Skip to main content
SUPERVISOR
سید جواد احمدی (استاد راهنما) سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Najafi
محسن نجفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Characterization of (Th,U)O2 fuel pellets made by impregnation technique
Humans looking for affordable energies and sufficient alternative for fossil fuels for decades. Growing need for energy, produce more electrical energy, traort and many other needs that all of them are associated to electrical energy, forced human to develop nuclear energy as more as possible. Scientist’s estimation of extractable uranium from mines around the world shows that these resources of uranium are being depleted rapidly. One of these fuels, which exists much more than uranium around the world, is thorium. In this work, production methods of thorium- uranium pellet have been investigated and this fuel has been produced for first time in IRAN. In this work, production method is powdery and addition of uranium has been done by saturation method. This method, because of using uranium 233 (is hazardous) has been presented under harsh condition. Saturation method has been done by using uranium nitrate solution. Then the pellets were placed in reducing furnace for final sintering. Effect of various additives in the pellets, exerting pressure in raw pellets and residence time of pellets in furnace, are the cases that have been studied. XRF, XRD, ICP, BET and density test have been done on powder and final produced pellet and results have been compared with other researches. The pellet with dextrin was destruction during impregnation. The pellets with PEG showed good results in impregnation technique. The final density of the pellet was in the range of 90–95% of the theoretical density. Uranium concentrations in the pellet after impregnation obtained around 8% in ICP test and uranium titration. The characterization of the sintered pellets was made by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM). The grain structure of pellet with MgO was uniform with suitable porosity. The pellet with PEG polymer showed uniform morphology with microscopy fracture. Keywords : Uranium, Thorium, Saturation, Pellet, Uranium nitrate, Nuclear energy, Fuel cycle.
ده‌ها سال است که بشر به دنبال انرژی‌های ارزان‌قیمت و جایگزین مناسب برای سوخت‌های فسیلی می‌گردد. نیاز روزافزون به انرژی، تولید بیش‌ازپیش انرژی الکتریکی، حمل‌ونقل و هزاران نیاز دیگر که همگی وابسته به انرژی الکتریکی هستند، بشر را بر آن داشت تا انرژی اتمی را همه‌ساله بیش‌ازپیش گسترش دهد. تخمین دانشمندان از میزان اورانیوم قابل‌استخراج از معادن سراسر دنیا نشان از آن دارد که این میزان به‌سرعت در حال اتمام است. یکی از این موادی که به نسبت اورانیوم به میزان بسیار بیشتری در سراسر کره خاکی گسترده شده، توریم است. در این پروژه روش‌های تولید قرص توریم-اورانیوم بررسی گردیده است. قرص توریم در این پروژه با روش متالورژی پودر تولید می شود و اورانیوم با روش اشباع سازی به آن اضافه می گردد. توریم یک ماده زایا [1] است و باید در کنار آن از ماده ای شکافت پذیر [2] استفاده شود. از اورانیوم 233 در کنار توریم در چرخه سوخت بسته به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده می شود. از آنجاییکه همراه اورانیوم 233 ، اورانیوم 232 نیز به مقدار قابل توجهی وجود دارد، و این ماده ساتع کننده قوی گاما است، این فرآیند باید در حفاظ های مخصوص و با هزینه ی هنگفت انجام شود. با روش اشباع سازی می شود هزینه را کاهش داد. در این روش نیمی از مسیر ساخت بدون نیاز به حفاظ انجام می شود. تولید قرص‌های توریمی برای اولین بار است که در سازمان انرژی اتمی ایران آغاز گردیده است. در فرایند اشباع سازی قرص‌های خام متخلخل توریم اکسید با چگالی کم در شرایط غیر حفاظ دار ساخته می‌شوند. سپس تحت شرایط حفاظ دار در محلول 1.5 مولار اورانیل نیترات اشباع شده و برای خشک شدن در دمای 500 درجه قرار گرفته و در نهایت برای تولید قرص چگال در 1700 درجه تف جوشی می گردند. در این پروژه میزان چگال شدن قرص توریم-اورانیوم و همچنین غلظت محلول نیترات اورانیل مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثیر افزودنی‌های مختلف در قرص و همچنین زمان ماند قرص در کوره از دیگر مواردی هستند که در این پروژه مورد بررسی قرارگرفته‌اند. افزودنی ها در پودر اکسید توریم شامل دکسترین، پلی اتیلن گلیکل و اکسید منیزیم بودند. آزمون‌های متعددی بروی پودر و قرص نهایی انجام‌شده است. قرص هایی که شامل افزودنی دکسترین بودند پس از قرار گرفتن در محلول از بین رفته و تخریب شدند و قرص های ساخته شده با پودر دارای افزودنی پلی اتیلن گلیکول استحکام خوبی را نشان دادند. با آزمون های انجام شده مشخص شد که برای این قرص ها چگالی 98/94% تئوری و درصد وزنی اورانیوم 8% به دست آمد. برای اطمینان از نتایج مربوط به آزمون طیف پلاسمای جفت شده ی القایی [3] ، آزمون تیتراسیون نیز به روی قرص های نهایی انجام شده و در آن آزمون نیز میزان اورانیوم 6/8% به دست آمد همچنین آزمون سطح سنجی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی برای مشخص شدن ساختار قرص، انجام شد. قرص های شامل پلیمر به‌عنوان چسباننده، دارای ترک‌های میکروسکوپی بودند. قرص های بدون افزودنی دارای سطحی یکدست و همگن بودند و قرص های همراه با اکسید منیزیم به صورت میانگین تشکیل دانه هایی به اندازه 43/1 میکرومتر و به صورت همگن دادند. کلمات کلیدی: اورانیوم، توریم، اشباع سازی، قرص، اورانیل نیترات، انرژی هسته‌ای، چرخه سوخت [1] Fertile [2] Fissile [3] ICP(iiration iiration pelasma)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی