末氧化后期绝对增重比率极限为0.489%;氧化前期反应速率受界面化学反应控制,氧化后期反应速率受扩散控制;氧化前期,UO₂粉末氧化属于缩核模型,UO₂单颗粒单位面积上氧化质量的增加量解析式为Dw/Sn＝0.104 1t－2.146 67,氧化速率常数k_c＝3.49×10⁶exp(－73 919.39/RT)。     

UO2粉末低温氧化表面改性研究

本工作研究探索UO2粉末的低温预氧化工艺.分别以10和20 ℃/min的升温速度,将UO2粉末于流动空气中加热至900 ℃进行热分析,试验观测到第1个放热峰温度为224.6和239.7 ℃,第2个放热峰温度为367.0和381.7 ℃.采用X射线衍射法分析了UO2粉末于240、382和815 ℃下氧化保温8 h后超化学计量铀氧化物UO2 x的物相组成.结果表明:UO2粉末在100～120 ℃下失去吸附水;在240 ℃氧化8 h后,有极少量的U3O7生成,382和815 ℃下氧化8 h后有U3O8生成.欲实现UO2低温烧结,获得2.25的最佳O/U原子比,可将UO2粉末预氧化工艺温度控制在240～370 ℃之间.     

粉末表面氧化对二氧化铀芯块烧结性能的影响

用SEM、XRD、BET和DSC TG、热膨胀仪等观察了UO₂粉末的形貌结构并研究粉末氧化前后的烧结性能,分析了UO₂粉末表面预氧化对二氧化铀芯块烧结性能的影响。结果表明,240℃×8 h是UO₂粉末预氧化表面改性的最佳工艺;粉末改性后表层为UO_2+x和少量U₃0₇,改性粉末压坯在氩气气氛中开始发生收缩的温度降低了530-600℃,平均线收缩率提高了1倍;在本氩气保护条件下,热膨胀试验后芯块的密度从8.52 g/cm³提高到9.44 g/cm³。采用本改性粉末,在1300℃×5 h/N2+5%CO₂-1500℃×1 h/H₂批试烧结,其密度达10.26 g/cm³,O/U比为2.013。     

UO_2粉末表面活化壳层的制备和性能研究

对UO2粉末表面活化壳层的制备和性能进行了试验研究。用正交试验研究了影响其比表面积的因素,用DSC-TG、XRD、BET等分析了粉末的氧化过程、组织结构和使用性能。结果表明,优化的制备工艺是330℃×8h,18%O2+N2。影响UO2粉末比表面积的主要因素为氧化气氛和氧化温度。分析发现,UO2粉末在240℃氧化8h后有极少量的U3O7生成,382℃和815℃下氧化8h后生成U3O8。因此,实现UO2低温烧结的最佳O与U原子数比的粉末预氧化工艺温度在240~370℃之间。     

High-temperature creep properties of uranium dioxide pellet

High-temperature creep properties of sintered uranium dioxide pellets with two grain sizes(9.0μm and 23.8μm)were studied.The results indicate that the creep rate becomes a little faster with the reduction of the uranium dioxide grain size at the same temperature and the same load.At the same temperature,the logarithmic value of the steady creep rate vs stress has linear relation, and with increasing load,the steady creep rate of the sintered uranium dioxide pellet increases.Under the same load,the steady cr...