烧结气氛对MOX燃料芯块性能的影响

TL352.21; 铀钚混合氧化物(Mixed Oxide,MOX)燃料主要应用于快堆(Fast Reactor,FBR)和压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR),也有少量应用于沸水堆(Boiling Water Reactor,BWR),MOX燃料元件制造是"核燃料闭式循环"的重要环节.将混合均匀的铀钚氧化物粉末烧结成满足性能要求的燃料芯块是MOX燃料制造的关键工艺环节,烧结温度、保温时间及烧结气氛是影响烧结芯块致密性、氧金属比和微观结构等芯块性能指标的关键因素.针对采用机械混合法处理的二氧化铀和二氧化钚混合粉末经压制成型后得到的生坯开展烧结实验,实验中将同一处理工艺得到的同一批生坯在1700℃高温烧结炉中烧制6 h,然后缓慢还原至室温,用金相显微镜对MOX烧结芯块样品的微观结构进行分析,结果表明:在烧结温度和保温时间保持不变的基础上,随着烧结气氛中水含量的增高,芯块的致密性和氧金属比(O/M)比值增加.当烧结气氛中水含量增大到一定比例时,芯块的微观组织中的微裂纹和相分离现象逐渐消失;当烧结气氛中水含量大于1600 ppm时,得到的烧结芯块组织均匀,没有微裂纹,芯块性能指标符合快堆MOX燃料芯块技术要求.