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。以金屬基質構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產生氫氣,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混合器中混合時的偏析現(xiàn)象,實現(xiàn)了核（U₃O₈-Mo-SiC）殼（SiC）結構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構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的彌散核燃料在事故條件下與水蒸氣的反應性,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構的彌散型核燃料芯塊粗胚流程圖

原位法制備具有核殼結構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三維旋轉混合器

需要用到的試驗儀器如下：三維旋轉攪拌機（TURBULA,WillyA.BachofenAGMaschinenFabrik，瑞士）（見圖2），毛細管、三通、套管等微流體設備（UpchurchScientific），導管（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%質量分數的丙烯酰胺和0.5%質量分數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構的形貌進行觀察，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