氘化铀的受热分解及低氧低湿条件下的氧化特性研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jjsubin
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由于其独特的物理性能,氘化铀在国防与和平利用核能中都具有重要作用,但其极易氧化燃烧、易受热分解,使用和贮存都受到一定限制。本文系统研究了氘化铀的氧化和受热分解过程,综合分析了低氧低湿存储对其分解过程、质量变化、氧化活性和自燃温度的影响。利用热脱附法分析了UD3的分解过程。研究发现:极端高真空条件下,在20~153℃的温度范围内,出现第一个放氘峰;分解温度达到155℃时,出现第二个放氘峰;分解温度达到167℃时,出现第三个放氘峰。室温下,新制备的UD3与D2中微量的H20和O2反应,在其表面生成保护膜抑制D2在温度低于150℃时的析出。根据锌与UD3的特性,建立用于定量分析样品中UD3的质量百分数的PVT法,提高了分析的效率。研究发现:锌在550℃与脱氘化铀发生合金化,生成疏松多孔的铀锌中间合金,阻止在降温过程铀与氘气发生合成反应。利用质量变化曲线和量热法系统研究低湿低氧环境下新制备的UD3的质量、化学组成以及氧化活性的变化。研究发现:室温下,在低氧低湿环境中新制备的UD3吸附微量的H2O和O2在其表面生成以UO2为主极薄的保护膜,降低了UD3的氧化活性。在低氧低湿环境环境中,UD3的质量先迅速增加,达到一定程度后,质量增加速率显著降低。利用量热法研究了在低氧低湿存储不同时间的UD3的氧化过程。研究发现:在室温条件下,新制备的UD3在空气中未产生自燃现象,仅有表面极少量UD3被氧化生成以UO2为主的致密保护膜,抑制了其继续氧化。在低氧低湿环境储存,UD3粉表面生成氧化膜,其在空气中的自燃温度约为160~170℃;随着储存时间延长,UD3粉表面的氧化膜继续氧化,氧化膜特性改变,其在空气中的自燃温度约为145~150℃。利用XRD和激光拉曼检测发现,在反应温度低于170℃时,UD3与空气的氧化产物是UO2、U3O7、 U4O9和U3O8,其中U3O8含量相对较少。
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