以氧化鈾粉末為原料的碳化鈾核燃料微球的制備.pdf

1、由于化石能源資源儲(chǔ)量有限且不可再生，為了滿(mǎn)足人類(lèi)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展對(duì)能源的需求，人們開(kāi)發(fā)并利用了包括核能在內(nèi)的其他能源來(lái)替代化石能源。核能具有能量密度高、核能資源儲(chǔ)備豐富等優(yōu)點(diǎn)，然而核反應(yīng)堆在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量乏燃料，若不進(jìn)行妥善處理，其中含有的次錒系核素(MA)和長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物(LLFP）等高放射性廢物將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的放射性污染。為此人們采用了分離-嬗變策略來(lái)處理乏燃料。此方法將次錒系核素和長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物等高放射性廢物從乏燃料中分離

2、并嬗變?yōu)榈头派湫灾卸虊勖怂鼗蚍€(wěn)定核素從而減小了乏燃料對(duì)環(huán)境的污染。
　　加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)(ADS)具有很強(qiáng)的嬗變次錒系核素和長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物的能力，人們對(duì)此做了許多研究。由于碳化物彌散型核燃料導(dǎo)熱性好，密度高，燃耗深，因此它成為了中國(guó)ADS反應(yīng)堆的備選燃料之一。制備碳化物彌散型核燃料時(shí)首先需要制備碳化物核燃料微球。而目前碳化物核燃料微球制備的方法主要有粉末冶金法和溶膠凝膠法。分離乏燃料時(shí)得到的氧化物粉末不能直接作為溶膠凝膠法

3、制備碳化物核燃料微球的原料，而粉末冶金法在制備碳化物核燃料微球時(shí)又容易引起放射性粉塵的污染和碳化物自燃問(wèn)題，所以本研究設(shè)計(jì)了一種全新的以氧化物粉末為原料的碳化物核燃料微球的濕法制備流程。作為一個(gè)先導(dǎo)性的基礎(chǔ)研究，本研究使用了八氧化三鈾(U3O8)粉末為原料來(lái)制備碳化鈾核燃料微球而并未在原料粉末中摻雜含次錒系核素和長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物的氧化物粉末。本文的研究?jī)?nèi)容如下所示:
　　1.設(shè)計(jì)了一種“八氧化三鈾粉末→原料漿液→漿液液滴→U3O8/

4、C凝膠微球→碳化鈾核燃料微球”制備路線(xiàn)，應(yīng)用微流體控制技術(shù)成功制備了粒徑可控、尺寸均一、球形度良好的碳化鈾核燃料微球。
　　2.分別設(shè)計(jì)了兩種凝膠反應(yīng)體系實(shí)現(xiàn)原料液滴到凝膠微球的轉(zhuǎn)變。詳細(xì)研究了兩種凝膠反應(yīng)體系對(duì)凝膠微球球形度的影響，最終確定了以硼酸-聚乙烯醇凝膠反應(yīng)體系制備U3O8/C凝膠微球的技術(shù)路線(xiàn)，并探究了凝膠反應(yīng)中硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)凝膠微球球形度的影響，確定了最佳的硼酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
　　3.對(duì)凝膠微球進(jìn)行了熱分析，并結(jié)合