某燃料生产线物料滞留分析与计算

某燃料生产线生产过程中采用了UF_(6)原料,因而在UO_(2)的化工转化生产过程中,面临着较大的临界安全风险。文章通过对每批次物料在化工生产线中滞留量的分析,对比两种物料滞留计算方法,能够提供较为准确的系统物料滞留量,为系统临界安全分析与控制提供依据,是临界安全控制的有效手段。

求解0-1背包问题的交叉熵方法

交叉熵方法是近几年发展起来的一种优化方法,被应用到许多组合优化问题的求解中并显示出很好的性能。文中使用交叉熵方法来求解一种经典的组合优化问题—0-1背包问题。具体方法是:首先按Bernoulli分布生成变量的随机样本,并根据约束条件修正样本,求出目标函数值样本,然后按照交叉熵最小原理建立分布参数的更新规则。建立了基于交叉熵方法的背包问题求解算法。数值实验表明,与目前常用方法相比,该方法在收敛速度和稳定性上都有较大的优势。

溶胶凝胶法制备(Th,U)O_2微球工艺的研究

采用溶胶凝胶法制备(Th,U)O2微球,研究不同Th含量的条件下,胶凝温度、洗涤和干燥过程对干煅球的影响。在不同的温度下对微球进行烧结,对得到的烧结球进行金相分析及扫描电镜(SEM)分析,研究不同Th含量及烧结温度对微球微观结构的影响。结果表明,溶胶凝胶法适合制备Th/(Th+U)不高于0.5的微球;在1200～1500℃烧结后可得到致密的(Th,U)O2微球,球的密度可达理论密度(T.D)99%。SEM结果表明,ThO2和UO2形成了均匀的固溶体,微球表面光滑,微球内部气孔细小且分布均匀。

沉淀-混凝-离子交换组合工艺处理含铀分析废液

在核燃料元件的研制与生产过程中,由于进行理化检测分析,会产生较多含铀分析废液。采用沉淀-混凝-离子交换组合工艺处理含铀分析废液。实验分别研究了以上三个单元在废液处理中的铀的去除效果。结果表明,当控制沉淀pH 5~6;加入2.5~3倍废液体积的Ca(OH)_(2)饱和溶液混凝,混凝pH控制在7~9,以及采用强碱性阴离子树脂作为吸附剂,控制吸附原液pH为5~7时,最终含铀分析废液中的铀总去除率可达99.7%。通过工程化试验,采用沉淀-混凝-离子交换组合工艺处理该体系含铀分析废液,铀总去除率高(>99%),运行成本低,可应用于其他相似组成的含铀废液的处理以及铀的回收。

温度对含铀溶胶稳定性影响的研究

在缺酸硝酸铀酰溶液中按铀酰离子摩尔量的1.3-1.6倍加入尿素和乌洛托品配置含铀溶胶,研究了溶胶温度和放置时间对溶胶稳定性影响。结果表明,温度对溶胶稳定性影响很大,在15℃以上迅速固化导致溶胶报废;在10℃以下溶胶可以长时间保持稳定且溶胶粘度随着温度上升出现先升高后降低的特点。

注凝成型法制备U_3O_8小球的研究

在丙烯酰胺-亚甲基双丙烯酰胺凝胶体系中,以过硫酸铵为引发剂,液体石蜡为胶凝介质,研究了注凝成型法制备U_3O_8小球的工艺。研究了不同胶体配制温度、引发剂用量、催化剂添加对成球的影响,确定了制备工艺。

UO_(2)陶瓷微球制备工艺中凝胶的回收再利用研究

研究了温度、pH、贮存时间、Urea与U摩尔比等因素对溶胶稳定性的影响。结果表明,当贮存温度为0℃时,溶胶可以稳定贮存6 h,随着温度和贮存时间的提高,溶胶的黏度会逐渐增大;尿素对溶胶中金属离子具有保护作用,当Urea与U摩尔比大于1时,有助于制备出球形度好的陶瓷微球。为了探究溶胶固化的根本原因,通过对比实验验证了引起溶胶凝固的主要原因是铀酰离子发生了水解缩合反应。最后,设计开发了凝胶煅烧回收的技术路线,X射线衍射结果证明在800℃下煅烧后凝胶完全转化为U3O8粉末,通过化学滴定法测定铀含量为83.24%,可直接用于缺酸溶解制备缺酸硝酸铀酰溶液,接着通过配胶、分散、洗涤、老化、烧结过程制备出了尺寸均匀的陶瓷微球。

碳酸钠焙烧对铀锆混合氧化物中铀溶解率的影响

研究了碳酸钠焙烧对铀锆混合氧化物中铀溶解率的影响。结果表明:铀锆混合氧化物中的难溶铀主要以固溶体UxZryO2形式存在,碳酸钠焙烧可破坏固溶体结构,提高铀溶解率;焙烧过程中,ZrO2由四方相转为单斜相,U3O8转为易溶解的铀酸盐;在900℃下加碳酸钠焙烧,碳酸钠添加量为铀锆氧化物质量的0.25倍时,焙烧产物铀溶解率达99%,溶解渣中铀质量分数低至1%以下。

ADU粉末比表面积控制工艺研究

UO_(2)粉末由ADU粉末分解还原制得,ADU粉末的比表面积会直接影响UO_(2)粉末的压烧性能,需对ADU粉末的比表面积加以控制。针对以硝酸铀酰溶液为原料制备ADU粉末的沉淀反应过程,在固定溶液铀浓度的情况下,研究了加料方式、反应温度、终点pH对ADU粉末比表面积的影响规律。结果表明:ADU粉末的比表面积随反应温度的增大而减小,随终点pH增大呈现先增大后减小的趋势;两步沉淀法制备的ADU粉末比表面积偏高,分解还原制得的UO_(2)粉末出炉易被氧化。在溶液铀质量浓度100 g/L、反应温度60℃、终点pH 8.0条件下,采用一步沉淀法制备的ADU粉末比表面积最佳,分解还原制得的UO_(2)粉末满足芯块制备要求。

提高铀化工转化效率的质量改进

针对铀化工转化效率低的问题,课题组采用头脑风暴法、排列图、统计表等多种质量工具进行统计和分析,找到造成铀化工转化效率低的症结为系统积料率高。从人、机、料、法、环、测六个方面对系统积料率高的原因进行分析,得到7个末端原因,对末端原因逐一进行实验验证,确定水解柱进料口结构复杂和水解液输送管路过粗过长为两个主要原因。结合材料特性和积料特点,提出每批次水解后对水解柱进料口进行浸泡及每批次转移水解液后冲洗一遍水解液输送管路两个改进方法,改进后有效解决铀化工转化系统积料率高的症结,将铀化工转化效率从86.25%提高至97.00%。

共沉淀法制备(Th,U)O_(2+x)粉末工艺研究

采用共沉淀工艺制得钍铀共沉淀物(AUTh C),AUTh C经分解还原得到(Th,U)O2+x粉末。采用差热-热重分析仪分析AUTh C分解过程,多分子层吸附理论(BET)法测定(Th,U)O2+x粉末比表面积。研究p H值、氨水加入量等共沉淀反应条件对钍铀共沉淀反应影响,以及无水乙醇处理AUTh C对(Th,U)O2+x粉末比表面积影响。实验结果表明:缓慢加入碳酸铵使p H值为5.5时,钍铀均具有较高沉淀率。加入氨水使p H升至7.5以上时,能明显提高钍铀共沉淀性能,母液中残余铀浓度为89 mg/L,残余钍浓度为105 mg/L。使用无水乙醇处理AUTh C能防止分解过程中(Th,U)O2+x粉末出现硬团聚;分解终点温度为600℃下保温2 h,(Th,U)O2+x粉末比表面积达15 m2/g。

UO2-(Zr0.8Ca0.2)O1.8面心立方固溶体微球制备工艺研究

为研制出耐辐照的新型单相陶瓷燃料,采用溶胶-凝胶法,通过复合溶胶配制、分散胶凝、洗涤、干燥煅烧与烧结过程,开展了UO2-(Zr0.8Ca0.2)O1.8燃料微球制备工艺研究,制备出铀摩尔分数含量分别为30mol%、50mol%、70mol%的UO2-(Zr0.8Ca0.2)O1.8燃料微球样品。在对工艺过程进行分析的基础上,通过实验确定了工艺参数。采用X射线衍射(XRD)对3种燃料微球样品进行分析,分析结果表明:铀摩尔分数含量分别为30mol%、50mol%、70mol%的UO2-(Zr0.8Ca0.2)O1.8燃料微球样品均为面心立方(FCC)固溶体结构。