Kết quả nghiên cứu công nghệ nhiên liệu hạt nhân tại Viện công nghệ xạ hiếm

Viện Công nghệ xạ hiếm đã thực hiện có hệ thống các nghiên cứu công nghệ chế tạo và đánh giá trạng thái viên gốm urani dioxit (UO2 ) mô phỏng là viên gốm nhiên liệu hạt nhân cho lò phản ứng. Các nghiên cứu được tiến hành từ giai đoạn điều chế bột gốm UO2 đến chế tạo viên gốm UO2 và đánh giá trạng thái của chúng vận hành trong lò phản ứng. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kết quả nghiên cứu công nghệ nhiên liệu hạt nhân tại Viện công nghệ xạ hiếm THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN TẠI VIỆN CÔNG NGHỆ XẠ HIẾM PHẦN I: MÔ HÌNH HÓA QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ BỘT GỐM UO2 ex-AUC Nguyễn Trọng Hùng Viện Công nghệ xạ hiếm Viện Công nghệ xạ hiếm đã thực hiện có hệ thống các nghiên cứu công nghệ chế tạo và đánh giá trạng thái viên gốm urani dioxit (UO2) mô phỏng là viên gốm nhiên liệu hạt nhân cho lò phản ứng. Các nghiên cứu được tiến hành từ giai đoạn điều chế bột gốm UO2 đến chế tạo viên gốm UO2 và đánh giá trạng thái của chúng vận hành trong lò phản ứng. Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu điều chế bột gốm UO2 từ bột amoni uranyl cacbonat (UO2 ex-AUC). 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘT đồng vị đòi hỏi kỹ thuật cao và đầu tư lớn mà trên VÀ GỐM UO2 NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN thế giới chỉ có một số nước tiên tiến làm chủ công Hiện nay trên thế giới, nhiên liệu hạt nhân nghệ này như Nga, Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Trung (NLHN) được dùng phổ biến nhất là NLHN cho Quốc,... và cũng chỉ một số quốc gia được phép lò nước nhẹ (LWR) dưới dạng viên gốm UO2 đã làm giàu. Mặc dù sản phẩm UF6 đã được làm giàu được làm giàu đồng vị U-235 từ 1,8-4,8%. Khoảng và NLHN cho lò LWR đã được thương mại trên 90% lượng điện của các NMĐHN được sản xuất thị trường thế giới nhưng đây là vấn đề rất nhậy ra từ loại nhiên liệu này. Trong khi đó lượng điện cảm. Việc mua bán các sản phẩm này phải là cấp được sản xuất từ nhiên liệu urani tự nhiên cho chính phủ và có sự giám sát chặt chẽ của cơ quan các lò nước nặng (HWR) chỉ chiếm khoảng 4% Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA [1]. [1-2]. Trong công nghệ chế tạo viên gốm NLHN UO2 NLHN cho lò LWR được chế tạo từ UF6 đã được cho lò LWR, một số quá trình sau đang được áp làm giàu đồng vị U-235. Công nghệ làm giàu dụng: 34 Số 68 - Tháng 9/2021 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng Trong công nghệ chế tạo nhiên liệu cho lò LWR và nhiều quốc gia đã lựa chọn công nghệ chế tạo gồm các giai đoạn chính sau (hình 1): nhiên liệu hạt nhân cho lò LWR của riêng mình, (a) Tái chuyển hóa UF6 thành UO2 dạng bột; ví dụ: Nhật Bản lựa chọn công nghệ ADU, Hàn (b) Chế tạo viên gốm UO2 từ bột gốm UO2; Quốc lựa chọn công nghệ khô, các nước châu Âu (c) Sản xuất thanh nhiên liệu và và Ấn Độ lựa chọn công nghệ AUC. (d) Giai đoạn lắp ghép thành bó nhiên liệu. Hình 1. Các giai đoạn chính trong quá trình chế tạo bó nhiên liệu hạt nhân cho lò LWR [2]. nghệ chuyển hóa khô gồm việc cho hơi UF6 và hơi nước qua máy phun để tạo bột UO2F2. Bột này được cho vào lò quay với dòng hỗn hợp H2 và hơi nước ngược chiều. Sản phẩm bột UO2 hoạt hóa cao và kích thước nhỏ thu được sau khi đi qua lò quay [1-2]. Công nghệ chuyển hóa ướt gồm việc cho hơi UF6 thủy phân trong dung dịch nước cho hệ dung dịch UO2F2+HF (tỷ lệ mol UO2F2/HF=1/4) và từ dung dịch này, khi đó tùy vào công nghệ ADU hay AUC người ta sục khí NH3 (hoặc đưa dung dịch NH4OH) hay hỗn hợp khí CO2+NH3 (hoặc dung dịch (NH4)2CO3) để kết Hình 2. Quy trình kỹ thuật của quá trình điều tủa hợp chất trung gian là ADU hay AUC. Từ bột chế bột UO2 ex-AUC [2]. kết tủa ADU hay AUC, quá trình hoàn nguyên được thực hiện để điều chế bột gốm UO2. Đặc Như trên đã trình bày, quá trình tái chuyển hóa điểm đặc trưng của công nghệ ADU là mức độ UF6 thành bột gốm UO2 có hai phương pháp là chín muồi công nghiệp cao. Nhược điểm của phương pháp khô và phương pháp ướt. Công Số 68 - Tháng 9/2021 35 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ...