Title screen

[References: 10 tit.]

The article discusses the process of plasma chemical synthesis of uranium-thorium oxide powders for a new generation dispersion nuclear fuel. In the course of research, the combustion parameters of the precursors were calculated. Precursors were water-organic nitrate solutions based on uranyl nitrate and thorium nitrate (fissile components), as well as magnesium nitrate (matrix material). The organic component of the solutions was acetone due to the sufficiently high calorific value and good mutual solubility. In the course of thermodynamic calculations, the optimal modes of processing of the water-organic nitrate solutions in low-temperature plasma were determined. These modes ensured the synthesis of oxide powders of the necessary stoichiometry without impurities of unoxidized carbon (soot). Experiments to obtain the samples of powders were carried out with the model solutions in which uranyl and thorium nitrates were replaced by neodymium and cerium ones, which are in the same group of the periodic table. The synthesis was carried out with the use of a plasma chemicalunit based on a high frequency torch plasmatron. The synthesized powders were subjected to a number of analyzes including electron microscopy, particle size analysis, X-ray phase analysis and BET analysis. The results showed that the powders can be classified as nanosized.

В статье рассмотрен процесс плазмохимического синтеза уран-ториевых оксидных порошков для топлива нового поколения - дисперсионного ядерного топлива. В процессе исследований проводился расчет показателей горения исходных прекурсоров. Прекурсорами выступали водно-органические нитратные растворы, основу которых составляли нитраты уранила и тория (делящиеся компоненты), а также нитрат магния (материал матрицы). Органическим компонентом растворов выступал ацетон ввиду достаточно высокого значения теплотворной способности и хорошей взаимной растворимости. В ходе термодинамических расчетов были определены оптимальные режимы переработки исходных водно-органических нитратных растворов в низкотемпературной воздушной плазме. Данные режимы обеспечивают синтез топливных композиций необходимой стехиометрии без побочных примесей неокисленного углерода (сажи). Экспериментальные исследования по получению опытных партий порошков проведены на модельных смесях, в которых нитраты уранила и тория заменены на нитраты неодима и церия, которые находятся с ними в одной группе периодической таблицы. Процесс синтеза производился с использованием плазмохимического стенда, основу которого составлял высокочастотный плазмотрон факельного типа. Синтезированные порошки оксидных композиций подвергались ряду анализов, включая электронную микроскопию, гранулометрический анализ, рентгенофазовый анализ и БЭТ-анализ. Результаты анализов показали, что полученные порошки можно отнести к классу наноразмерных.