Der Kernbrennstoff für Uran Dioxid ist in der PWR des Kernkraftwerks weit verbreitet, er hat einen hohen Schmelzpunkt, expansive Isotrope Eigenschaften und ein gutes Bestrahlungs Verhalten und mechanische Eigenschaften, aber es gibt Probleme wie eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine einfache Embrittlement. Uran (UC) Kernbrennstoff hat einen sehr hohen Härtegrad und unterzieht sich nicht Phasenübergänge über einen breiten Temperaturbereich und hält somit höheren Service Temperaturen stand. Die Wärmeleitfähigkeit von Uran Karbid beträgt 21,7 w/(m. 3K) (1237K) mit einer Dichte von 13,63 g/cm , Urangehalt von 95,2%, sind höher als Urandioxid. Uran-Hartmetall-Kraftstoff gilt als idealer Kandidat für die vierte Generation von Kernreaktoren.
Auf der Basis von Beschleuniger getriebener Forschung zum geschlossenen Brennstoffkreislauf in fortschrittlichen Kernkraft Systemen kann Uran Karbid auch ein zwei-Yuan-Misch Lösungs System mit Plutonium (PU) und einem Teil des Subsystems Nuklid (MAs) bilden, so dass Forscher Uran Karbid als Form von recyceltem Kernbrennstoff wählen. vor kurzem haben die Forscher des Instituts für Transmutations Chemie, CAS der modernen Physik, chinesische Akademie der Wissenschaften erfolgreich die UC Keramik-kernbrennstoffpellets nach Sol-Gel-Methode in Kombination mit Instant-nicht-Kühlung Misch-und Mikrowellenheizung vorbereitet;
Das einphasige UC-Pulver wurde erfolgreich von der Pechini Polymerisation-chelating-Methode vorbereitet. Die Forscher arbeiteten mit dem Schweizerischen Institut von Paul Roschelle (PSI) zusammen, um eine schnelle Sol-Gel-Prozess Plattform zu entwickeln, die eine Raumtemperatur-Instant-ohne-Kühlung-Mischung mit Mikrowellen gestützter Heizung kombiniert und mit dieser Plattform erfolgreich ein Uran-Hartmetall-Pellet vorbereitet (Abbildung 1). zum einen wurde das Carbon-schwarz in der Gel-Lösung (Hmur) in Nanometer-Ebene durch die Methode der Ultraschall Streuung gleichmäßig verteilt, und dann wurde die C-UO32H2O Gel-Kugel, die carbonschwarz enthielt, durch Sol-Gel-Verfahren vorbereitet, und dann wurde die Carbon-Heat-Reduktions Reaktion verwendet, um Sie in eine UC-Keramik zu verwandeln. Die Größe der vorbereiteten UC-Keramik Pellets beträgt 675 ± 10μm, und die Dichte kann mehr als 92% der theoretischen Dichte erreichen. Die Plattform wird direkt auf die Stapel Aufbereitung von recycelten Hartmetall Pellets im geschlossenen brennstoffKreislauf angewendet. Die Forscher benutzten auch das pechini-Typ-Polymerisations Gesetz, um die Zitronensäure (CA) und die uranamide-Ionen (UO22 +) zu stabilen Uo22 +-ca-komplexen zu chellieren. Das poröse Vorläufer Material wurde mit der Verdunstung des Lösungsmittels und der Polymerisation-Vernetzungsreaktion zwischen dem Komplex und Mannitol gewonnen. Dann wurden die UO2/c Nanoverbundstoffen in situ Karbonisierung gewonnen. Schließlich wird das UC-Pulver durch Kohlenstoff Wärme Reduktion gewonnen (Abbildung 2). Diese Methode verkürzt den Migrations Abstand zwischen den Reaktanten durch eine gleichmäßige Vermischung von Ihnen und C auf atomarer Ebene und erreicht die Zubereitung von UC-Pulvern bei relativ niedrigen Temperaturen (1400 ℃).
Diese Arbeit hat eine gewisse Anwendungsperspektive für die Niedertemperatur-Synthese von Hartmetall Brennstoffen, einschließlich PU und mas. Die Studie wurde unterstützt von der chinesischen Akademie der Wissenschaften strategisches Pilot-und Technologie-Special (Klasse A) "Future Advanced Nuclear Spalt Energy-ADS Transmutations System" Projekt und National Natural Science Foundation Projekt (Design, Vorbereitung und Performance-Forschung von fortschrittlichen Transmutations Brennelementen).
Die Ergebnisse wurden in der internationalen FachZeitschrift Ceramics International und Journal of the America Keramik Society veröffentlicht, der erste Autor des Artikels ist Tian Wei und Hang Asahi jeweils. Abbildung 1: sofortige, nicht-kühlende Mischung-Mikrowellen-erhitzte Sol-Gel-Methode zur Zubereitung von UC-Keramik-Kernbrennstoffen. A:UC Keramik Kernbrennstoff Pellets physische Fotos; SEM-Foto von B:UC Keramik-Kernbrennstoff-Pellets;
Mikroskopische Morphologie der C:UC Keramik-Kern Brennstoffpellets Gezeigt wird die Synthese von UC-Pulvern durch 2: pechini-Typ-Polymerisation-chelating-Methode. Zunächst wurde ein stabiler UO22 +-ca-Komplex durch das chelating von Zitronensäure (CA) und uranamide-Ionen gebildet; Das poröse Vorläufer Material wurde mit der Verdunstung des Lösungsmittels und der Polymerisation-Vernetzungsreaktion zwischen dem Komplex und Mannitol gewonnen. Dann wurden die UO2/c Nanoverbundstoffen in situ Karbonisierung gewonnen.
