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高温气冷堆燃料颗粒SiC包覆层性质研究被引量：3: 2012年; 高温气冷堆(HTGR)燃料颗粒中的SiC包覆层是阻挡裂变产物释放最为关键的一层。本文采用XRD、Raman光谱以及SEM等方法对不同温度下在大内径喷射流化床内通过化学气相沉积法制备的燃料颗粒SiC包覆层进行微观结构分析,研究SiC包覆层在不同制备条件下的微观结构、成分以及密度变化的影响因素。结果发现,在实验设定的MTS(三氯硅烷)浓度范围内,在1 520～1 600℃之间均可制备出C、Si等杂质不明显的β-SiC包覆层,密度略有差异。通过微观结构分析发现,SiC包覆层密度的变小主要是由包覆层内微孔引起,且此微孔在包覆层内呈线性分布,同时基本位于某一相同的沉积表面,因此,微孔的生成与颗粒流化状态密切相关。可见,改善流化质量应是下一步工艺改进的主要方向。; 刘马林刘兵邵友林房超; 关键词：高温气冷堆

1400℃空气条件下SiC包覆层氧化机理分析被引量：3: 2012年; 在工业规模大内径喷射流化床内通过化学气相沉积法制备包覆燃料颗粒SiC包覆层,进行反应堆空气进入(AI)模拟工况1400℃氛围下3.5 h高温氧化实验,并采用高分辨扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对SiC材料氧化前后表面及断面进行表征分析。结果表明,开始时SiC包覆层微米级的SiC细小晶体结构非常清晰,在高温时SiC细小晶体结构逐渐被氧化形成玻璃状光滑的Si氧化物,该玻璃状氧化物会阻止氧的扩散渗入,保护SiC包覆层以避免进一步氧化。由于SiC和Si的氧化物的膨胀系数和弹性模量不同,两者间存在层错应力,且Si的氧化物晶体化会导致氧化层体积变化,从而逐渐形成斑点状裂纹。随温度升高,氧又渗入裂纹的界面继续氧化,并且把形成的氧化层逐层剥离掉。SiC包覆层断面的分析表明,氧化层只有1μm左右,说明氧气的扩散和氧化过程非常缓慢。断面SEM分析发现,Si的氧化层和SiC包覆层之间有气孔存在并呈线性分布。EDS分析表明,剥离氧化层后的包覆层Si和C原子比不变,应具有同样的阻挡裂变气体的功能。; 刘马林刘兵邵友林牛小平; 关键词：包覆燃料颗粒

UO2核芯还原炉设计模拟研究: 2011年; 以N-S方程和k-ε湍流模型为基础,针对UO2核芯颗粒制备过程中的焙烧还原炉设备,采用计算流体力学方法模拟考察了南非和国内正在使用的两种还原炉体设计及入流速度对内部流场的影响。从模拟结果中可发现,两种炉体设计均无法实现气流在轴向上的均匀分布,而是呈现出炉体顶部气量大、底部气量小的分布状态,这是导致颗粒还原不均匀的原因之一,且这种不均匀性随气速增加变化不大。在分析轴向压力变化影响径向气流分布的基础上对还原炉体进行了改进,提出了一种新型设计,模拟结果证实改进后的炉体设计能够实现径向气流在轴向上更为均匀的分布,因而可推定该新型炉体设计可使炉内不同轴向高度处的颗粒还原更加均匀。; 刘马林刘业飞郭文利梁彤祥; 关键词：计算流体力学还原炉

焙烧装置的研制: 2020年; 高温气冷堆核电示范工程燃料元件生产线是国家重大专项之一,也是世界首条工业化规模高温气冷堆核燃料元件生产线。焙烧工艺是制备UO2核心关键工艺之一,工作温度为500℃左右。高温气冷堆核燃料元件实验线焙烧工艺使用原型设备焙烧还原一体装置,可实现高温气冷堆核燃料元件焙烧球和还原球的制备。该设备操作周期长、产量低、产品合格率低、冷却速度慢、气体分配均匀性差,不适合被烧球的工业化生产。为满足工业化高温气冷堆核燃料元件生产需求,需要研制一台适合于工业化规模的生产的焙烧装置。经过设计、安装、调试和生产运行,新设计焙烧装置各项参数和性能达到了设计要求,可以制备出合格的产品。该设备操作简单,满足了高温气冷堆核电示范工程核燃料元件生产线工业化生产的要求,填补了高温气冷堆核燃料元件焙烧工艺工业化处理设备的空白。; 宋飞飞刘马林牛小平宋君武程福林刘兵; 关键词：焙烧工艺均匀性

UO_2核芯制备过程中分散滴球喷嘴内流动均匀性模拟研究被引量：3: 2013年; 运用计算流体动力学(CFD)方法模拟了UO2核芯颗粒制备过程中分散滴球步骤涉及的喷嘴腔体内部流场,特别对每个喷头出口的流量通量均匀性进行分析研究。系统考察实际生产过程中可能影响喷头流量通量均匀性的4种可能性因素:入流方向、喷孔的分布位置、喷孔的水平度和喷孔的大小。从模拟结果中可以发现,喷孔的大小是相对最关键因素,是导致颗粒尺寸不均匀的主要原因之一,在实际生产制作中要尤其关注喷头孔径的加工尺寸。流动方程理论验证了上述模拟结果的正确性。; 刘马林郝少昌刘兵邓长生; 关键词：计算流体力学颗粒尺寸

化工流化床技术在铀燃料循环工业中的应用被引量：9: 2013年; 阐述了化工流化床技术在铀燃料循环工业各个过程中的具体应用,包括铀矿石浸析、铀化学转化、铀同位素富集、水堆燃料元件制备、高温气冷堆燃料元件制造、乏燃料后处理、铀燃料工业三废处理以及新型流化床核反应堆概念设计等过程。概述了各种应用流化床的类型和构造,结合具体应用过程评价了各种流化床的设计特性和优缺点,展望了流化床技术在铀燃料循环工业中的未来发展方向和广阔应用前景。指出必须结合我国核电快速发展的新趋势和新要求,加大针对铀燃料工业中的流化床应用技术研究,特别是气固流化床的基础研究工作。; 刘马林; 关键词：流化床燃料元件水堆高温气冷堆

低温炭化装置研制被引量：1: 2020年; 高温气冷堆核电示范工程燃料元件生产线是国家重大专项之一,也是世界首条工业化规模高温气冷堆核燃料元件生产线。低温炭化工艺是球形燃料元件裂解酚醛树脂的关键工艺之一,工作温度为800℃左右。高温气冷堆核燃料元件实验线低温炭化工艺使用原型设备为小规模实验室型电阻加热炉,该设备生产能力低,操作复杂,不适合工业化规模的生产。为满足工业化高温气冷堆核燃料元件生产需求,需要研制一台适合于工业化规模的生产的低温炭化炉。经过设计、安装、调试和生产运行,新设计低温炭化装置各项参数和性能达到了设计要求,可以制备出合格的产品。该设备操作简单,满足了高温气冷堆核电示范工程核燃料元件生产线工业化生产的要求,填补了高温气冷堆核燃料元件低温炭化工艺工业化处理设备的空白。; 宋飞飞刘马林牛小平宋君武程福林刘兵; 关键词：高温加热元件

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国家科技重大专项(ZX06901-013)