催化剂对注凝成型工艺制备UO2陶瓷微球的影响

研究采用注凝成型工艺制备高温气冷堆UO2燃料元件核芯中胶凝催化剂的加入方式和用量对凝胶过程及小球球形度的影响.结果表明将催化剂加入到浆料的分散介质中,既可有效降低浆料固化所需温度,又可避免浆料提前固化,对微球球形度有很好的促进作用.随着催化剂加入量的增加,浆料所需的固化温度逐渐降低,当催化剂用量达到介质总量的1.5%(体积比)时,浆料固化温度可降低至50℃.     

UO2燃料颗粒涂层工艺

本文简述了UO_2燃料的涂层工艺和涂层原理,评价了某些涂层设备,讨论了涂层工艺参数(涂层温度、进料参数、涂层时间等)对涂层过程及结果的影响,简单介绍了涂层产品质量的检验方法。     

陶瓷UO2畸形球的控制方法

研究了用于高温气冷核反应堆燃料核芯中畸形球的种类、产生机理及其控制方法。在500 ℃以下空气中进行了脱碳研究,结果发现破裂球(缺裂球、沟槽球等)的产生基本上来源于干球的不完全脱碳所致。在振动分散条件下进行了溶胶的分散研究。结果发现,孪生球和椭圆球的形成基本上来源于溶胶的不均匀分散所致。因此,为了控制和防止上述两类畸形球的形成,最重要的方法是,(1)必须在一定脱碳程序下供给必要的空气量,确保脱碳完全;(2)必须采用合理的溶胶参数下保持均匀分散,以保证球形均匀。     

大直径UO_2球球形度与尺寸的控制方法

在溶胶凝胶法制备尺寸范围为2~3 mm、球形度≤1.10的大直径UO2球过程中,对影响UO2球的球形度以及球尺寸的因素进行了试验研究,其中影响UO2球的球形度的因素包括胶凝介质、表面活性剂、胶凝温度和溶胶密度;影响UO2球尺寸的因素包括分散头与载带流液面间的距离、载带流流量及流动稳定性和溶胶流量。最终确立了最佳工艺参数,经过试验验证,制得UO2球尺寸在2~3 mm范围内合格率达到93%以上,球形度小于1.1的比例平均达到89%以上,满足球型反应堆UO2技术要求。     

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。     

用全胶凝法生产HTR—10陶瓷UO2燃料核芯

对用全胶凝法生产HTR-10临界量陶瓷UO2燃料核芯进行了系统的总结,给出了陶瓷UO2产品的检测结果密度＞98%理论密度,氧铀比=2.00,不圆度＜1.05,直径=500±50μm,标准偏差＜15μm,提供了主要工序的控制参数.通过对温度、水解速度、胶液铀浓度、脱碳速度、还原-烧结升温程序、气氛等的控制,使质量达到了HTR-10燃料元件的设计要求,为工业化生产奠定了基础.本文还就若干关键技术溶胶的质量控制、多喷嘴均匀分散、三功能回转真空干燥机等进行了介绍.     

大晶粒UO2燃料芯块堆内试验组件的研制

为了开发高性能的压水堆燃料,研制了大晶粒燃料芯块。试验燃料芯块具有高的235U富集度、小直径和大晶粒尺寸的特点。通过堆内辐照试验可以对不同制造工艺的燃料芯块进行评价和筛选,以便确定燃料制造工艺。为了在中国原子能科学研究院池式研究堆中随堆考验,设计了一种试验组件,包含四根双包壳的燃料棒。双包壳燃料棒是在外包壳内装入两根单包壳燃料棒。试验组件直接由反应堆一次循环水冷却,不设专门的冷却回路。试验组件上安装了多种堆芯测量传感器,包括燃料中心温度热电偶、自给能中子探测器和冷却剂出、入口温度热电偶,可以在线监测燃料试验参数。描述了大晶粒UO2燃料芯块的研制、试验燃料组件的研制和检验。     

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.     

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。     

注凝成型制备UO2陶瓷燃料核芯

高温气冷堆采用UO2微球作为燃料核芯,目前的主要制备方法采用溶胶凝胶工艺.为简化工艺流程、减少废液量,本工作研究采用注凝成型工艺制备UO2陶瓷微球.研究表明该工艺具有工艺简单、废液量少等优点.分析了溶胶凝胶和注凝工艺过程中的化学变化,研究了影响陶瓷微球直径的因素.采用该工艺制备出的UO2微球平均直径为710 μm,n(O)/n(U)≤2.01,密度为10.70 g/cm3.     

UO2核芯制备工艺中U的回收再利用研究

介绍了清华大学核能与新能源技术研究院制备高温气冷堆燃料元件UO₂核芯的溶胶凝胶工艺各种废料的产生情况。针对各种废料的特性,分别进行处理,实现回收再利用。对工艺中产生的含U废液先进行沉淀处理,经1次煅烧后溶解性差,必须将沉淀进行煅烧 还原 煅烧工序后才能实现再利用。对最终烧结球中的不合格品直接进行煅烧处理,将UO₂转化为U₃O₈,即可再利用。各种废料回收后均可作为原料生产UO₂核芯,综合回收率为99.98%。     

溶胶—凝胶法制备掺钛U02微球工艺和性能影响因素研究

针对溶胶—凝胶法制备掺钛UO2微球中出现的掺钛凝胶微球粘连严重、烧结过度、微球抛光面腐蚀等现象,通过改进工艺条件和参数来解决工艺中出现的问题.结果表明:增加胶凝时间不仅能解决凝胶球的挤压变形问题,而且能大大改善凝胶球的粘连问题;降低烧结温度可以得到表面更加光滑的烧结体;选用浓硝酸(ω=68％)和高纯H2O(二者体积比为...     

溶胶-凝胶法制备二氧化铀核芯的U3O8欠酸溶解工艺

在UO₂核芯的制备工艺中,为获得高浓度铀的硝酸铀酰溶液,同时降低溶液中硝酸根含量,即获得低于硝酸铀酰标准化学计量比（硝酸铀酰中硝酸根与铀酰离子化学计量比为2）的溶液,必须采用欠酸溶解工艺。本文采用分批加料和阶段性加热方式获得了很好的溶解效果,得到的硝酸铀酰溶液中U含量为2.1～2.5 mol/L,NO₃^-和U的摩尔浓度比为1.6～1.8,溶液pH大于1.4,从而成功制备出合格的欠酸溶解的硝酸铀酰溶液。在此基础上,根据多次溶解试验的结果总结出了溶液密度与U含量的经验公式。     

胶凝法制造UO_2陶瓷微球时空气区长度的确定

胶凝法是制造高温气冷堆(HTR)燃料元件核芯UO_2陶瓷微球的主要方法。在制造过程中胶液首先从喷嘴喷出,分散成滴并经过一段空气区后液滴球形度达到一定要求,随即进入固化区进行固化成形。液滴从离开喷嘴到进入固化区落下的距离即为空气区长度。为了获得具有较高球形度的UO_2微球,本文建立了一个数学模型,通过理论计算得到了优化的空气区长度,并通过实验验证了计算结果。当球形度E=1.05时,空气区高度为0.22 m,与实际操作相吻合。     

制备精细陶瓷粉末的有机Sol－Gel工艺

有机溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法常用于制备成分均匀、粒度细而分布范围窄、活性高的多元成分精细陶瓷粉末。该法因具有所用原料价廉易得、设备简单、流程短而应用范围正在不断扩大，并已在压电陶瓷、导电陶瓷、磁性陶瓷、高温超导陶瓷等细粉制备中得到应用。     

Heats of Vaporization of UO2 and UO from UO2

In an earlier paper, a stochastic model of a power reactor has been proposed by the present author on the premise that the coolant-flow through a core is usually accompanied by random variations in the flow-rate, which are eventually largely responsible for the internal reactivity fluctuations.

In the present work, this model is extended to three different reactor systems: (a) where there exists a relaxation process corresponding to the effect of buoyant flow; (b) where a control or fuel element vibrates randomly, due to coolant flow-rate fluctuations; (c) where there are fluctuations in the inlet temperature with a non-white spectrum.

The noise spectra are derived for various state quantities with use made of the Langevin procedure. The theory is illustrated by referring chiefly to the neutron noise spectra, and comparing with the results of observations.

It is shown that the noise sources in question contribute significantly to the spectra, as compared with a low frequency component due to an inherent noise source in the coolant flow. In particular, a strong resonance peak of the spectra arises from the coupling between the random mechanical vibrations and coolant the flow-rate fluctuations.     

高温气冷堆大晶粒二氧化铀核芯研究

大晶粒的UO₂核芯可更有效地阻止反应堆运行时裂变气体的释放,实现反应堆燃耗的加深和延长反应堆燃料元件的运行寿命。采用溶胶凝胶工艺制备高温气冷堆燃料元件的UO₂核芯,在胶液中加入含有Al的化合物Al(NO₃)₃•9H₂O,以增大核芯晶粒尺寸。研究了添加剂对核芯晶粒尺寸的影响及烧结过程中分解的O离子与核芯U离子的扩散系数之间的关系。通过添加含有Al的化合物,UO₂核芯的平均晶粒尺寸由18μm增加到30μm。对添加Al(NO₃)₃•9H₂O的UO₂核芯的烧结机理研究表明,UO₂核芯晶粒的长大主要受空位扩散机制的影响。     

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.