原子能科学技术
原子能科學技術
원자능과학기술
ATOMIC ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY
2014年
10期
1850-1856
,共7页
UN%U2N3%金属铀%氮化反应%热压烧结
UN%U2N3%金屬鈾%氮化反應%熱壓燒結
UN%U2N3%금속유%담화반응%열압소결
UN%U2 N3%metal uranium%nitriding reaction%hot press sintering
UN燃料具有铀密度高、熔点高、热导率高、热膨胀系数低、辐照稳定性好等优点,是未来空间核电源、核火箭、快堆和ADS的重要候选燃料。本文采用金属铀粉与氮气在300~400℃直接发生化合反应,制得单相U2 N3粉末。粒度为38.3μm的 U2 N3粉末在1600℃真空热压烧结,制得相对密度为93.5%、存在少量金属铀相的U N陶瓷;而18.1μm的U2 N3粉末在1550℃真空热压烧结,制得相对密度为96.1%、不残留金属铀相的 U N陶瓷,U与N的总质量分数为99.57%,每个金属杂质含量均低于50μg/g ,氧含量为1048μg/g ,碳含量为502μg/g。U2 N3在1027℃以上将会完全分解成UN ,UN在1627℃以上也会发生分解。
UN燃料具有鈾密度高、鎔點高、熱導率高、熱膨脹繫數低、輻照穩定性好等優點,是未來空間覈電源、覈火箭、快堆和ADS的重要候選燃料。本文採用金屬鈾粉與氮氣在300~400℃直接髮生化閤反應,製得單相U2 N3粉末。粒度為38.3μm的 U2 N3粉末在1600℃真空熱壓燒結,製得相對密度為93.5%、存在少量金屬鈾相的U N陶瓷;而18.1μm的U2 N3粉末在1550℃真空熱壓燒結,製得相對密度為96.1%、不殘留金屬鈾相的 U N陶瓷,U與N的總質量分數為99.57%,每箇金屬雜質含量均低于50μg/g ,氧含量為1048μg/g ,碳含量為502μg/g。U2 N3在1027℃以上將會完全分解成UN ,UN在1627℃以上也會髮生分解。
UN연료구유유밀도고、용점고、열도솔고、열팽창계수저、복조은정성호등우점,시미래공간핵전원、핵화전、쾌퇴화ADS적중요후선연료。본문채용금속유분여담기재300~400℃직접발생화합반응,제득단상U2 N3분말。립도위38.3μm적 U2 N3분말재1600℃진공열압소결,제득상대밀도위93.5%、존재소량금속유상적U N도자;이18.1μm적U2 N3분말재1550℃진공열압소결,제득상대밀도위96.1%、불잔류금속유상적 U N도자,U여N적총질량분수위99.57%,매개금속잡질함량균저우50μg/g ,양함량위1048μg/g ,탄함량위502μg/g。U2 N3재1027℃이상장회완전분해성UN ,UN재1627℃이상야회발생분해。
Uranium nitride nuclear fuel has lots of advantages ,such as high uranium density ,high melt point ,high thermal conductivity ,low thermal expansion coefficient and high irradiation stability ,so it is an important candidate fuel for the future nuclear energy systems including space nuclear reactor ,nuclear rocket ,fast reactor and ADS . In this research ,U2N3 powders were fabricated by nitriding reaction of nitrogen and uranium powders .UN ceramic pellets with density of 93.5% TD (theory density) have a little residual metal uranium when U2 N3 powders with median particle size of 38.3 μm were hot press sintered in vacuum at 1 600 ℃ .But UN ceramic pellets can be vacuum hot press sintered to 96 .1% TD at 1 550 ℃ by 18.1 μm U2 N3 powders ,without residual uranium ,in w hich the total mass content of U and N is 99.57% ,the impurity content of each heavy metal is less than 50 μg/g ,the oxygen content is 1 048 μg/g ,and the car-bon content is 502 μg/g .U2 N3 will completely be decomposed into UN above 1 027 ℃ , and UN will also be decomposed above 1 627 ℃ .