نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد و چرخه سوخت هستهای، دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، صندوق پستی: 4413-15875، تهران-ایران
2 پژوهشکدهی چرخه سوخت هستهای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران-ایران
چکیده
با توجه به محدود بودن ذخایر اورانیم و مزایای سوختهای توریمی نسبت به سوختهای اورانیمی، توسعه چرخه سوخت توریم در کشورهای مختلف ازجمله ایران مورد توجه قرار گرفته است. یکی از انواع سوختهای توریمی مورد استفاده در راکتورهای هستهای، سوخت مخلوط دیاکسید اورانیم- توریم است. نوع روش سنتز پودر، نکتهای کلیدی در کارایی بهتر و بهینهی این سوخت در راکتور است. هدف اصلی این مطالعه، ساخت مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم با ترکیب درصد وزنی 30% تا 70% 2O(Th-U) بود. با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی اثر چهار پارامتر غلظت، زمان، درصد اولیه نیترات اورانیم- توریم در محلول و دما بررسی شد. نانوذرات سنتزشده با آنالیزهای XRD،BET ،EDS و SEM مشخصهیابی شدند. در بهترین شرایط نمونهی پودری با خصوصیت (15/33% تا 85/66% 2O(Th-U)) بهدست آمد. نمونه بهینه دارای ذراتی با اندازه nm 25/13 و خلوص 100% بود که نشاندهنده کارایی بالای سیال فوقبحرانی برای تولید نانوذرات است. نتایج نشان داد که روش هیدروترمال فوقبحرانی عملکرد مطلوبی جهت تولید مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم دارد.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Synthesis of Uranium-Thorium dioxide nano powder using supercritical hydrothermal method
نویسندگان [English]
- A. H. Chenari 1
- S.J. Ahmadi 2
- F. Zahakifar 2
1 Energy Engineering and Physics Department, Amirkabir University of Technology, P.O. Box: 15875-4413, Tehran, Iran
2 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 11365-8486, Tehran-Iran
چکیده [English]
Due to the limited uranium reserves and advantages of thorium fuels over uranium fuels, the development of the thorium fuel cycle in various countries including Iran, has been considered significantly. One type of thorium fuels used in nuclear reactors is a mixture of uranium dioxide and thorium. The type of powder synthesis method is a key point in improving the efficiency of this fuel in the reactor. The main objective of the present study was to achieve mixed nanoparticles of 30-70% (Th-U)O2. The effect of four parameters including concentration, time, initial percentage of uranium-thorium nitrate in solution, and temperature was studied using Taguchi's experimental design. The synthesized nanoparticles were characterized by XRD, BET, EDS, and SEM analyses. The results showed that at the best conditions, the nanoparticles were synthesized with a weight percentage of 32.28 and 67.72%, a particle size of 13.25 nm, high purity, and high surface area. Also, the results showed that the supercritical hydrothermal method has performed well for mixed nanoparticles of 30-70% (Th-U)O2 production.
کلیدواژهها [English]
- Thorium fuel
- Supercritical hydrothermal
- Homogeneous
- Nano powder