热管堆铀钼合金燃料高温辐照肿胀研究

热管冷却反应堆(简称热管堆)选用铀钼合金作为堆芯燃料,这种燃料具有显著的热膨胀和辐照肿胀,因此燃料设计需要关注材料高温下的肿胀。基于部分高温下铀钼合金的辐照数据,考虑温度对铀钼合金辐照肿胀影响,使用COMSOL Multiphysics(简称COMSOL)对1 kWe Kilopower热管堆方案构建了三维分析模型,完成了热力耦合分析。计算结果表明:使用COMSOL可以有效模拟燃料热膨胀和辐照肿胀行为;与仅考虑热膨胀计算结果对比,寿期末燃料变形和应力均有所增加;燃耗深度达到0.4%时,燃料最大应力为85.1 MPa。在进行更大功率、更深燃耗热管堆方案设计时,需要考虑燃料的辐照肿胀。

钼反萃取三相物中铀钼回收技术研究

某铀钼矿从含钼酸性浸出液中萃取钼,在氨水反萃取钼的过程中产生大量萃取三相物,根据该三相物渣的物质组成及铀钼存在形式,进行了铀钼回收提取的试验研究。试验结果表明,在同一体系下难以实现铀、钼的一步提取,采用“先水浸钼,再酸浸铀”分步处理工艺可以实现铀、钼的高效提取。扩大试验验证了分步处理工艺的可行性,并且考察了采用板框压滤可以取得较好的效果,铀浸出率可达到98.93%,钼浸出率可达到96.08%,所得含钼溶液与酸沉母液合并后再萃取钼、含铀溶液与铀萃原液合并后再萃取铀,从而实现了与工业生产的有机结合,避免了溶液中有机相及铵根离子对氧压浸出生产系统的影响。

铀钼共生矿加压碱法浸出试验

针对某低品位铀钼伴生矿复杂矿性的特点,开展了加压碱法浸出试验,分析了难处理铀钼伴生矿加压碱法浸出的主要反应原理及反应机理,查明了浸出的主要难点是硫化物包裹体中钼的有效浸出以及胶硫钼矿的有效破解溶解和氧化。试验结果表明,在矿石粒度-0.147 mm、总压0.7 MPa(氧分压0.5 MPa)、碱总用量16%(碳酸氢钠4%、碳酸钠12%)、反应温度110℃、浸出液固比1.5、反应时间3 h的条件下,尾渣中铀和钼的品位分别降至0.009%和0.125%以下,浸出率分别达到89.77%、84.62%以上。解决了包裹型难处理硫化钼的高效分解的难题,实现了铀、钼金属的高效回收,为该类型矿石处理提供了技术路线选择的依据。

某露天铀钼矿资源储量可视化动态管理研究

针对资源储量管理存在的问题,结合某露天铀钼矿山实际情况,采用矿业软件管理平台,建立该矿山基础数据库和矿山空间模型,估算资源储量动态管理基准数;根据炮孔测量、取样、梯段平面、坡面地质编录等生产数据,建立并更新工程多维度信息时空数据,构建矿体或块段和全矿床不同时空关系,以及其面积、形态、厚度、长度、资源储量等算法,进而重构矿体或块段模型及估算资源储量,实现资源储量可视化动态管理。资源储量可视化动态管理可通过快速探采对比及时指导矿山生产,也可为未开采矿体或块段的生产探矿、开采设计及提高生产计划编制提供服务,该管理方式在露天铀钼矿山生产过程中取得了较好效果。

堆浸法从某低品位难选含铀钼矿中回收钼

针对某低品位含铀钼矿钼浸出率不高、常规强化搅拌浸出固液分离困难等问题,研究了拌酸熟化-堆浸工艺,提出一种适合处理该矿石的工艺方法。试验考察了堆浸工艺参数矿石粒度、喷淋强度、浸出剂酸度、氧化剂用量和浸出时间对钼浸出率的影响,结果表明:在矿石粒度-3.2 mm、喷淋强度40~60 L(m^(2)·h),浸出剂酸度5 g L、浸出时间6~8 d的条件下,矿堆渗透性较好,钼浸出率可达73%。

拌酸熟化法处理某低品位含铀钼矿试验研究

现有低品位含铀钼矿石处理工艺,存在钼浸出率低、浸出试剂消耗大、工业生产成本高等问题。通过对矿石拌酸熟化处理,重点考察了熟化矿石粒度、拌酸量、拌酸方式、温度、时间对熟化效果和钼浸出率的影响。试验结果表明:在矿石粒度-3.2 mm、拌酸质量分数13%、液固体积质量比4∶1 mL/g、熟化温度85℃、熟化时间15 h条件下,低品位含铀钼矿石经柱浸后钼浸出率可达72%。拌酸熟化工艺具有浸出周期短、浸出液固体积质量比低等优点,有利于实现工业化。

联吡啶二酰胺配体对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)的萃取分离及机理

针对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离的问题,本文合成了3种不同烷基取代基的联吡啶二酰胺配体。采用溶剂萃取和光谱分析分别探究配体对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离性能和萃取机理。实验结果表明:3种配体均可以实现U(Ⅵ)和Mo(Ⅵ)之间的高效分离,分离因子在最优条件下甚至达到~2000。选用3种反萃剂进行反萃实验,3次反萃率均接近100%,该类配体具有良好的循环利用潜力。结合斜率分析、质谱滴定和红外光谱等手段进一步阐述相关配位化学及萃取机理。3种配体均可以实现U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)的高效分离,为U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离配体设计提供了重要参考。

新疆白杨河杨庄岩体侵入机制与成矿作用

新疆白杨河杨庄岩体是西准噶尔重要的次火山岩体。文章通过对前人工作总结、地质调查、深部钻探查证以及样品采集分析等,探讨白杨河杨庄岩体的侵入机制。结果表明:杨庄岩体属于同源岩浆以脉动侵位的“内侵式”生长方式形成的复式岩体,其侵入机制可以划分为两期,其中第一期形成晚石炭世第三次侵入期次(西部岩体),分布在岩体下部及边缘;第二期形成晚石炭世第四次侵入期次(中东部岩体),分布在岩体上部;中东部和西部岩体地球化学特征没有明显差异性,两岩体均富Si、富K、Al弱过饱和、贫Fe、Mg;中东岩体构造比较发育,多组原生节理密集排列,为后期成矿热液富集提供了空间,西部岩体构造不发育,以碎裂岩为特征;中东岩体矿化特征明显,矿化主要产在岩体内及围岩接触带附近,西部岩体剥蚀深度较深,上部大部分被剥蚀掉,成矿条件相对较差。本区主要的工业铀、铍、钼矿体产于中东部岩体中。

钼掺杂γ-U(100)表面上H_(2)分子解离、H原子和O原子扩散的第一性原理研究

铀钼合金在贮存、运输等过程中,易受到小分子的表面腐蚀作用,其中影响最大的是氢蚀和氧化作用.为进一步探究该反应机理,基于密度泛函理论和过渡态计算程序,本文开展了H_(2)分子在Mo原子掺杂和Mo涂层γ-U (100)的解离吸附,H和O原子在上述表面的表面扩散、体相扩散的第一性原理研究.主要计算了H_(2)分子在上述表面解离的最小能量路径;开展了H和O原子在最稳定吸附位点间扩散的过渡态研究;分析了H和O原子体相扩散中吸附能与吸附高度的联系.研究结果表明,当H_(2)分子在顶位平行吸附后,需跨越能量势垒,诱发H—H键断裂,之后体系能量降低,两个氢原子与近邻原子成键,稳定吸附在表面的桥位,同时H_(2)在Mo涂层表面解离所需能垒高于Mo原子掺杂表面;O原子在Mo-U表面扩散所需的能垒较低,能够在铀钼合金表面迅速吸附、解离、扩散,进而在表面形成氧化膜;H原子和O原子向体相内扩散首先均需要跨越能垒,进而与体相原子形成化学键,最后稳定吸附于体相中.本文利用理论模拟方法,较为全面地分析了铀钼合金氢蚀和氧化初始阶段的相关机理,完备了小分子在铀钼合金表面吸附的研究.研究结果为从理论上探究铀钼合金表面腐蚀机理奠定基础,为探究铀钼合金腐蚀老化、预估极端环境和特殊环境下铀钼合金的材料性能提供理论支持,并为进一步指导铀合金的抗腐蚀研究提供参考和帮助.

活性炭测氡在山丹县独峰顶地区某铀钼矿床勘查中的应用

活性炭测氡法是一种20世纪80年代初期发展起来的累积测氡方法,主要用于勘查放射性矿床。甘肃省山丹县独峰顶地区某铀钼矿化产于前长城系龙首山群中的石英脉中,地表最高强度大于1 000μR/h,刻槽取样铀质量分数最高达0.133%,表明该区具有良好的找矿前景。本文通过开展活性炭测氡工作,将平均计数率直接换算成单位活性炭中吸附的氡含量,圈定放射性异常,判别放射性矿藏的空间位置,为后期找矿指明方向。

国外铀钼伴生矿综合回收技术

综述了国外从铀钼伴生矿中回收铀、钼的技术,包括矿石的浓酸熟化、加压碱浸等,工业上回收铀钼的离子交换、活性炭吸附、萃取、沉淀等分离技术。也介绍了铀钼提取技术的研究与进展状况。

铀钼共存体系中低浓度铀和钼的测定

研究了铀钼共存体系中低含量铀和钼的测定方法。体系中铀含量高而钼含量低时,可采用CL-TBP萃淋树脂先分离铀,然后以硫氰酸盐光度法测定钼;体系中钼含量高而铀含量低时,可在1mol/LHNO3介质中沉淀分离铀,再用萃淋树脂富集铀,用水淋洗后,再以溴代光度法测定铀。结果表明,铀、钼回收率均在95%～105%之间,方法的相对标准偏差小于5%。

河北省沽源地区460矿床的铀钼矿物学特征研究

沽源460矿床为典型的火山岩型铀钼多金属矿床,矿石类型复杂。系统采集了460矿床的钻孔岩芯样品,通过岩矿鉴定,电子探针、扫描电镜及径迹蚀刻,分析研究其矿化蚀变类型及特征、矿石矿物组合及铀矿物存在形式的研究。查明了460矿床的矿化蚀变类型主要为:伊利石化、硅化、萤石化、赤铁矿化、黄铁矿化、闪锌矿化、胶硫钼矿化;铀的存在形式为:以独立的铀矿物形式存在于沥青铀矿和铀石中;以类质同相的形式存在于胶硫钼矿中;以吸附状态存在于基质、裂隙及铀钼矿物的边缘。上述研究成果为460矿床铀钼资源的进一步的开采和利用提供技术支撑。

粉末冶金法制备多孔U-10%Mo合金及其微观组织结构分析

U-Mo合金是近期广受关注的金属型核燃料材料之一,它具有良好的抗辐照肿胀能力。分析认为,若能在U-Mo合金中加入一定的孔隙,可起到容纳裂变气体以进一步提高其抗辐照肿胀性能的作用。本文利用冷等静压-真空固相烧结的粉末冶金方法制备低密度U-10%Mo合金材料,探索了烧结工艺对产品密度的影响规律。实验得到了一系列不同孔隙度的U-Mo合金材料,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行了表征。结果证明,样品在1 100℃下烧结时密度随烧结时间的延长而提高,因此可通过改变烧结时间控制其孔隙率。

某包裹型铀钼矿氧化焙烧——酸浸工艺试验研究

研究采用氧化焙烧—酸浸工艺从某包裹型铀钼矿浸出铀、钼的工艺,考察了焙烧、浸出工艺条件对铀、钼浸出率的影响。试验结果表明,在矿石粒度-100目、焙烧温度550℃条件下焙烧时间5min,焙烧产物在浸出温度60℃、硫酸质量分数为8%、浸出液固体积质量比1∶1mL/g条件下浸出2h,铀和钼浸出率分别达到90.0%和86.6%。

质子引起天然铀裂变产生医用同位素钼-99的研究

医用同位素锝-99m(99mTc)被广泛应用于核医学领域,其主要来源于母体核素钼-99(99Mo)的衰变。但是目前国内99Mo基本依赖进口,通常出现99Mo不能稳定供应的现象。为解决这个重大问题,实现国内99Mo自主化生产具有重要意义。本文基于中国科学院近代物理研究所强流超导直线加速器(China ADS Front End,CAFE)提供的质子束流辐照天然铀靶件,主要开展铀裂变产物中医用同位素99Mo的高效化学分离、纯化及99Mo/99mTc发生器的制备。研究表明:通过α-安息香肟(α-BO)沉淀分离99Mo后,杂质核素去除率大于90%,99Mo的回收率大于90%。通过对99Mo沉淀进行纯化后,大部分杂质核素被去除。提取的99Mo被装配为99Mo/99mTc发生器,发生器淋洗曲线表明:99mTc产品收集在8 mL生理盐水内最为适宜,同时,99mTc回收率大于80%。电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测量结果表明,99mTc产品中Al、Mo以及U含量极低;同时,99mTc产品的γ谱图中未出现99Mo和其他杂质核素的γ能量峰。以上研究结果可为国内基于加速器辐照天然铀生产99Mo提供技术参考。

从铀钼合金燃料中选择性分离铀、钼试验研究

研究了以硝酸溶液为沉淀剂,从U-10%Mo合金中选择性沉淀分离铀和钼,考察了硝酸浓度、硝酸过量系数对铀、钼分离的影响。试验结果表明:在n(HNO3)/n(Mo)一定条件下,硝酸浓度对铀溶解率影响较小;随n(HNO3)/n(Mo)增大,铀溶解率增大至95.2%,钼沉淀率先降低后升高,铀钼分离系数(β)先减小后增大;[HNO3]≥12 mol/L时,n(HNO3)/n(Mo)≥94有利于铀钼分离,且工艺上容易实现。

铀钼伴生矿的强化堆浸研究

介绍了铀钼伴生矿的强化堆浸研究结果。由于采用了加入复合助浸剂和活化新技术,使铀的浸出率提高了3％～5％,钼的浸出率由不到50％提高到约80％,浸出周期由近100d缩短到50～60d。

中亚造山带东段铀、钼矿床分布与中间地块的关系

在近年来中亚造山带东段多金属矿床研究取得新进展的基础上,选择铀、钼两类矿床,结合铀、钼元素的地球化学行为探讨成矿物质来源的多样性和成矿的多阶段演化。此外,从构造研究角度,结合中亚造山带东段中大量中间地块存在的构造现象,讨论中间地块与成矿作用的关系:中间地块经历了从大陆边缘的裂解、漂移和板块碰撞造山作用,在漫长而复杂的地质过程中遭受的多次改造,有利成矿物质的反复被萃取和聚集。最后提出印支期华北克拉通北缘和北部造山带的成矿作用与底侵背景下的伸展作用密切相关。

离子交换技术在火山热液铀钼类型矿石堆浸生产中的应用

本文以上马架子火山热液铀钼类型矿石堆浸采铀开发为例,对离子交换技术回收浸出液中铀的工艺原理、条件和应用进行论述,对两种淋洗剂进行简要的论述和比较,并简要介绍了树脂钼中毒的机理及处理方法,对开发该类型矿床(点)具有一定的参考意义。