Phase analysis of simulated nuclear fuel debris synthesized using UO2, Zr, and stainless steel and leaching behavior of the fission products and matrix elements
Phase analysis of simulated nuclear fuel debris synthesized using UO2, Zr, and stainless steel and leaching behavior of the fission products and matrix elements
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使用 UO2、Zr 和不锈钢合成的模拟核燃料碎片的相分析以及裂变产物和基体元素的浸出行为
DOI：
10.1016/j.net.2022.12.017
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发表时间：
2023
影响因子：
2.7
通讯作者：
Watanabe Masayuki
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tonna Ryutaro;Sasaki Takayuki;Kodama Yuji;Kobayashi Taishi;Akiyama Daisuke;Kirishima Akira;Sato Nobuaki;Kumagai Yuta;Kusaka Ryoji;Watanabe Masayuki
模拟碎屑是由UO2、Zr和不锈钢以及在惰性或氧化条件下的热处理方法合成的。在惰性条件下，1473℃下合成的碎屑的主要U固相为UO2，而1873℃下生成的是(U，Zr)O2固溶体。在氧化条件下，1473℃时形成U3O8和(Fe，Cr)UO4相的混合物，而1873℃下形成(U，Zr)O2+x固溶体。用两种方法评价了模拟碎屑中裂变产物的浸出行为：辐照方法通过中子辐照产生裂变产物；掺杂法在碎石中掺杂微量非放射性元素。铀的溶解行为取决于碎屑和浸泡水溶液的性质。无论主固相是什么，Cs、Sr和Ba都会被淋出。高价Eu和Ru离子的浸出受到抑制，可能是由于它们与模拟碎片的铀化合物发生固溶反应或并入其中。
Simulated debris was synthesized using UO2, Zr, and stainless steel and a heat treatment method under inert or oxidizing conditions. The primary U solid phase of the debris synthesized at 1473 K under inert conditions was UO2, whereas a (U, Zr)O2solid solution formed at 1873 K. Under oxidizing conditions, a mixture of U3O8and (Fe, Cr)UO4phases formed at 1473 K, whereas a (U, Zr)O2+xsolid solution formed at 1873 K. The leaching behavior of the fission products from the simulated debris was evaluated using two methods: the irradiation method, for which fission products were produced via neutron irradiation, and the doping method, for which trace amounts of non-radioactive elements were doped into the debris. The dissolution behavior of U depended on the properties of the debris and aqueous solution for immersion. Cs, Sr, and Ba leached out regardless of the primary solid phases. The leaching of high-valence Eu and Ru ions was suppressed, possibly owing to their solid-solution reaction with or incorporation into the uranium compounds of the simulated debris.
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