Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tạo lỗ xốp amoni oxalat đến vài đặc tính của viên gốm urani dioxit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TẠO LỖ XỐP AMONI OXALAT ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VIÊN GỐM URANI DIOXIT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TẠO LỖ XỐP AMONI OXALAT ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VIÊN GỐM URANI DIOXIT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên Ngành: Hóa Vô Mã số: 60440113 Tập thể hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Thị Hương Huế PGS.TS Lê Bá Thuận Hà Nội – 2015 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Bá Thuận TS Hoàng Thị Hương Huế giao đề tài, tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ em hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Trọng Hùng, Giám đốc Trung tâm Công nghệ nhiên liệu hạt nhân đưa nhận xét, góp ý kịp thời cho suốt thời gian làm luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô Bộ môn Hóa Vô cơ, Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên; tập thể cán Trung tâm Công nghệ nhiên liệu hạt nhân, Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao công nghệ đất – Viện Công nghệ xạ tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2015 Học viên Nguyễn Văn Tùng MỤC LỤC Mục Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Công nghệ chế tạo viên gốm UO2 1.2 Quá trình thiêu kết 1.2.1 Các giai đoạn thiêu kết 1.2.2 Ảnh hưởng thông số công nghệ trình thiêu kết 10 1.2.3 Thiêu kết viên gốm UO2 10 1.3 Ảnh hưởng lỗ xốp đến tính chất viên gốm 12 1.4 Tình hình nghiên cứu nước 16 Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Hóa chất thiết bị 20 2.1.1 Hóa chất 20 2.1.2 Thiết bị 20 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1 Các phương pháp đánh giá, kiểm tra chất lượng bột UO2 22 2.2.2 Các phương pháp đánh giá, kiểm tra chất lượng viên gốm UO2 23 2.3 Chế tạo viên gốm UO2 26 2.3.1 Chuẩn bị mẫu bột UO2 26 2.3.2 Chế tạo viên gốm UO2 27 2.4 Đánh giá tính thiêu kết bột UO2 28 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Đặc tính bột UO2 amoni oxalat nguyên liệu 29 3.1.1 Đặc tính bột UO2 29 3.1.2 Đặc tính amoni oxalat 33 3.2 Chế tạo viên gốm 35 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ co ngót tỷ trọng viên gốm UO2 36 3.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ co ngót viên gốm UO2 36 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ trọng viên gốm 37 UO2 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ số O/U viên gốm UO2 38 3.5 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến phân bố kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 38 3.5.1 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến phân bố lỗ xốp viên gốm UO2 39 3.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 42 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước hạt tinh thể 3.7 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ bền nhiệt viên gốm UO2 45 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 53 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ADU Amoni diuranat AO Amoni oxalat AUC Amoni urani cacbonat AUO Amoni urani oxit ASTM Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Mỹ BET Diện tích bề mặt riêng CDS Khuôn ép thép nguội H/D Tỷ lệ chiều cao/đường kính KLR Khối lượng riêng LPW Lò phản ứng nước nhẹ O/U Tỷ lệ mol oxy/urani SEM Kính hiển vi điện tử quét TD Tỷ trọng theo lý thuyết WC Vonfram cacbit DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ A- Bảng biểu Bảng 1: Một số đặc tính bột UO2 thu Bảng 2: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ co ngót viên gốm UO2 Bảng 3: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ trọng viên gốm UO2 Bảng 4: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ số O/U viên gốm UO2 Bảng 5: Số liệu tính toán phân bố lỗ xốp lát cắt viên gốm Bảng 6: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 Bảng : Kích thước hạt trung bình viên gốm UO2 B- Hình vẽ Hình 1: Sơ đồ công nghệ chế tạo viên gốm UO2 Hình 2: Phân bố bột viên ép trạng thái thiêu kết liên quan đến độ bền hạt Hình 3: Phân bố tỷ trọng viên UO2 ép chiều Hình 4: Giản nở đường kính viên UO2 theo lực ép khuôn khác Hình 5: Bản đồ ép dẫn vùng khuyết tật không khuyết tật Hình 6: Mô hình giai đoạn thiêu kết Hình 7: Ảnh hưởng thời gian nhiệt độ đến KLR viên UO2 Hình 8: Mô tả hình thành lỗ xốp Hình 9: Dòng nguyên tử lỗ trống trình thiêu kết Hình 10: Lỗ xốp góc hạt gb < sv Hình 11: Lỗ xốp góc hạt gb = sv Hình 12: Lỗ xốp góc hạt gb > sv Hình 13: Tỷ trọng viên gốm UO2 có mặt chất tạo lỗ xốp Hình 14: Sự phân bố lỗ xốp > 10 μm viên gốm UO2 sử dụng chất tạo lỗ xốp khác Hình 15: Kích thước tinh thể UO2 có mặt chất tạo lỗ xốp Hình 16: Lò chuyển hóa bột UO2 Hình 17: Lò thiêu kết viên gốm UO2 Hình 18: Dụng cụ đo KLR đống (dB) Hình 19: Vị trí xác định phân bố lỗ xốp Hình 20: Vị trí xác định kích thước hạt Hình 21: Giản đồ phân tích nhiệt mẫu bột AUC Hình 22: Giản đồ XRD mẫu bột thu Hình 23: Ảnh SEM mẫu bột UO2 Hình 24: Phân bố cỡ hạt bột UO2 Hình 25: Giản đồ phân tích nhiệt amoni oxalat Hình 26: Chương trình nhiệt thiêu kết viên gốm Hình 27: Các viên gốm sau ép thiêu kết Hình 28: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ trọng viên gốm UO2 Hình 29: Ảnh hiển vi kim tương viên gốm với độ phóng đại 1000 lần Hình 30: Ảnh SEM viên gốm UO2 Hình 31: Sự phân bố kích thước lỗ xốp < µm có mặt amoni axalat Hình 32: Hạt UO2 viên gốm UO2 Hình 33: Sự phụ thuộc kích thước hạt trung bình vào hàm lượng amoni oxalat Hình 34: Viên gốm UO2 sau thiêu kết tái thiêu kết MỞ ĐẦU Tính chất lý – nhiệt viên gốm UO2 quan tâm đặc biệt công nghệ chế tạo gốm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân Các đặc tính viên gốm UO2 có mối liên hệ mật thiết với cấu trúc viên gốm chế tạo Các thông số cấu trúc viên gốm UO2 phản ánh nhiều tính chất viên gốm độ bền cơ, tính dẫn nhiệt, khả lưu giữ khí phân hạch… Thông qua kết nghiên cứu cấu trúc, mặt dự đoán chất lượng viên gốm nhiên liệu, mặt khác tập hợp thông số cấu trúc cho phép xác định ảnh hưởng trình chế tạo viên gốm (chất lượng bột, viên mộc, chế độ thiêu kết …) đến chất lượng viên gốm Từ quay trở lại điều chỉnh thông số trình chế tạo cho đạt tiêu, tiêu chuẩn cở viên gốm nhiên liệu, tiến tới làm chủ công nghệ chế tạo viên gốm nhiên liệu Chất lượng viên gốm nhiên liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất lượng bột, thông số công nghệ trình ép viên, thiêu kết chất phụ gia… Chất lượng viên gốm phản ánh qua thông số cấu tạo, tính chất lý-nhiệt viên gốm Trong đó, kích thước lỗ xốp phân bố lỗ xốp tính chất quan trọng viên gốm nhiên liệu Nó ảnh hưởng đến tỷ trọng viên gốm đặc biệt tính chất nhiệt viên gốm Trong thực tế, bột UO2 dùng để chế tạo gốm nhiên liệu thường cho thêm lượng nhỏ chất tạo lỗ xốp để lỗ xốp có kích thước phù hợp phân bố đồng UO2 Mặc dù với hàm lượng nhỏ (khoảng 0,1 – 2%) chất tạo lỗ xốp điều khiển kích thước lỗ xốp phân bố lỗ xốp Trong trình làm việc lò, lỗ xốp nơi chứa sản phẩm khí phân hạch, đồng thời ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt viên Khi tỷ lệ lỗ xốp lớn làm giảm độ dẫn nhiệt, tỷ lệ lỗ xốp nhỏ không đủ chỗ lưu giữ tạm thời sản phẩm khí dẫn đến viên phồng dộp vỡ Do đó, giới, quy trình sản xuất viên gốm urani đioxit thương mại, người ta cho vào lượng chất tạo lỗ xốp nhằm giải vấn đề Hiện nay, công tác đào tạo cán trẻ cho chương trình phát triển điện hạt nhân đất nước trọng phát triển Các hướng nghiên cứu ưu tiên để phát triển điện hạt nhân, có lĩnh vực công nghệ nhiên liệu hạt nhân thực Viện Công nghệ xạ thuộc Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng chất tạo lỗ xốp amoni oxalat đến số đặc tính viên gốm urani dioxit (UO2)” phần nhỏ thuộc lĩnh vực nghiên cứu Nội dung nghiên cứu luận văn: Điều chế bột UO2, chế tạo viên gốm UO2 với hàm lượng amoni oxalat khác Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ co ngót tỷ trọng viên gốm UO2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến tỷ số O/U viên gốm UO2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến phân bố kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước hạt viên gốm UO2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ bền nhiệt viên gốm UO2 Phương pháp đánh giá định lượng phân bố lỗ xốp đưa mục 2.2.2 Theo phương pháp trên, số liệu tính toán số lỗ xốp đơn vị diện tích lát cắt viên gốm bảng Bảng 5: Số liệu tính toán phân bố lỗ xốp lát cắt viên gốm TT Số lỗ xốp (A) Hiệu A-A(TB) Bình phương (A-ATB)2 V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3 16 21 25 -5,9 -2,63 -1,19 34,52 6,89 1,41 19 23 29 -2,9 -0,63 2,81 8,266 0,39 7,91 21 21 31 -0,9 -2,63 4,81 0,766 6,89 23,16 24 27 21 2,13 3,38 -5,19 4,516 11,39 26,91 22 21 20 0,13 -2,63 -6,19 0,016 6,89 38,29 23 25 27 1,13 1,38 0,81 1,266 1,89 0,66 14 25 30 -7,9 1,38 3,81 62,02 1,89 14,54 22 27 31 0,13 3,38 4,81 0,016 11,39 23,16 27 22 27 5,13 -1,63 0,81 26,27 2,64 0,66 10 20 28 28 -1,9 4,38 1,81 3,516 19,14 3,29 11 25 23 23 3,13 -0,63 -3,19 9,766 0,39 10,16 12 23 21 21 1,13 -2,63 -5,19 1,266 6,89 26,91 13 25 25 26 3,13 1,38 -0,19 9,766 1,89 0,04 14 23 25 27 1,13 1,38 0,81 1,266 1,89 0,66 15 20 21 31 -1,9 -2,63 4,81 3,516 6,89 23,16 16 26 23 22 4,13 -0,63 -4,19 17,02 0,39 17,54 Tổng 350 378 419 Tổng D2 183,8 87,75 218,44 26,19 Phương sai S2 12,25 5,85 14,56 Độ lệch chuẩn S 3,50 2,42 3,82 ATB 21,88 23,63 Ghi chú: diện tích ô  225m2 A-số lỗ xốp ô; ATB-số lỗ xốp trung bình ô; 40 TT Số lỗ xốp (A) Hiệu A-A(TB) Bình phương (A-ATB)2 V4 V5 V6 V4 V5 V6 V4 V5 V6 32 29 29 2,9 1,19 2,31 8,27 1,41 5,34 33 31 28 3,9 3,19 1,31 15 10,2 1,72 24 23 31 -5,1 -4,8 4,31 26,3 23,2 18,58 20 21 23 -9,1 -6,8 -3,69 83,3 46,4 13,62 30 31 27 0,9 3,19 0,31 0,77 10,2 0,10 28 32 25 -1,1 4,19 -1,69 1,27 17,5 2,86 34 30 30 4,9 2,19 3,31 23,8 4,79 10,96 32 23 28 2,9 -4,8 1,31 8,27 23,2 1,72 32 24 25 2,9 -3,8 -1,69 8,27 14,5 2,86 10 28 27 23 -1,1 -0,8 -3,69 1,27 0,66 13,62 11 32 34 27 2,9 6,19 0,31 8,27 38,3 0,10 12 30 29 27 0,9 1,19 0,31 0,77 1,41 0,10 13 24 21 25 -5,1 -6,8 -1,69 26,3 46,4 2,86 14 30 28 24 0,9 0,19 -2,69 0,77 0,04 7,24 15 33 34 27 3,9 6,19 0,31 15 38,3 0,10 16 24 28 28 -5,1 0,19 1,31 26,3 0,04 1,72 Tổng 466 445 427 Tổng D2 254 276 83,44 26,69 Phương sai S2 16,9 18,4 5,56 Độ lệch chuẩn S 4,11 4,29 2,36 ATB 29,13 27,81 Ghi chú: diện tích ô  225m2 A-số lỗ xốp ô; ATB-số lỗ xốp trung bình ô; Dựa giá trị tính toán trên, giá trị định lượng phân bố lỗ xốp mẫu viên gốm sau: Mẫu V1: 21,88  3,50 lỗ xốp/225m2; Mẫu V2: 23,63 ± 2,42 lỗ xốp/225 µm2; Mẫu V3: 26,19 ± 3,82 lỗ xốp/225 µm2; 41 Mẫu V4: 29,13  4,11 lỗ xốp/225m2; Mẫu V5: 27,81  4,29 lỗ xốp/225m2; Mẫu V6: 26,69 ± 2,36 lỗ xốp/225 µm2 Quan sát ảnh chụp kim tương thấy rằng: lỗ xốp viên gốm rõ thể trực quan phân bố chúng viên gốm Các lỗ xốp có nhiều hình dạng khác nhau, chủ yếu dạng hình cầu Đây dạng lỗ xốp bền Kết tính toán thu cho thấy, tăng hàm lượng amoni oxalat đến 1%, mật độ lỗ xốp viên gốm tăng lên từ 21,88 đến 29,13 lỗ xốp/225 µm2 Nhưng hàm lượng amoni oxalat lớn 1% mật độ lỗ xốp lại giảm Điều thay đổi kích thước lỗ xốp Khi hàm lượng amoni oxalat lớn 1%, kích thước lỗ xốp lớn lên dẫn đến giảm số lượng lỗ xốp xuống đảm bảo độ xốp viên gốm 3.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 Sau mài, viên thiêu kết chụp ảnh SEM để đánh giá kích thước lỗ xốp viên Kết hình 30 42 Hình 30: Ảnh SEM viên gốm UO2 Từ ảnh SEM thấy rằng: lỗ xốp viên gốm với tỷ lệ amoni oxalat khác có nhiều dạng hình khối khác nhau, nhiên dạng hình cầu 43 chủ yếu với kích thước lỗ xốp từ 0,5 2,5 µm mẫu V1 V2 V3, với mẫu V4, V5 V6 kích thước lỗ xốp lên tới giá trị > 3m Bằng phương pháp measure IT đo kích thước trung bình lỗ xốp ảnh SEM, đo kích thước lỗ xốp mẫu viên gốm có hàm lượng chất tạo lỗ xốp amoni oxalat khác (hình 30) Kết đo kích thước lỗ xốp bảng hình 31 Bảng 6: Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước lỗ xốp viên gốm UO2 Mẫu V1 Mẫu V2 Mẫu V3 Mẫu V4 Mẫu V5 Mẫu V6 Kích thước lỗ xốp SL Tỷ lệ % SL Tỷ lệ % SL Tỷ lệ % SL Tỷ lệ % SL Tỷ lệ % SL Tỷ lệ % x  0.5 m 39 11 79 21 75 18 60 14 45 10 42 0.5m < x  m 221 63 159 42 147 35 145 34 111 25 93 20 m < x  m 81 23 110 29 126 30 145 34 147 33 126 27 m < x  m 11 30 71 17 60 14 93 21 135 29 m < x  m - - - - 17 49 11 70 15 350 100 378 100 427 100 445 100 466 100 (x) Tổng 419 44 100 Hình 31: Sự phân bố kích thước lỗ xốp < µm có mặt amoni axalat Dựa số liệu bảng hình 31, nhận thấy rằng: amoni oxalat kích thước lỗ xốp có giá trị tập trung khoảng nhỏ µm (khoảng 74%), lỗ xốp có kích thước lớn từ µm chiếm tỷ lệ nhỏ (khoảng 3%) (mẫu V1) Khi có mặt amoni oxalat dải phân bố kích thước giãn tỷ lệ kích thước hạt lớn tăng lên Kích thước lỗ xốp phân bố từ 0,5 µm Điều amoni oxalat phân tán bột nên phân hủy cho lỗ xốp viên gốm Do đó, hàm lượng amoni oxalat tăng lên làm cho kích thước lỗ xốp tăng lên dải phân bố kích thước đồng từ 0,5-4 µm Điều giải thích lý hàm lượng amoni oxalat tăng đến 1% mật độ lỗ xốp lớn nhất, tăng lên 1% mật độ lỗ xốp lại giảm 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến kích thước hạt Trong phần tiến hành xác định kích thước hạt số mẫu nghiên cứu phương pháp kim tương Việc chuẩn bị mẫu kim tương tiến hành theo quy trình ghi mục 2.2 Ảnh kim tương viên gốm UO2 chụp kính hiển vi quang học với độ phóng đại 500 lần hình 32 45 Hình 32: Ảnh kim tương viên gốm UO2 Kích thước hạt trung bình viên UO2 thiêu kết tỷ lệ amoni oxalat khác được xác định theo phương pháp kim tương (mục 2.2.2 trang 25), kết thu được thể bảng hình 33 46 Bảng 7: Kích thước hạt trung bình viên gốm UO2 Mẫu V1 V2 V3 V4 V5 V6 Kích thước hạt trung bình, µm 14,6 14,1 12,9 11,3 10,8 10,7 Hình 33: Sự phụ thuộc kích thước hạt trung bình vào hàm lượng amoni oxalat Số liệu bảng cho thấy kích thước hạt trung bình viên UO2 giảm xuống hàm lượng amoni oxalat tăng lên Điều có mặt amoni oxalat nằm hạt bột, gây cản trở tiếp xúc hạt bột với Do trình thiêu kết, hạt bột khó kết dính với làm kích thước hạt bị giảm so với mặt amoni oxalat Các hạt UO2 đa giác sắc nét xếp khít nhau, đặc trưng viên gốm UO2, thể viên gốm kết khối tốt Cấu trúc hạt hình 32 cho thấy viên gốm xuất lỗ xốp bên hạt 3.7 Ảnh hưởng hàm lượng amoni oxalat đến độ bền nhiệt viên gốm UO2 Trong trình vận hành lò phản ứng hạt nhân, viên gốm UO2 chịu điều kiện làm việc nhiệt độ áp suất cao liên tục thời gian dài, phụ thuộc vào loại lò phản ứng Nhiệt sinh viên gốm lớn, vậy, người ta thường đánh giá độ bền nhiệt viên gốm UO2 trước cho vào lò phản ứng hạt 47 nhân Điều kiện đánh giá thiêu kết lại viên gốm UO2 1750oC 18 môi trường thiêu kết Viên gốm sau thiêu kết lại kiểm tra kính lúp để xem viên có bị nứt, vỡ hay không Để tiến hành đánh giá, viên gốm UO2 chế tạo theo qui trình mục 3.2 Sau thiêu kết lần 1, tất viên thiêu kết kiểm tra mắt thường kính lúp Kết cho thấy tất viên khuyết tật hay vết nứt (hình 34.a) Sau đó, viên xác định tỷ trọng tiến hành tái thiêu kết lần 1750oC 18 môi trường thiêu kết (a) Viên gốm UO2 sau thiêu kết (b) Viên gốm UO2 sau tái thiêu kết Hình 34: Viên gốm UO2 sau thiêu kết tái thiêu kết Sau tái thiêu kết, tất viên gốm kiểm tra mắt kính lúp Kết cho thấy viên gốm không bị nứt, vỡ (hình 34.b) Như vậy, độ bền nhiệt viên gốm UO2 tốt 48 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng chất tạo lỗ xốp amoni oxalat đến số đặc tính viên gốm UO2 thu số kết sau: Các viên gốm sau thiêu kết có độ co ngót đồng đều, tất viên không bị nứt, vỡ Tỷ trọng viên gốm UO2 đạt từ 94 đến 96% TD Khi hàm lượng amoni oxalat tăng lên, tỷ trọng viên gốm giảm theo hàm tuyến tính sau: y = -1,159x + 96,53 với hệ số tương quan R2 = 0,998 Sự có mặt amoni oxalat không ảnh hưởng đến độ bền nhiệt viên gốm, viên có độ bền nhiệt cao, không bị nứt, vỡ nhiệt độ làm việc cao Khi hàm lượng amoni oxalat thay đổi, tỷ số O/U viên gốm ổn định, thay đổi không đáng kể (từ 2,108 đến 2,111) Khi hàm lượng amoni oxalat tăng lên đến 1% mật độ lỗ xốp viên gốm tăng lên từ 21,88 đến 29,13 lỗ xốp/225 µm2 Nhưng hàm lượng amoni oxalat lớn 1% mật độ lỗ xốp lại giảm Tuy nhiên, dải phân bố kích thước lỗ xốp tăng lên đồng theo hàm lượng amoni oxalat, từ 0,5 đến µm Khi hàm lượng amoni oxalat tăng lên từ 0% đến 2% kích thước hạt trung bình viên gốm giảm từ 14,6 µm xuống 10,7 µm 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Trọng Hùng cộng (2012), Nghiên cứu chế tạo bột gốm UO2 theo đường kết tủa amoni uranyl carbonat (AUC) từ dung dịch uranyl florua, BCKH Nguyễn Đức Kim cộng (2000), Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo viên gốm UO2, BCKH Nguyễn Đức Kim cộng (2001), Nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo viên gốm UO2 phòng thí nghệm, BCKH Đặng Ngọc Thắng cộng (2010), Nghiên cứu chế tạo bột gốm UO2 từ bột ADU thu sau trình chuyển hóa UO2F2, BCKH Nguyễn Văn Tùng, Nguyễn Thanh Thủy, Nguyễn Trọng Hùng, Đào Trường Giang “ Nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng chất tạo lỗ xốp amoni oxalat đến kích thước phân bố lỗ xốp viên gốm nhiên liệu”, Hội nghị Khoa học công nghệ hạt nhân cán trẻ ngành Năng lượng nguyên tử Việt Nam lần thứ 2, năm 2012, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh American Society for Testing and Materials (2009), ASTM standards on nuclear, solar, and geothermal energy, Vol 12.01.09, Nuclear energy Balakrishna P., Asnani C K (1999), “Uranium Dioxide Powder Preparation, Pressing, and Sintering for optimum Yield”, Nuclear Technology, Vol 127, pp 375 – 381 Belle J (1961), “Uranium Dioxide: Properties and Nuclear Applications”, Naval Reactors, Division of Reactor Development United States AEC Burke J E and Rosolowski J H (1975), “Theory of the Dependence of Densification on Grain Growth during Intermediate-Stage Sintering”, Jour Am Ceram Soc Vol 58, pp 177 - 182 50 10 Chang Young Joung, et al (2008), “Fabrication method for UO2 pellets with large grains or a single grain by sintering in air”, Journal of Nuclear Materials, 375, pp.209–212 11 Coble R L and Burke J E (1961), “Sintering in Ceramics”, Jour Appl Phys Vol 32, pp 787 - 792 12 Gupta C K (1989), “Materials in Nuclear Energy Applications”, CRC, Inc., Boca Raton, Florida, Vol 1, pp.63 – 85, 203 – 214 13 Kaufmann A R (1961), “Nuclear Reactor Fuel Elements - Metallurgy and Fabrication”, United States AEC, pp.194 – 228 14 Kun Woo Song, et al (1994), “Pore growth in sintered UO2”, Journal of Nuclear Materials, 209, pp.263-269 15 Kun Woo Song, et al (2000), “Reduction of the open porosity of UO2 pellets through pore structure control”, Journal of Nuclear Materials, 279, pp.253-258 16 Onoda G (1995), 97th Annual Mtg American Ceramics Soc., Cincinnati, Ohio 17 Radford K.C and Pope J.M (1977), “Controlled porosity reactor fuel”, Journal of Nuclear Materials, 64, pp.289–299 18 Robert B Holden (1967), “Ceramic Fuel Elements”, United Nuclear Corporation New Haven, Connecticut - USA, pp 24-26 19 Patro J.B., Sridharan A.K., Katiyar N.P.S., Sampath M., Rajendran R., Sinha K.K., Kondal Rao N (1982), “UO2-fuels - qualitative approach for characterization”, Journal of Nuclear Materials, 106, pp 81-86 20 Timmermans W., Van Heck-Hennen A., Gorce F and De Batist R (1978), “Sintering characterization of UO2 powders”, Journal of Nuclear Materials, 71, pp 256-267 21 Yang Xiao-dong, Gao Jia-cheng, Wang Yong, Chang Xin (2008), “Lowtemperature sintering process for UO2 pellets in partially-oxidative atmosphere” Trans Nonferrous Met Soc China 18, pp 171-177 51 22 Yato, et al (1989), “Method of controlling the crystal grain size of uranium dioxide pellet”, United States Patent, patent number 4873031 52 PHỤ LỤC Kết đo diện tích bề mặt riêng bột UO2 53 Bảng 8: Hệ số chuyển đổi áp dụng cho nguyên tố tạp chất tính toán tỷ số O/U theo tiêu chuẩn ASTM C 1430 – 07 54 [...]... to l xp khỏc nhau, trong ú cú amoni oxalat n mt s c tớnh ca viờn gm nhiờn liu UO2 Kt qu cho thy khi hm lng cht to l xp tng thỡ t trng viờn gm gim i vi amoni oxalat thỡ t trng viờn gm gim khỏ nhanh khi hm lng tng (gim n 8% vi hm lng amoni oxalat l 2,5%) (hỡnh 13) Cỏc kt qu nghiờn cu cng ch ra s phõn b kớch thc l xp trong viờn gm i vi cỏc cht to l xp khỏc nhau i vi amoni oxalat kớch thc l xp ch yu t 20... kt: 1720C Thi gian thiờu kt: 6 gi Mụi trng thiờu kt: Hn hp khớ H2/N2 t l th tớch 3/1 b Cỏc thao tỏc Trn bt: Bt UO2 c trn vi amoni oxalat theo cỏc t l amoni oxalat khỏc nhau (t 0,1% n 2% theo khi lng) Cỏch trn: amoni oxalat c trn k vi tng lng nh bt UO2 n ht Vic trn phi m bo amoni oxalat phõn b u trong bt nguyờn liu ẫp viờn: Khuụn ộp v chy ộp c bụi trn bng hn hp km stearat hũa tan trong axeton Cõn khong... hn ch nhng nú ó m ra c nh hng nghiờn cu cho lnh vc ny Lun vn Nghiờn cu nh hng ca cht to l xp amoni oxalat n mt s c tớnh ca viờn gm urani dioxit tip tc ỏnh giỏ hon thin hn v nh hng ca cht to l xp n cỏc c tớnh ca viờn gm UO2 19 Chng 2: THC NGHIM V CC PHNG PHP NGHIấN CU 2.1 Húa cht, thit b 2.1.1 Húa cht Bt AUC (amoni uranyl cacbonat): (NH4)4UO2(CO3)3 c s dng trong quỏ trỡnh nghiờn cu ch to viờn nhiờn liu... cng ó ch ra nh hng ca hm lng cht to l xp n kớch thc ht UO2 Khi hm lng amoni oxalat tng thỡ kớch thc ht UO2 gim (t Kớch thc ht (m) 18m xung 12 m) (hỡnh 15) Hm lng cht to l xp (%) Hỡnh 15: Kớch thc ht UO2 khi cú mt cht to l xp Ti Vit Nam, vin Cụng ngh x him l n v nghiờn cu duy nht thc hin cỏc ti nghiờn cu v cụng ngh ch to viờn gm urani dioxit Cỏc ti liu t 18 [1-5] ch yu i sõu vo lnh vc nghiờn cu cụng ngh... Vit Nam Din tớch b mt riờng SBET: Din tớch b mt riờng ca bt UO2 c xỏc nh theo phng phỏp BET (hp ph nit lng) trờn mỏy COUNTER SA 3100 ti Vin Cụng ngh X him Phõn tớch nhit: Phõn tớch nhit ca bt AUC v amoni oxalat c xỏc nh trờn thit b STA 409 PC ti Khoa húa hc, Trng i hc S phm H Ni Phõn b kớch thc ht: Phõn b kớch thc ht c xỏc nh bng phng phỏp tỏn x lazer trờn thit b Horiba LA-950 ti Vin Cụng ngh x him... cụn ca khuụn cn nh hn gión n ngang ca viờn ộp 6 5 5 .45 40 Gión n ng kớnh, % 5 5.2 5.2 0 15 0 5 1 5 5 05 Trục trung tâm viên ép 5.3 0 5 2 0 5 15 5 5.0 0 1 5 Trc trung tõm viờn ộp 75 Giãn nở đường kính, % 5 5 5.2 5.3 6 5.2 5 75 5.2 0 5.3 6 5.3 40 5 45 5 5.5 viờn ộp BánBỏn kínhkớnh viên ép Lc MPa Lực ép,ộp, MPa Hỡnh 4: Gión n ng kớnh viờn UO2 theo lc ộp trong cỏc khuụn khỏc nhau Hỡnh 3: Phõn b t trng ... Trn bt: Bt UO2 c trn vi amoni oxalat theo cỏc t l amoni oxalat khỏc (t 0,1% n 2% theo lng) Cỏch trn: amoni oxalat c trn k vi tng lng nh bt UO2 n ht Vic trn phi m bo amoni oxalat phõn b u bt nguyờn... hy nhit ca amoni oxalat Gin phõn tớch nhit ca amoni oxalat c ch hỡnh 25 33 Hỡnh 25: Gin phõn tớch nhit ca amoni oxalat T gin phõn tớch nhit ta cú th thy, t 90 - 101oC , amoni oxalat bt u... lng amoni oxalat n co ngút ca viờn gm UO2 36 3.3.2 nh hng ca hm lng amoni oxalat n t trng viờn gm 37 UO2 3.4 nh hng ca hm lng amoni oxalat n t s O/U ca viờn gm UO2 38 3.5 nh hng ca hm lng amoni