共溶膠-凝膠法制備含次錒系核素核燃料微球的研究.pdf

1、隨著能源需求的日益增加以及全球變暖關(guān)注度的上升，核能作為一種綠色清潔能源被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)最有潛力的選擇。為了實(shí)現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展，必須要解決核能利用過(guò)程中產(chǎn)生的高放射性核廢料的處理問(wèn)題。在高放核廢料中，次錒系核素因?yàn)榫哂袠O強(qiáng)的放射性以及持久的放射毒性而受到人們的特別關(guān)注。目前，最為理想的處置方案是分離-嬗變策略，通過(guò)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(duì)環(huán)境的影響。
　　由加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界反應(yīng)堆是一

2、種高性能的次錒系核素嬗變系統(tǒng)，復(fù)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(fù)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(duì)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(xiàng)很大的挑戰(zhàn)，而溶膠-凝膠法在制備過(guò)程中沒(méi)有這方面的問(wèn)題。但是，對(duì)于復(fù)合核燃料，為了實(shí)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(jìn)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(jìn)一步的研究。
　　本文中將微流體技術(shù)與共溶膠-凝膠法結(jié)合，提出了一種簡(jiǎn)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?jī)?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(duì)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(shè)計(jì)構(gòu)建了毛細(xì)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(duì)凝膠球形態(tài)的影響。研究了不同升溫速率對(duì)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