Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Amiri
محمد امیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Mokhtari karchegani
زهرا مختاری کرچگانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Codification of Technical Knowledge and Production of Gadolinium Fuel Pellet for WWER-1000 Reactor
Lack of uranium resources in the earth and increasing consumption of this precious substance, make it essential to search for the optimal use of it. In this regard, to extend the fuel cycle and control the excess reactivity of the reactor of alternative fuels such as gadolinium fuel is used. The project aims is to produce ceramic UO 2 -Gd 2 O 3 fuel pellets as an alternative fuel for the reactor fuel. In this regard, the UO 2 powder produced by the AUC method was chosen and because of the only difference between the building of the UO 2 -Gd 2 O 3 fuel pellets with conventional fuel is in the preparation of the initial powder, so the UO 2 powder preparation phase along with 8% weight of gadolinium oxide on the basis of experiments designed with three multi-step method of mixing, milling and granulation was performed. At this stage, the uniform distribution of gadolinium oxide into uranium dioxide powder was considered and the most desirable results for powder prepared by mixing a multi-stage procedure along with 2 hours of milling was obtained. After preparing the powder, to optimize table pressing conditions during the production of raw table, two methods of presses at constant pressure and fixed raw density were studied, that the results of both methods showed that the different press conditions had not much difference on the specifications pellets, and the continuation of the project to press density between 53-54% of theoretical density was done. Produced raw tablets to achieve a final density were sintered in a furnace with heat cycle and different atmosphere, and parameters heating rate, retention time at 1700 and also furnace atmosphere was evaluated at this stage of the process ang at the end of this stage, heating rate of 3 degrees per minute and 4 hours residence time in reducing atmosphere to achieve desired table was selected from physical properties and high density view. At the end, with the production of the gadolinium fuel pellets under optimum conditions at every stage, fuel pellets with 9.927 grams per cubic centimeter density (91% theoretical density) were obtained that according to the existing evidence of this amount is approved. Key words: Fuel pellet, Uranium dioxide, Gadolinium powder and reactor WWER-1000.
با توجه به کمبود منابع اورانیوم در کره زمین و مصرف روز افزون بشر از این ماده گران‌بها، بررسی برای استفاده بهینه از اورانیوم ضروری است. در این راستا برای طولانی کردن چرخه سوخت و کنترل راکتیویته مازاد راکتور از سوخت‌های جایگزین نظیر سوخت گادولینیوم‌دار استفاده می‌شود. هدف این پروژه تولید قرص‌های سوخت سرامیکی UO 2 -Gd 2 O 3 به عنوان سوخت جایگزین برای سوخت راکتور WWER-1000 بوشهر است. در همین راستا پودر UO 2 تولید شده از روش AUC انتخاب شد و به دلیل اینکه تنها تفاوت اصلی ساخت قرص سوخت UO 2 -Gd 2 O 3 با سوخت متعارف در مرحله آماده‌سازی پودر اولیه است، پس مرحله آماده‌سازی پودر UO 2 به همراه هشت درصد وزنی اکسید گادولینیوم بر مبنای آزمایش‌های طراحی شده با سه روش اختلاط چند مرحله‌ای، آسیاب کردن و گرانولاسیون انجام شد. در این مرحله توزیع یکنواخت اکسید گادولینیوم درون پودر دی اکسید اورانیوم مد نظر قرار داده شد و مطلوب‌ترین نتایج برای پودر آماده شده از روش اختلاط چند مرحله‌ای به همراه دو ساعت آسیاب به دست آمد. پس از آماده‌سازی پودر برای بهینه‌سازی شرایط پرس در هنگام تولید قرص خام دو روش پرس در فشار ثابت و پرس با دانسیته خام ثابت مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاصل از هر دو روش نشان داد که تفاوت چندانی شرایط مختلف پرس بر روی مشخصات قرص سوخت ندارد و ادامه روند پروژه با در نظر گرفتن پرس با دانسیته خام ثابت بین ??–?? درصد دانسیته تئوری انجام شد. قرص‌های خام تولید شده برای رسیدن به دانسیته نهایی در کوره سینترینگ با سیکل حرارتی و اتمسفر متفاوت قرار داده شدند و پارامترهای نرخ گرمایش، زمان ماند در ???? درجه سانتی‌گراد و همچنین اتمسفر کوره در این مرحله از فرآیند مورد بررسی قرار گرفت و در پایان این مرحله نرخ گرمایش ? درجه بر دقیقه و زمان ماند ? ساعت در اتمسفر احیایی برای حصول قرص مطلوب از نظر مشخصات فیزیکی و دانسیته بالا انتخاب گردید. در پایان با تولید قرص سوخت گادولینیوم‌دار تحت شرایط بهینه در هر مرحله تولید قرص سوخت (آماده سازی پودر به روش آسیاب و سینترینگ در اتمسفر احیایی با نرخ گرمایش? درجه بر دقیقه و زمان ماند ? ساعت) با چگالی ???/? گرم بر سانتی‌متر مکعب (?? درصد دانسیته تئوری) به دست آمد که با توجه به نمونه‌های تجاری این مقدار مورد تایید می‌باشد و مشاهدت کامل دارد. کلمات کلیدی: قرص سوخت، دی اکسید اورانیوم، پودر گادولینیوم و راکتور WWER-1000.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی