溶胶凝胶法制备碳化铀小球

• 作 者: 郭航旭[1]李飒[2]秦芝[2]
• 机 构: 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000
• 出 处: 第三届全国核化学与放射化学青年学术研讨会
• 发表日期: 2015年期

目前核工业最常用的陶瓷核燃料UO2具有高熔点、膨胀各项同性及辐照和机械性能优良等优点.但UO2热导率较低,核燃料密度低,限制了反应堆运行参数的进一步提高.而碳化铀除了具有UO2的优点外,还具有独特的特点,即高热导、高含铀量和高密度等特性,能够为提高反应堆的运行参数提供保障.因此,这种燃料引起了人们广泛的注意和极大的兴趣,被认为是一种很有潜力和先进的核燃料.
本课题拟采用溶胶凝胶法制备碳化铀小球，与其它方法相比，该方法制备的碳化铀小球不仅能够产生更多的能量，而且克服了放射性气溶胶和不易包壳等难题。本课题组已采用实验室现有设备，成功完成了二氧化铈微球、二氧化锆微球的制备以及二氧化铀小球制备，这一切都为碳化铀小球的制备提供了良好的技术支持和基础参考数据。本课题的实验流程由制备二氧化铀小球演变而来，采用初始料液(含碳黑)低温混合热硅油中再凝胶的方式合成，然后洗涤、热还原处理制备碳化铀小球。实验中，将采用欠酸的硝酸铀酰(ADUN)提供铀酰离子，尿素作为金属络合剂防止UO22+过早沉淀及提高其浓度，有机弱碱六次甲基四胺(HMTA)在加热条件释放出氨气使UO22+凝胶成球。
实验通过控制碳黑与铀酰离子浓度比、碳黑分散剂的量、烧结温度等条件制备出具有一定密度、统一大小、表面光滑、高抗压强度的碳化铀小球。