UN_(x)与O_(2)、H_(2)O、H_(2)的相容性

U金属化学性质活泼,在环境中容易发生氧化、水解、氢蚀等反应,严重影响其物理化学性能。有很多方法被用于U表面的防腐蚀研究,其中最常用的方法之一是在表面形成一层能够有效隔断金属表面与外部气氛关联的UN_(x)(U_(2)N_(3+x)或UN)表面改性层。该表面层与外部环境直接接触,其与环境气氛,特别是气氛中的O2、H_(2)O、H_(2)等分子的相容性是决定改性层是否能够长期稳定存在并保持良好防腐蚀特性的关键因素。本文综述了UNx与O2、H_(2)O、H_(2)等的相容性,认为改性层的均匀性与完整性是长期防腐蚀的关键要素,氧化及水解过程中的N富集是一个值得关注的问题,水解过程中气相成分变化显著,需要深入研究。

铀、钪族金属氮化碳配合物结构、成键和还原性质的密度泛函理论研究

石墨相氮化碳负载金属可制备高催化性能的单原子催化剂。本工作采用全电子相对论密度泛函理论研究了g-C_(3)N_(4)(CN)结构单元配位和稳定金属的行为;探索了形成配合物[M(CN)]^(z+)(M=Sc、Y、La、Ac和U;z=2和3)的结构、配体-金属相互作用和单电子还原性质。计算发现,配体通过六条M-N配位键配位中心离子,每条键强度为-0.79~-0.47 eV。对于Sc配合物,单电子还原主要发生在金属中心,而La和U配合物则是金属修饰的配体还原机制;Y配合物的配体和金属被均匀地还原;相比而言,Ac配合物的还原电子完全被配体捕获,金属几乎未参与。电子结构研究表明,[U(CN)]^(3+)具有3个U(5f)单电子高占据轨道,表明中心U为三价氧化态;而[U(CN)]^(2+)虽然具有4个U(5f)单电子占据轨道,但是配体的贡献是不可忽略的,即其U中心的氧化态介于二三价之间。

铀酰叠氮离子化合物的质谱分析与理论计算

铀的多配位化学不仅在新型锕系化合物的结构研发中具有重要地位,也对环境和核废料处理问题产生重要影响。本研究报道了激光溅射U靶在N_(2)O载气中冷却膨胀生成[UO_(2)(N_(3))_(n)]+(n=0-4)的质谱结果,并结合理论计算对所生成离子的稳定结构和成键相互作用进行了分析。结果显示,N 3以自由基的形式与UO_(2)^(+)配位,且第一个N_(3)配体与UO_(2)^(+)存在成键相互作用。此外,进一步的定域化分子轨道分析表明,体系中存在多中心轨道离域。

氮化铀燃料粉末及芯块制备技术研究

氮化铀(UN)燃料作为高铀密度燃料之一,已成为未来空间堆动力、空间核电源、核动力火箭的首选燃料之一。本文采用金属铀氢化脱氢-氮化脱氮及热压烧结工艺制备得到UN粉末和芯块,探究了粉末粒度对燃料芯块性能的影响。结果表明,制备得到的UN粉末为单相UN,形貌为不规则的非球形,有利于芯块制备过程中粉末间的相互填充和机械啮合;不同粒度UN粉末热压烧结制备的UN芯块,物相检测结果均为单相UN,当粉末粒度为-100~+200目时,芯块密度、铀密度及压溃强度最高,分别为13.78 g/cm^(3)(96.23%T.D.)、12.99 g/cm^(3)和175.4 MPa;-50~+100目粉末次之,-200目粉末最次;对-100~+200目和-50~+100目粉末所制UN芯块进行热物理性能对比,-100~+200目粉末制备芯块热扩散系数较大,热膨胀系数则两者相近。

俄研究同位素改性的氮化物燃料

【英国《国际核工程》网站2020年2月11日报道】根据俄罗斯国家原子能集团公司(Rosatom)采购网站2020年2月5日公布的信息,Bochvar无机材料研究所(VNIINM)正在实施一个项目,目标是选择有前景的氮-15浓缩技术,以生产同位素改性的氮化物燃料。俄原集团正致力于建设由快堆和热堆组成的双元核能体系,并实现闭式燃料循环。对于快堆,俄正在积极开展混合铀钚氮化物(SNUP)燃料研究。