【化】 CUSP process (Concentrated Urania Sol Preparation)
濃二氧化鈾溶膠制備過程（Preparation Process of Concentrated Uranium Dioxide Sol）是核燃料化學工程中的關鍵技術，其核心是通過液相反應生成高濃度、高穩定性的二氧化鈾（UO₂）納米顆粒分散體系。該過程包含以下關鍵環節：
前驅體制備
将鈾化合物（如硝酸鈾酰）溶解于去離子水中，通過pH調節（通常使用氨水）引發水解反應生成鈾酰氫氧化物沉澱。該步驟需嚴格控制反應溫度（40-60℃）和攪拌速率，确保均相成核。
溶膠形成
在超聲震蕩或機械剪切作用下，将沉澱物分散于有機介質（如異丙醇或乙二醇），形成穩定膠體。此階段涉及zeta電位調控（一般需維持±30mV以上）以防止顆粒團聚。
濃縮強化
采用真空蒸發或超濾技術提升溶膠固含量，目标濃度通常需達到200-300g UO₂/L。美國核管理委員會技術報告NUREG-0800指出，旋轉蒸發法可在保持粒徑分布（10-50nm）的前提下實現高效濃縮。
表面改性
通過矽烷偶聯劑或磷酸鹽包覆增強溶膠穩定性，該工藝參數在《Journal of Nuclear Materials》中有詳細熱力學建模分析，證明表面修飾可降低奧氏熟化速率達70%。
該工藝需符合IAEA安全标準NS-G-1.4，全程在惰性氣氛手套箱中操作以防止氧化。最終産物需通過XRD驗證晶型純度，并依據ASTM C1430進行流變特性測試。
濃二氧化鈾溶膠制備過程是核燃料制造中的關鍵步驟，主要用于生成高濃度、高穩定性的二氧化鈾溶膠。以下是其核心環節及技術要點：
該過程英文名稱為CUSP process（全稱Concentrated Urania Sol Preparation），專指通過特定化學工藝制備濃縮二氧化鈾溶膠的流程。
原料溶解
以八氧化三鈾（U₃O₈）粉末為原料，采用欠酸溶解工藝，将其溶于硝酸中。此過程中需控制硝酸用量低于标準化學計量比（硝酸根與鈾酰離子比例<2），以降低溶液酸度并提高鈾濃度。反應式為：
$$text{U}_3text{O}_8 + text{HNO}_3 rightarrow text{UO}_2(text{NO}_3)_2 + text{H}_2text{O}$$
煮膠與濃縮
在硝酸鈾酰溶液中加入尿素，通過加熱蒸發濃縮形成膠體。增稠劑的加入可調整溶液粘度，确保後續造粒的穩定性。
溶膠成型
利用振動噴嘴将膠液分散為液滴，通過氨氣區使液滴表面預固化，再進入氨水區完成膠凝反應，最終形成球形凝膠顆粒。
該溶膠主要用于核燃料芯塊制備，其高濃度與均一性直接影響燃料元件的熱導率和輻照性能。
如需完整工藝參數（如溫度、壓力等），可參考文獻。
【别人正在浏覽】