Sol-jel geçişi ile ThO2-(o/o-40) UO3 kaynak mikroküreciklerinin elde edilmesi, (Th,u) O2 peletlerinin hazırlanması ve üretim koşullarının incelenmesi
Production of ThO2-(o/o-40) UO3 sources microspheres via sol-gel transition, preparation of ThO2 pellets and investigation of production conditions
Yazar: HÜSEYİN TEL
Danışman: PROF.DR. MERAL ERAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1997
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering
Dizin: Jeller = Gels ; Mikroküreler = Microspheres ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Uranyum = Uranium

Özet:
İÜ ÖZET SOL-JEL GEÇİŞİ İLE ThO2-(%0-40)UO3 KAYNAK MİKROKÜRECİKLERİNİN ELDE EDİLMESİ, (Th,U)O2 PELETLERİNİN HAZIRLANMASI VE ÜRETİM KOŞULLARININ İNCELENMESİ TEL, Hüseyin Doktora, Nükleer Bilimler (Kimya) Tez Yöneticisi: Prof.Dr.Meral ERAL Mart 1997,108 sayfa Uranyumun dış jelleşme prosesi EGU (External Gelation of Uranium) başlangıçta HTR (High Temperature Reactor) 'ler için yakıt partikülü hazırlama amacıyla geliştirilmişse de, daha sonra UC>2 ve MOX (karışık oksit) yakıtlar için de çekici bulunmuştur. Sol-jel proseslerinin üretim hattında toz olmaması, serbest akışlı partiküllerin proses adımları arasında kolayca transfer edilebilmesi, nispeten düşük sinterleme sıcaklıklarının yeterli olması gibi avantajları vardır. Kanşık yakıtların sol-jel mikrokürecikleri, ağır metallerin birlikte çökmeleri sonucu homojen bir bileşime sahiptir. Bu da sinterleme sırasında kati çözelti oluşumunu kolaylaştırır. Çalışmada sol-jel geçişi kullanılarak, homojen, kolay sinterlenebilir ve yüksek yoğunlukta ThC>2 ve toryum bazlı (Th,U)O2 peletierinin hazırlanması amaçlanmıştır. Dış jellesme prosesi üe ThOa-UOs jel mikrokürecikleri elde etmede, toryumun jellesme özelliği, uranyumun kompleks yapıcı kullanılmaksızın belirli bir orana kadar kullanıhnasını mümkün kılmaktadır. Uranyumu (IV) değerliğine indirmeksizin ve hiçbir kompleks yapıcı madde kullanmaksızm, sadece toryumun jellesme özelliğinden yararlanarak, jelleşmeye uygun dayanıklı Th02-UC>3 kanşık solleri elde etme amacıyla, öncelikle değişik U mol oranlarında % (O, 5, 10, 20, 30, 35 ve 40) toryum ve uranyumun kanşık nitrat çözeltileri hazırlanmıştır. Proseslerde kullanılan kaynak soller, toryum ve uranyumun işitilmiş nitratlı çözeltilerinden başlıyarak, bu çözeltilere herbir uranyum mol oranı için değişik pH set ve nötralizasyon modunda amonyak çözeltisi ilavesi ile pH kontrolü altında kısmen nötralize edilmesi ile hazırlanmıştır. Kaynak sollerden hareketle, çatlama olmaksızın jelleşmeye uygunm ÖZET SOL-JEL GEÇİŞİ İLE ThO2-(%0-40)UO3 KAYNAK MİKROKÜRECİKLERİNİN ELDE EDİLMESİ, (Th,U)02 PELETLERİNİN HAZffiLANMASI VE ÜRETİM KOŞULLARININ İNCELENMESİ TEL, Hüseyin Doktora, Nükleer Bilimler (Kimya) Tez Yöneticisi: Prof.Dr.Meral ERAL Mart 1997, 108 sayfa Uranyumun dış jelleşme prosesi EGU (External Gelation of Uranium) başlangıçta HTR (High Temperature Reactor) 'ler için yakıt partikülü hazırlama amacıyla geüştirilmişse de, daha sonra UO2 ve MOX (karışık oksit) yakıtlar için de çekici bulunmuştur. Sol-jel proseslerinin üretim hatunda toz olmaması, serbest akışlı partiküllerin proses adımları arasında kolayca transfer edilebilmesi, nispeten düşük sinterleme sıcaklıklarının yeterli olması gibi avantajları vardır. Karışık yakıtların sol-jel mikrokürecikleri, ağır metallerin birlikte çökmeleri sonucu homojen bir bileşime sahiptir. Bu da sinterleme sırasında katı çözelti oluşumunu kolaylaştırır. Çalışmada sol-jel geçişi kullanılarak, homojen, kolay sinterlenebilir ve yüksek yoğunlukta TI1O2 ve toryum bazlı (Th,U)02 peletlerinin hazırlanması amaçlanmıştır. Dış jelleşme prosesi ile TI1O2-UO3 jel mikrokürecikleri elde etmede, toryumun jelleşme özelliği, uranyumun kompleks yapıcı kullanılmaksızın belirli bir orana kadar kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Uranyumu (IV) değerliğine indirmeksizin ve hiçbir kompleks yapıcı madde kullanmaksızın, sadece toryumun jelleşme özelliğinden yararlanarak, jelleşmeye uygun dayanıklı TI1O2-UO3 karışık solleri elde etme amacıyla, öncelikle değişik U mol oranlarında % (0, 5, 10, 20, 30, 35 ve 40) toryum ve uranyumun karışık nitrat çözeltileri hazırlanmıştır. Proseslerde kullanılan kaynak soller, toryum ve uranyumun ısıtılmış nitratlı çözeltilerinden başlıyarak, bu çözeltilere herbir uranyum mol oram için değişik pH set ve nötralizasyon modunda amonyak çözeltisi ilavesi ile pH kontrolü altında kısmen nötralize edilmesi ile hazırlanmıştır. Kaynak sollerden hareketle, çatlama olmaksızın jelleşmeye uygun

Abstract:
ABSTRACT PRODUCTION OF ThO2-(%0-40)UO3 SOURCES MICROSPHERES VIA SOL-GEL TRANSITION, PREPARATION OF (Th,U)02 PELLETS AND INVESTIGATION OF PRODUCTION CONDITIONS TEL, Hüseyin PhD in Nuclear Science (Chemistry) Supervisor: Prof.Dr.Meral ERAL March 1997, 108 pages The External Gelation Process of Uranium (EGU), though originally developed for the preparation of fuel particles for High Temperature Reactors (HTRs), was also found to be attractive for Sol-Gel Microsphere Pelletization (SGMP) of UO2 and MOX (mixed oxide) fuel. Sol-gel processes possess important production advantages such as, the absence of dusts in the production line, easy transfer of the free-flowing particles between the process steps, comparatively low sintering temperatures. Sol-gel microspheres of mixed fuel have a homogeneous composition resulting from coprecipitation of heavy metals. This facilitates the solid solution formation during sintering. The aim of the present study is to prepare homogeneous, sinterable and high density TI1O2 and thorium based (Th,U)02 pellets by using sol-gel transition. The gelation feature of thorium, to prepare TI1O2-UO3 gel microspheres via external gelation process make possible utilisation of uranium until a defined ratio without using any complexing agent. Without reducing the uranium value to (+4) and not by using any complexing agent but profiting only by the gelation feature of thorium. For the purpose to obtain of stable TI1O2-UO3 mixed sols suitable for gelling into crackfree microspheres, first the nitrate solutions of thorium and uranium at the different mol ratios of uranium ( 0, 5, 10, 20, 30, 35 and 40 percent ) were prepared. The sources sols used for the processes have been prepared by an ammonia addition method where starting nitrate solutions of thorium and uranium are heated and partially neutralized by aqueous ammonia under pH control at the different pH set and neutralization mode for each uranium mol ratio. To determine the medium suitable for gelling into crackfree microspheres starting from the sources sols, drop formation and the prehardiningm ÖZET SOL-JEL GEÇİŞİ İLE ThO2-(%0-40)UO3 KAYNAK MİKROKÜRECİKLERİNİN ELDE EDİLMESİ, (Th,U)02 PELETLERİNİN HAZffiLANMASI VE ÜRETİM KOŞULLARININ İNCELENMESİ TEL, Hüseyin Doktora, Nükleer Bilimler (Kimya) Tez Yöneticisi: Prof.Dr.Meral ERAL Mart 1997, 108 sayfa Uranyumun dış jelleşme prosesi EGU (External Gelation of Uranium) başlangıçta HTR (High Temperature Reactor) 'ler için yakıt partikülü hazırlama amacıyla geüştirilmişse de, daha sonra UO2 ve MOX (karışık oksit) yakıtlar için de çekici bulunmuştur. Sol-jel proseslerinin üretim hatunda toz olmaması, serbest akışlı partiküllerin proses adımları arasında kolayca transfer edilebilmesi, nispeten düşük sinterleme sıcaklıklarının yeterli olması gibi avantajları vardır. Karışık yakıtların sol-jel mikrokürecikleri, ağır metallerin birlikte çökmeleri sonucu homojen bir bileşime sahiptir. Bu da sinterleme sırasında katı çözelti oluşumunu kolaylaştırır. Çalışmada sol-jel geçişi kullanılarak, homojen, kolay sinterlenebilir ve yüksek yoğunlukta TI1O2 ve toryum bazlı (Th,U)02 peletlerinin hazırlanması amaçlanmıştır. Dış jelleşme prosesi ile TI1O2-UO3 jel mikrokürecikleri elde etmede, toryumun jelleşme özelliği, uranyumun kompleks yapıcı kullanılmaksızın belirli bir orana kadar kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Uranyumu (IV) değerliğine indirmeksizin ve hiçbir kompleks yapıcı madde kullanmaksızın, sadece toryumun jelleşme özelliğinden yararlanarak, jelleşmeye uygun dayanıklı TI1O2-UO3 karışık solleri elde etme amacıyla, öncelikle değişik U mol oranlarında % (0, 5, 10, 20, 30, 35 ve 40) toryum ve uranyumun karışık nitrat çözeltileri hazırlanmıştır. Proseslerde kullanılan kaynak soller, toryum ve uranyumun ısıtılmış nitratlı çözeltilerinden başlıyarak, bu çözeltilere herbir uranyum mol oram için değişik pH set ve nötralizasyon modunda amonyak çözeltisi ilavesi ile pH kontrolü altında kısmen nötralize edilmesi ile hazırlanmıştır. Kaynak sollerden hareketle, çatlama olmaksızın jelleşmeye uygun