一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法技術

一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，包括：選取氧化鈾原料、選擇相應的燒結舟、將二氧化鈾原料均勻平鋪至步驟二的燒結舟中、以0.4～23.4L/h的速度對煅燒爐內通入Ar?1％H2～Ar?10％H2的干燥空氣、將煅燒爐內的溫度，以3～21℃/min的升溫速率緩慢升溫至45～200℃，保溫1～48h、以3～20℃/min的速率將煅燒爐降至室溫。技術簡單，易實現，能夠安全可靠的應用到MOX用二氧化鈾原料預處理中。

A MOX with the pretreatment of raw material of uranium dioxide

A MOX with the pretreatment method of uranium dioxide materials include: selection of raw materials, selection of uranium oxide sintering boat, the corresponding uranium dioxide evenly to step two of the raw materials, sintering boat in 0.4 ~ 23.4L/h of the speed of the calcining furnace into Ar 1%H2 ~ Ar 10%H2 dry air, calcining furnace the temperature to 3~21 DEG /min, the heating rate of slow heating to 45~200 DEG C, holding 1 ~ 48h, at a rate of 3~20 DEG /min will calcination furnace to room temperature. The technology is simple, easy to implement, can be applied to safe and reliable MOX with the pretreatment of raw materials in uranium dioxide.

【技術實現步驟摘要】
一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法
該技術屬于原料預處理領域，具體涉及一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法。
技術介紹
MOX用二氧化鈾原料長時間暴露在大氣中，會使鈾氧化物顆粒中的可揮發性雜質增加，影響物料配置的準確性，由于水分的存在，導致物料粘性增大，影響球磨、混料處理效果，部分具有還原性的雜質在燒結過程中反應形成還原性雜質氣體，會阻礙燒結過程，因此，需要嚴格控制原料二氧化鈾粉末中的可揮發性雜質的含量。氧金屬比是MOX燃料最重要的性能指標之一，對MOX燃料的熔點，晶格常數、擴散系數等性能均有較大的影響，按照MOX燃料技術要求，需控制二氧化鈾粉末氧金屬比在2.02～2.05范圍內。目前，傳統行業的原料預處理技術主要存在四點不足，一是溫度的控制不適用于鈾氧化物處理過程，溫度過低致可揮發性雜質去除不完全，溫度過高引起二氧化鈾物料分解，并會使球磨性和燒結性的降低；二是處理時間設備不當，也會導致可揮發性雜質去除效果不理想；三是氣氛控制不當導致二氧化鈾物料被氧化，甚至氧化形成八氧化三鈾，滿足不了2.02～2.05的控制范圍；四是不能滿足核物料處理過程中臨界、輻射防護要求。為了解決這些問題，本專利設計了一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，通過設置合理的加熱溫度，在避免物料分解的前提下，保證揮發性雜質的去除效果；通過長時間加熱的方式，實現可揮發性雜質的徹底去除；通過采用氫氬混合氣的燒結氣氛，保證處理過程中二氧化鈾不會被氧化，維持氧金屬比在2.02～2.05范圍內；并通過輻射屏蔽、氣體及時排出等方式實現輻射防護和臨界的控制。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：開發一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，在避免物料分解并滿足氧金屬比、輻射防護的要求的前提下，充分去除揮發性雜質。本專利技術的技術方案如下：一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，包括以下步驟：步驟一：選取含量82.7～87.8％，雜質含量450～19000μg/gU，水份含量0.03～2.21％，水蒸氣以外氣體含量0.02～0.91％，氧金屬比2.02～2.05，比表面積3.8～30.1m2/g，粒度為4.2～43.5μm的二氧化鈾原料；步驟二：根據所需處理二氧化鈾原料的量與煅燒爐內空間，選擇相應的燒結舟；步驟三：將步驟一中的二氧化鈾原料均勻平鋪至步驟二的燒結舟中，平鋪厚度為0.2～6.2cm；步驟四：以0.4～23.4L/h的速度對煅燒爐內通入Ar-1％H2～Ar-10％H2的干燥空氣；步驟五：將煅燒爐內的溫度，以3～21℃/min的升溫速率緩慢升溫至45～200℃，保溫1～48h。還包括步驟六：在步驟五的保溫結束后，以3～20℃/min的速率將煅燒爐降至室溫。所述二氧化鈾原料為薄片狀、針狀或球狀。所述燒結舟材質為石英燒結舟或氧化鋁燒結舟。本專利技術的顯著效果在于：技術簡單，易實現，能夠安全可靠的應用到MOX用二氧化鈾原料預處理過程中。利用二氧化鈾原料，采用上述工藝制備得到的二氧化鈾粉末產品，經檢驗產品鈾含量84.3～88.1％，雜質含量15～450μg/gU，水含量0.01～0.03％，水分以外氣體含量0.01～0.04％，氧金屬比2.02～2.05，比表面積2.9～29.2m2/g，粒度為9.1～75.1μm。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。實施例1：本專利技術的MOX用二氧化鈾原料中鈾含量為87.8％，雜質含量為480μg/gU，水含量為0.03％，水分以外氣體含量0.02％，氧金屬比為2.02，顆粒為薄片狀，比表面積為3.8m2/g，粒度為4.2μm。首先計算燒結舟的體積，將二氧化鈾原料均勻平鋪至燒結舟中，厚度為0.2cm，對爐內以0.4L/h的速度通入干燥的Ar～1％H2。其次，以3℃/min速度升溫，在45℃保溫1h，保溫完畢后以3℃/min冷卻。產物鈾含量為88.1％，雜質含量為17μg/gU，水含量為0.01％，水分以外氣體含量0.01％，氧金屬比為2.02，比表面積為2.9m2/g，粒度為9.1μm。實施例2：本專利技術的MOX用二氧化鈾原料中鈾含量為86.1％，雜質含量為2350μg/gU，水含量為0.42％，水分以外氣體含量0.29％，氧金屬比為2.04，顆粒為針狀，比表面積為16.2m2/g，粒度為20.4μm。首先計算燒結舟的體積，將二氧化鈾原料均勻平鋪至燒結舟中，厚度為1.9cm，對爐內以12.8L/h的速度通入干燥的Ar～7％H2。其次，以11℃/min速度升溫，在100℃保溫15h，保溫完畢后以12℃/min冷卻。產物鈾含量為87.3％，雜質含量為140μg/gU，水含量為0.02％，水分以外氣體含量0.02％，氧金屬比為2.02，比表面積為8.3m2/g，粒度為29.2μm。實施例3：本專利技術的MOX用二氧化鈾原料中鈾含量為82.7％，雜質含量為18560μg/gU，水含量為2.21％，水分以外氣體含量0.91％，氧金屬比為2.05，顆粒為球狀，比表面積為30.1m2/g，粒度為43.5μm。首先計算燒結舟的體積，將二氧化鈾原料均勻平鋪至燒結舟中，厚度為6.2cm，對爐內以23.4L/h的速度通入干燥的Ar～10％H2。其次，以21℃/min速度升溫，在200℃保溫48h，保溫完畢后以20℃/min冷卻。產物鈾含量為84.3％，雜質含量為410μg/gU，水含量為0.03％，水分以外氣體含量0.04％，氧金屬比為2.05，比表面積為29.2m2/g，粒度為75.1μm。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：選取含量82.7～87.8％，雜質含量450～19000μg/gU，水份含量0.03～2.21％，水蒸氣以外氣體含量0.02～0.91％，氧金屬比2.02～2.05，比表面積3.8～30.1m

【技術特征摘要】
1.一種MOX用二氧化鈾原料預處理方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：選取含量82.7～87.8％，雜質含量450～19000μg/gU，水份含量0.03～2.21％，水蒸氣以外氣體含量0.02～0.91％，氧金屬比2.02～2.05，比表面積3.8～30.1m2/g，粒度為4.2～43.5μm的二氧化鈾原料；步驟二：根據所需處理二氧化鈾原料的量與煅燒爐內空間，選擇相應的燒結舟；步驟三：將步驟一中的二氧化鈾原料均勻平鋪至步驟二的燒結舟中，平鋪厚度為0.2～6.2cm；步驟四：以0.4～23.4L/h的速度對煅燒爐...

【專利技術屬性】
技術研發人員：艾利君，潘傳龍，周國梁，陳誠，郭亮，謝斌，羅超，
申請(專利權)人：中核四〇四有限公司，
類型：發明
國別省市：甘肅,62