事故容錯燃料（ATF）是為提高核燃料在事故尤其是嚴重事故工況下的安全性能,核能界提出的新一代高安全性核燃料,彌散型核燃料是ATF中的一種重要燃料。以金屬基質(zhì)構(gòu)成的彌散型燃料有著最優(yōu)異的性能,但是在事故條件下,金屬材料會和水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,大大降低了核燃料芯塊的安全性能。針對這一問題,探討了一種新的方法,利用不同密度和尺寸的微粒在三維旋轉(zhuǎn)混合器中混合時的偏析現(xiàn)象,實現(xiàn)了核（U₃O₈-Mo-SiC）殼（SiC）結(jié)構(gòu)彌散型核燃料芯塊粗胚的原位制備。詳細討論了材料密度以及混合時間對核殼結(jié)構(gòu)彌散核燃料芯塊的殼層形成尺寸影響。這一研究有助于降低以金屬為彌散介質(zhì)的彌散核燃料在事故條件下與水蒸氣的反應(yīng)性,提高核燃料的事故容錯性能。

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圖1 原位法制備具有核殼結(jié)構(gòu)的彌散型核燃料芯塊粗胚流程圖

原位法制備具有核殼結(jié)構(gòu)的彌散型核燃料芯塊粗胚流程圖如圖1所示。1.2試驗材料

圖2 TURBULA三維旋轉(zhuǎn)混合器

需要用到的試驗儀器如下：三維旋轉(zhuǎn)攪拌機（TURBULA,WillyA.BachofenAGMaschinenFabrik，瑞士）（見圖2），毛細管、三通、套管等微流體設(shè)備（UpchurchScientific），導(dǎo)管（Polytetrafluoroethylene,Fi....

圖3 樣品切片示意圖

將樣品取出容器后，從樣品邊緣滴入預(yù)配置的固化溶液，使其被固化溶液浸沒。將樣品在70℃的烘箱中放置2h，使樣品凝固。固化溶液是用12%質(zhì)量分數(shù)的丙烯酰胺和0.5%質(zhì)量分數(shù)的過硫酸銨在去離子水中配置；在進行氧化鎂和氧化硅的試驗中，使用了一種固化能力更強的固化溶液，這種溶液是采用15%....

圖4 微球顯微鏡光學(xué)圖像

在本研究中，由于氧化鋯微球與鉬微球的顏色在與其他材料混合時，顏色難以區(qū)分，為了便于對形成的核殼結(jié)構(gòu)的形貌進行觀察，將白色的250μm氧化鋯微球在鈷60伽馬射線中照射24h，得到棕紅色的氧化鋯微球（見圖4a）；將250μm的鉬微球在環(huán)氧樹脂漆和乙酸乙酯體積比1∶1的混合溶液中浸泡染....

本文編號：4036740