Le combustible nucléaire de dioxyde d'Uranium a été employé couramment dans PWR de centrale nucléaire, il a le point de fusion élevé, les caractéristiques isotrope expansives et le bon comportement d'irradiation et les propriétés mécaniques, mais il y a des problèmes tels que la conductivité thermique basse et la fragilisation facile. Le combustible nucléaire de l'Uranium (UC) a un degré de dureté très élevé et ne subit pas de transitions de phase sur une large plage de températures, ce qui résiste à des températures de service plus élevées. La conductivité thermique du carbure d'uranium est de 21,7 w/(m. 3K) (1237K) avec une densité de 13,63 g/cm , teneur en uranium de 95,2%, sont plus élevés que le dioxyde d'uranium. Le carburant en carbure d'Uranium est considéré comme le candidat idéal pour la quatrième génération de réacteurs nucléaires.
Basé sur la recherche pilotée par accélérateur sur le cycle de carburant fermé dans les systèmes d'énergie nucléaire avancés, le carbure d'uranium peut également former un système mixte de deux-Yuan avec le plutonium (pu) et une partie du sous-système nucléide (MAS), ainsi les chercheurs choisissent le carbure d'uranium comme forme de combustible nucléaire recyclé. récemment, les chercheurs de l'institut de chimie de transmutation, cas de la physique moderne, Académie chinoise des sciences a préparé avec succès les granules de combustible nucléaire de la céramique de UC par la méthode de sol-gel combinée avec le mélange instantané-non-refroidissement et le chauffage de micro-ondes;
La poudre UC monophasée a été préparée avec succès par la méthode de chélation par polymérisation Pechini. Les chercheurs ont collaboré avec l'Institut Suisse de Paul Roschelle (PSI) pour mettre au point une plate-forme de traitement sol-gel rapide qui combine un mélange instantané à température ambiante avec chauffage assisté par micro-ondes, et a préparé avec succès une pastille de carbure d'uranium avec cette plate-forme (figure 1). tout d'abord, le noir de carbone a été dispersé uniformément dans la solution de gel (HMUR) dans le niveau de nanomètre par la méthode de la dispersion ultrasonique, et puis la boule de gel de C-UO32H2O contenant le noir de carbone a été préparée par le processus de sol-gel, et alors la réaction de réduction de carbone-chaleur a été employée pour la convertir en boule en céramique de UC avec le matériel homogène. La taille des granulés de céramique préparés UC est de 675 ± 10μm, et la densité peut atteindre plus de 92% de la densité théorique. La plate-forme sera appliquée directement à la préparation du lot de granulés de carbure recyclé dans le cycle de carburant fermé. Les chercheurs ont également utilisé la Loi de chélation de la polymérisation de type Pechini pour chélate l'acide citrique (ca) et les ions amides d'uranium (UO22 +) pour former des complexes UO22 +-ca stables. Le matériau précurseur poreux a été obtenu avec l'évaporation du solvant et la réaction de réticulation de polymérisation entre le complexe et le mannitol. On a ensuite obtenu les UO2/c de la carbonatation in situ. Enfin, la poudre UC est obtenue par réduction de la chaleur carbonique (figure 2). Cette méthode réduit la distance de migration entre les réactifs par un mélange uniforme entre vous et C au niveau atomique, et réalise la préparation de poudres UC à des températures relativement basses (1400 ℃).
Ce travail a une certaine perspective d'application pour la synthèse à basse température des carburants de carbure comprenant le pu et le Mas. L'étude a été soutenue par l'Académie chinoise des sciences stratégiques pilote stratégique de la science et de la technologie (classe A) «avenir avancé de fission nucléaire énergie-ADS système de transmutation» du projet et national Natural Science Foundation Project (conception, la préparation et la recherche de performance des éléments de carburant transmutation avancée).
Les résultats ont été publiés dans l'international journal Ceramics international et le journal de l'amérique céramique Society, le premier auteur de l'article est Tian Wei et Hang Asahi respectivement. Figure 1: mélange instantané de non-refroidissement-méthode sol-gel chauffée par micro-ondes pour la préparation de granulés de combustible nucléaire en céramique UC. A:UC céramique de combustible nucléaire pellets photos physiques; Photo sem de granulés de combustible nucléaire B:UC céramique;
Morphologie microscopique des granulés de combustible nucléaire céramique C:UC La synthèse des poudres UC par 2: méthode de chélation de polymérisation de type Pechini est montrée. tout d'abord, un complexe stable de UO22 +-ca a été formé par chélation de l'acide citrique (ca) et des ions amides d'uranium; Le matériau précurseur poreux a été obtenu avec l'évaporation du solvant et la réaction de réticulation de polymérisation entre le complexe et le mannitol. On a ensuite obtenu les UO2/c de la carbonatation in situ.
