液相烧结大晶粒UO_(2)及其烧结动力学分析

摘要

大晶粒二氧化铀(UO_(2))芯块因具有低辐照肿胀、低裂变气体释放及优异的燃料包壳相互作用效应(PCI),而成为未来先进反应堆关注的候选燃料。本文采用液相烧结工艺制备大晶粒UO_(2)芯块,研究了液相烧结对UO_(2)芯块烧结性能、显微结构和烧结动力学的作用机制和影响规律。结果表明:通过添加金属铀粉形成的液相烧结可明显促进UO_(2)芯块的致密化速度,液相烧结UO_(2)芯块的烧结特征指数为2.937,烧结机理主要为晶界扩散,烧结激活能为103.00 kJ/mol,低于普通UO_(2)芯块的烧结激活能(110.65 kJ/mol);液相烧结UO_(2)芯块晶粒生长指数为2.831,晶粒生长活化能为463.97 kJ/mol,低于普通UO_(2)芯块晶粒生长激活能(510 kJ/mol),加入的金属铀粉形成的液相烧结可促使晶粒长大;添加金属铀粉液相烧结工艺具有不引入非铀杂质元素、加快芯块致密化速度和增大芯块晶粒尺寸的多重作用。