共溶膠-凝膠法制備含次錒系核素核燃料微球的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著能源需求的日益增加以及全球變暖關注度的上升,核能作為一種綠色清潔能源被認為是應對全球能源危機最有潛力的選擇。為了實現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展,必須要解決核能利用過程中產(chǎn)生的高放射性核廢料的處理問題。在高放核廢料中,次錒系核素因為具有極強的放射性以及持久的放射毒性而受到人們的特別關注。目前,最為理想的處置方案是分離-嬗變策略,通過將次錒系核素嬗變?yōu)槎虊勖?、中等壽命或穩(wěn)定核素而減輕高放廢料對環(huán)境的影響。
  由加速器驅(qū)動的次臨界反應堆是一

2、種高性能的次錒系核素嬗變系統(tǒng),復合核燃料是其一種較為理想的核燃料形式,主要是含次錒系核素的化合物彌散在惰性基質(zhì)中。目前,含次錒系核素復合核燃料的制備方法主要有兩種,一種是溶膠-凝膠法與元素滲透法相結(jié)合的方法,另一種是草酸共沉淀法。對于草酸共沉淀法而言,制備大尺寸的顆粒,避免粉塵的產(chǎn)生是一項很大的挑戰(zhàn),而溶膠-凝膠法在制備過程中沒有這方面的問題。但是,對于復合核燃料,為了實現(xiàn)彌散相與基質(zhì)的均勻混合,要求彌散相是球形度良好的單分散性微球。而

3、溶膠-凝膠法中采用的傳統(tǒng)分散裝置在球形度、單分散性、以及尺寸控制上都有待進一步的提高。另外,元素滲透法中次錒系核素在微球中的均勻分布也有待進一步的研究。
  本文中將微流體技術與共溶膠-凝膠法結(jié)合,提出了一種簡單易行的含次錒系核素核燃料微球的制備方案。具體的研究內(nèi)容如下所示:
  1.利用Ce和Eu分別作為Pu以及次錒系核素的替代元素,分別研究了Eu在凝膠體系中的凝膠情況以及Eu含量對共溶膠-凝膠體系的影響。
  2.

4、成功制備了三組Eu含量不同的模擬核燃料微球(Ce,Eu)O2。所制備的微球粒徑分布均勻(CV<2%)、球形度良好(dmax/dmin<1.07)、密度較高(>90%TD)。
  3.設計構(gòu)建了毛細管基微流體裝置作為溶膠分散裝置,該裝置可用于制備球形度良好且尺寸可控的單分散性微球。
  4.研究了不同HMTA含量對凝膠球形態(tài)的影響。研究了不同升溫速率對微球破裂的影響,并結(jié)合熱分析曲線確定了凝膠球的煅燒方案。
  5.利用

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