硝酸钍与碳酸铵沉淀反应研究

以碳酸铵为沉淀剂,通过硝酸钍与碳酸铵的沉淀反应实验,研究沉淀的pH值和硝酸钍浓度对钍(Th)沉淀率及沉淀温度、沉淀剂滴加速度、陈化作用对沉淀物形态的影响。实验结果表明:当pH<5.3时,沉淀率随pH值增大而增大;当pH>5.3以后,沉淀率随pH值增大而减小;当pH>7以后,沉淀出现明显返溶解现象。硝酸钍沉淀物为无定形胶状沉淀,沉淀反应温度、沉淀剂滴加速度及陈化作用等因素均不能使其向晶形沉淀转变。

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究。以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700~1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为。研究结果表明:在700~1100℃,FeCrAl-ODS合金高温水蒸气氧化动力学满足抛物线增重规律,抛物线速率常数Kp随温度增加而增大。高温水蒸气氧化96 h后,700℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层以Fe_(2)O_(3)为主;900℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层的外层以Fe_(2)O_(3)为主,内层以Al2O3为主,氧化层比较疏松,不能很好地对基体起到保护作用;1100℃氧化过程中,在不同氧化时间段氧化层均为单层致密的Al2O3氧化层结构。

非能动氢复合器用催化剂研制现状及发展前景

核反应堆在事故及常规状况都会产生氢气,存在氢爆的危险。除氢系统是核电厂重要的安全设备,催化剂是除氢系统中的关键部件,目前其主要类型为贵金属负载型催化剂,而纳米复合材料优异的性能使其成为催化剂领域的重要研究方向。本文调研了目前氢气复合器的发展现状,并根据催化剂领域的研究方向对其提出了发展建议。

高温湿空气中FeCrAl-ODS包壳材料氧化层的显微组织

为了提高核燃料包壳材料的抗高温氧化性能,采用粉末冶金技术制备FeCrAl基氧化物弥散强化合金(FeCrAl-ODS),在高达1100℃和1200℃的高温湿空气中氧化不同时间,采用SEM、XRD、EDS和TEM等多种分析技术对FeCrAl-ODS合金氧化试样进行显微组织定性和定量分析。FeCrAl-ODS合金在1200℃的增重比在1100℃的快,但是氧化动力学曲线的增长趋势是一致的,最初几小时氧化增重都很快,然后随着保护性氧化物的形成而减慢。由于氧势梯度的存在,氧化层表面有富Al-Y-Ti-Zr-O的析出物,随着氧化时间的延长,析出物相更加明显,致密规则的氧化层很好地黏附在合金材料上。FeCrAl-ODS合金在高达1100℃和1200℃的高温湿空气中,合金表面形成致密规则的氧化层提高了合金的抗高温氧化性能,能够有效提高核燃料元件的寿命和安全可靠性。通过研究高温湿空气中FeCrAl-ODS包壳材料氧化层的显微组织,可对该合金的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。

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。

烧结温度与Th含量对(Th,U)O_2芯块密度影响

研究烧结温度和Th含量对(Th,U)O2芯块密度的影响,计算不同Th含量的(Th,U)O2芯块烧结活化能,通过扫描电镜(SEM)分析(Th,U)O2芯块中气孔的变化迁移过程。结果表明:在相同烧结温度下,(Th,U)O2芯块密度随Th含量的增大而降低;随烧结温度升高,芯块密度增大,在此过程中存在一个使芯块快速致密化的烧结势垒温度;(Th,U)O2芯块烧结活化能随Th含量的增大而增大,Th含量(摩尔分数)为20%、50%、80%的(Th,U)O2芯块的烧结活化能分别为277.65、300.70、380.99 k J/mol;在Th含量为20%的(Th,U)O2芯块中,气孔呈球形分布于晶界交汇处。

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。

超高压烧结制备14Cr-ODS钢及微观组织与力学性能

采用吉帕级超高压烧结粉末冶金方法制备了14Cr-ODS钢,通过致密度、SEM、TEM、硬度以及拉伸实验等方法研究了高压烧结工艺对ODS钢微观组织及力学性能的影响。研究表明,通过高压烧结可获得主要析出相为Ti_(2)O_(3)、晶粒均匀、平均晶粒尺寸小于300 nm的细晶14Cr-ODS钢,其Vickers硬度可达604 HV,抗拉强度接近1.5 GPa,显著优于常规烧结方法制备的相近成分ODS钢的性能。得益于超高压力产生塑性变形对晶粒形核和原子扩散的综合影响,超高压烧结可在较低烧结温度和较短烧结时间的工艺下,获得致密度超过99%的力学性能优异的ODS钢试样。

FeCrAl-ODS钢的辐照位错环演变及其辐照硬化效应

为了研究FeCrAl-ODS钢的抗辐照性能,采用原位离子辐照方法研究了FeCrAl-ODS钢辐照过程中位错环的演变,采用纳米硬度表征了FeCrAl-ODS钢的辐照硬化效应。研究结果表明:经离子辐照后,FeCrAl-ODS钢中产生了<100>和1/2<111>位错环,位错环的平均直径和位错环数密度都随辐照损伤剂量的增大而增大。随辐照温度的升高,位错环的生长速率增大而数密度有所降低。经10 dpa离子辐照后,FeCrAl-ODS钢的辐照硬化值仅为0.35 GPa。相比FeCrAl合金,FeCrAl-ODS钢具有较好的抗辐照硬化性能。