AUC及UO2的微观结构研究

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X 射线衍射仪和图像分析仪分析了 AUC 晶体、UO_2粉末和烧结芯块的微观结构,研究了 AUC 的还原条件对 UO_2粉末和烧结芯块微观结构的影响。     

可控微观结构二氧化铀芯块制造的压烧工艺研究

研究了重铀酸铵(ADU)流程得到的两种基体UO_2粉末的压制性和烧结性;研究了不同添加量下各种添加剂粉末对基体粉末压制性和烧结性的改善;重点讨论了不同添加剂对UO_2芯块密度、热稳定性和微观结构的影响。结果表明,对于ADU流程得到的高烧结性UO_2粉末,经过计算,选择一定量的造孔剂添加,在高生坯密度和高烧结温度条件下加工,就可以制造出密度适当且具有良好热稳定性和微观结构的芯块。     

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。     

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。     

液体浸渍法测定UO_2芯块的密度和开口孔隙度

介绍了液体浸渍法测定 UO_2芯块密度和开口孔隙度的装置和原理。分析了测试精度及其影响因素.     

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。     

事故容错燃料芯块热学性能分析

采用CFX数值模拟得到UO_2-Mo、UO_2-SiC、UO_2-BeO、U-Si、全陶瓷包覆燃料(FCM)以及传统UO_2燃料芯块在正常工况与事故工况下的温度分布,并依据燃料的热学行为对各种芯块进行分析评价。结果表明,FCM燃料的导热与耐热综合性能优于其他芯块。     

UO_(2-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≥1 750℃时晶粒生长速率较高;初始晶粒尺寸G_0不能忽略不计,亚化学计量UO_(2-x)燃料芯块的晶粒生长动力学符合4次方模型G~4-G■=k_0texp(-1 000Q/RT),晶粒生长速率常数k_0=78.76μm~4/h,激活能Q=433.35 kJ/mol。     

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。     

FCM燃料热学性能分析

研究了利用有限元分析软件ABAQUS对全陶瓷微封装燃料(FCM燃料)芯块进行热学性能分析的方法,并对FCM燃料芯块和传统UO_2芯块的热学性能进行了对比分析。研究结果表明:FCM芯块温度分布趋势与UO_2芯块相同,但具有较大不均匀性;典型压水堆运行工况下,FCM燃料芯块的燃料温度远小于UO_2芯块的温度;在相同线功率密度下,FCM芯块温度对燃耗变化不敏感;在相同燃耗下,FCM芯块随线功率密度增加温度升高的速率相比UO_2芯块更慢。     

UO_2混合芯块及锆合金涂层耐事故燃料热特性研究

在UO_2芯块中添加不同份额的SiC成分,并在M5锆合金包壳外增加不同厚度的SiC涂层结构组合成耐事故燃料元件,并建立混合芯块-锆合金包壳-涂层间热传导模型。计算并调整UO_2混合芯块、SiC涂层热物性参数,以秦山第二核电厂1号和2号机组长循环燃料管理方案为背景,对比分析UO_2混合芯块不同添加成分比例,以及M5锆合金外涂层不同厚度对于燃料棒热性及裂变气体释放结果的敏感性影响。计算结果显示耐事故燃料在瞬态工况下能更有效地降低燃料芯块中心温度。     

未辐照燃料棒内氢来源的研究

用质谱计测定燃料棒中释放的气体组份和当量水份。比较了如下三种棒中的当量水份: (1) 充氦无UO_2芯块的空棒; (2) 不充氦无芯块的空棒; (3) 充氦装有UO_2芯块的燃料棒。结果表明:燃料棒内87％以上的氢来自于UO_2燃料芯块中的水份和氢。     

快堆燃料芯块压制成型技术研究

本文采用双向压制的方法制备MOX燃料芯块生坯,通过一系列实验,对压制压力、保压时间和成型剂添加量对燃料芯块生坯和烧结芯块性能的影响进行了研究,得到一套快堆燃料芯块压制成型的工艺技术参数：压制压力400 MPa、保压时间2 s、硬脂酸锌添加量0.4%（质量分数）。验证实验结果表明,采用上述工艺参数制出的生坯质量良好,烧结得到的芯块微观组织均匀、无宏观及微观缺陷,可用于快堆燃料芯块的制造,同时对其他类型燃料元件芯块制造有较好的参考作用。     

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。     

快堆燃料芯块压制成型技术研究

本文采用双向压制的方法制备MOX燃料芯块生坯,通过一系列实验,对压制压力、保压时间和成型剂添加量对燃料芯块生坯和烧结芯块性能的影响进行了研究,得到一套快堆燃料芯块压制成型的工艺技术参数:压制压力400 MPa、保压时间2 s、硬脂酸锌添加量0.4%(质量分数)。验证实验结果表明,采用上述工艺参数制出的生坯质量良好,烧结得到的芯块微观组织均匀、无宏观及微观缺陷,可用于快堆燃料芯块的制造,同时对其他类型燃料元件芯块制造有较好的参考作用。     

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。     

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_3UO_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1.5 h以上除去;而芯块中“茶壶状”或称     

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。     

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。     

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。