纳米技术在芯块制造中的应用研究

论文摘要

逐渐提高燃料燃耗是降低轻水堆燃料循环费用的途径之一。在高燃耗下,由于燃料芯块裂变气体释放（FGR）增多将导致棒内压升高,气泡的肿胀将增大芯块与包壳管之间的相互作用（PCI效应）,这是影响核燃料安全运行的主要问题。提高UO2芯块内在质量是解决这一问题的有效途径。 本文研究了在芯块制造过程中,添加少量的纳米级Al2O3和SiO2对芯块内在质量的影响。研究表明,添加少量的纳米级Al2O3和SiO2,可以有效地促进UO2芯块在烧结过程中晶粒的长大,有效地提高UO2芯块的热稳定性;过量添加则会阻碍UO2芯块在烧结过程中的密实化,并使芯块表面出现较多的裂纹;芯块的晶粒尺寸与纳米级Al2O3及SiO2的添加量并非线性关系,在20～30μg/g时,芯块尺寸显剧增大,随着添加量的增加,芯块晶粒尺寸缓慢达到最大后将缓慢减小:不同性能的UO2粉末,芯块晶粒尺寸达到峰值的添加量有差异,但添加量的影响趋势是一致的;添加不同粒度的纳米级Al2O3和SiO2粉末,对芯块晶粒尺寸的影响差异不大:添加少量的纳米级Al2O3和SiO2,促进UO2芯块晶粒长大的机理是在烧结区发生了液相烧结。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 2芯块的方法'>1.2 制造大晶粒UO₂芯块的方法
• 2O₃—SiO₂的物化性能'>1.3 纳米级Al₂O₃—SiO₂的物化性能
• 1.4 主要研究内容和工艺流程
• 第二章 试验材料及设备
• 2.1 原材料
• 2.2 试验主要设备
• 第三章 实验结果
• 2O₃和SiO₂的添加量对芯块晶粒尺寸的影响'>3.1 Al₂O₃和SiO₂的添加量对芯块晶粒尺寸的影响
• 2O₃和SiO₂的添加量对芯块杂质含量的影响'>3.2 Al₂O₃和SiO₂的添加量对芯块杂质含量的影响
• 2O₃和SiO₂的添加量对芯块密度的影响'>3.3 Al₂O₃和SiO₂的添加量对芯块密度的影响
• 2O₃和SiO₂的添加量对芯块内气孔的影响'>3.4 Al₂O₃和SiO₂的添加量对芯块内气孔的影响
• 2O₃和SiO₂的大生产试验'>3.5 添加Al₂O₃和SiO₂的大生产试验
• 第四章 分析与讨论
• 2芯块的晶粒长大动力学'>4.1 UO₂芯块的晶粒长大动力学
• 4.2 纳米微粒的结构、特性
• 2O₃和SiO₂粉末长大晶粒的机理: 液相烧结（LPS）'>4.3 关于添加纳米级Al₂O₃和SiO₂粉末长大晶粒的机理: 液相烧结（LPS）
• 第五章 结论
• 参考文献
• 声明
• 致谢