GB/T 25452-2010 重水堆核电厂燃料元件用烧结天然二氧化铀芯块技术条件

　　ICS 27. 120. 30 F 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25452—2010

　　重水堆核电厂燃料元件用烧结天然

　　二氧化铀芯块技术条件

　　Specification forsintered naturaluranium dioxidepellets

　　forPHWR plant

　　2010-11-10发布 2011-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25452—2010

　　前 言

　　本标准的附录 A 为规范性附录 , 附录 B为资料性附录 。

　　本标准由中国核工业集团公司提出 。

　　本标准由全国核能标准化技术委员会归 口 。

　　本标准起草单位 : 中核北方核燃料元件有限公司 。

　　本标准主要起草人 :李银些 、范春生 、迟新国 、朱亚静 、王军 。

　　Ⅰ

　　GB/T 25452—2010

　　重水堆核电厂燃料元件用烧结天然

　　二氧化铀芯块技术条件

　　1 范围

　　本标准规定了重水堆核电厂燃料元件用烧结天然二氧化铀芯块的技术要求 、检验方法 、检验规则和包装 、贮存 、运输 、标志等要求 。

　　本标准适用于重水堆核电厂燃料元件用烧结天然二氧化铀芯块 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB 11806 放射性物质安全运输规定

　　3 技术要求

　　3. 1 化学要求

　　3. 1. 1 氧铀比

　　氧铀比为 1. 995~ 2. 015。

　　3. 1. 2 杂质元素和含量限值

　　单个杂质元素含量不应超过表 1规定的限值 2,表 1 中氮和氯的限值为推荐值 。

　　3. 1. 3 当量硼含量

　　3. 1. 3. 1 表 1 中杂质含量的总当量硼含量不应超过 1. 38μg/gU。 总当量硼含量是单个杂质元素当量硼含量的和 ,单个杂质元素当量硼含量等于该元素的当量硼因子与其含量之积(μg/gU) ,各元素的当量硼因子见表 2。

　　3. 1. 3. 2 所有的杂质元素含量都在表 1 中限值 1 的范围内 ,则不计算总当量硼含量 。

　　3. 1. 3. 3 除 C、F、S、K、P、Na外 , 任何一种杂质元素超过表 1 中限值 1 的范围 ,则应计算总当量硼含量 ,对含量低于方法检测下限的元素 ,取检测下限值进行计算 。

　　3. 1. 3. 4 表 1 中未含的其他元素及其当量硼含量由供需双方商定 。

　　表 1 烧结天然二氧化铀芯块中的杂质元素和限值 单位为微克每克铀

　　元素

　　限值 1

　　限值 2

　　元素

　　限值 1

　　限值 2

　　Al

　　50

　　100

　　Dy

　　0. 15

　　0. 3

　　B

　　0. 3

　　0. 6

　　F

　　15

　　15

　　Cd

　　0. 2

　　0. 4

　　Gd

　　0. 10

　　0. 2

　　Ca

　　50

　　100

　　Fe

　　200

　　250

　　C

　　200

　　200

　　Mg

　　30

　　60

　　Cr

　　25

　　50

　　Mn

　　10

　　20

　　Cu

　　10

　　20

　　Mo

　　10

　　20

　　1

　　GB/T 25452—2010

　　表 1 (续) 单位为微克每克铀

　　元素

　　限值 1

　　限值 2

　　元素

　　限值 1

　　限值 2

　　Ni

　　30

　　60

　　P

　　35

　　35

　　Si

　　60

　　120

　　K

　　20

　　20

　　Th

　　300

　　500

　　Na

　　20

　　20

　　Cl

　　8

　　15

　　S

　　20

　　20

　　N

　　20

　　40

　　—

　　—

　　—

　　表 2 当量硼因子

　　元素

　　原子量

　　吸收截面/b

　　当量硼因子

　　元素

　　原子量

　　吸收截面/b

　　当量硼因子

　　Al

　　26. 98

　　0. 23

　　0. 000 1

　　Mn

　　54. 94

　　13. 3

　　0. 003 4

　　B

　　10. 81

　　760

　　1. 000 0

　　Mo

　　95. 94

　　2. 5

　　0. 000 4

　　Cd

　　112. 40

　　2 520

　　0. 318 9

　　Ni

　　58. 69

　　4. 5

　　0. 001 1

　　Ca

　　40. 08

　　0. 43

　　0. 000 2

　　Si

　　28. 09

　　0. 17

　　0. 000 1

　　C

　　12. 01

　　0. 003 5

　　0. 000 004

　　Th

　　232. 12

　　7. 0

　　0. 000 4

　　Cr

　　52. 00

　　3. 07

　　0. 000 8

　　Cl

　　35. 45

　　33. 6

　　0. 013 5

　　Cu

　　63. 55

　　3. 8

　　0. 000 9

　　N

　　14. 01

　　1. 91

　　0. 001 9

　　Dy

　　162. 50

　　940

　　0. 082 3

　　P

　　30. 97

　　0. 16

　　0. 000 07

　　F

　　19. 00

　　0. 009 5

　　0. 000 007

　　K

　　39. 10

　　2. 1

　　0. 000 8

　　Gd

　　157. 25

　　48800

　　4. 414 1

　　Na

　　22. 99

　　0. 525

　　0. 000 3

　　Fe

　　55. 85

　　2. 56

　　0. 000 7

　　S

　　32. 07

　　0. 54

　　0. 000 2

　　Mg

　　24. 31

　　0. 063

　　0. 000 04

　　—

　　—

　　—

　　—

　　注 : b(靶恩) ,1 b= 10-28 m2 。

　　3. 2 物理要求

　　3. 2. 1 几何参数

　　芯块的几何参数包括芯块直径 、高度 、垂直度 、圆度等 ,应满足供需双方认可的要求 。

　　3. 2. 2 密度

　　芯块密度由供需双方协商确定 ,天然二氧化铀芯块的理论密度为 10. 96 g/cm3 。 芯块实际密度 一般为(10. 60±0. 15)g/cm3 。

　　3. 2. 3 微观组织

　　芯块微观组织应满足 :

　　a) 无可见二氧化铀粉末颗粒边界存在 ;

　　b) 平均晶粒尺寸为(5~ 30) μm。

　　3. 3 表面质量

　　3. 3. 1 表面粗糙度

　　成品芯块表面粗糙度 Ra不大于 0. 8 μm ,表面无肉眼可见夹渣和异物(如磨削介质或油污) 。

　　3. 3. 2 掉块

　　芯块掉块应满足 :

　　a) 芯块端面单个掉块主尺寸不能超过芯块直径的 30% ;

　　b) 芯块端面掉块主尺寸总长度不能超过芯块的直径 ;

　　2

　　GB/T 25452—2010

　　c) 芯块柱面掉块总长度不能超过芯块直径的 75% ;

　　d) 芯块端面深度不超过 0. 1 mm 的掉块忽略不计 ;

　　e) 芯块端面间隔小于 3 mm 的掉块作为一个掉块评价 ;

　　f) 距芯块端角 0. 5 mm 之内的掉块忽略不计 ;

　　g) 芯块柱面掉块主尺寸不超过 0. 5 mm 的忽略不计 。

　　3. 3. 3 裂纹

　　芯块裂纹应满足 :

　　a) 距芯块端部 2 mm 以外的周向裂纹长度(单个或累加)不超过芯块周长的 50% ;

　　b) 距芯块端部 2 mm 以内的裂纹长度(单个或累加)不应超过芯块周长的 25% ;否则应进行至少150 mm 高度的自由落体试验 ,未发生掉块的认为合格 , 小于 0. 5 mm 的掉块忽略不计 , 不作为掉块考虑 。

　　3. 3. 4 孔洞

　　芯块孔洞应满足 :

　　a) 大于 2. 5 mm 的孔洞不允许存在 ;

　　b) 大于 1. 0 mm 的孔洞不得超过 2个 ;

　　c) 大于 0. 5 mm 的孔洞不得超过 15个 。

　　3. 3. 5 夹杂

　　芯块夹杂应满足 :

　　a) 主尺寸不超过 0. 2 mm 的夹杂忽略不计 ;

　　b) 夹杂不大于 0. 6 mm 且在芯块表面不超过两处 ;

　　c) 带夹杂的芯块的杂质含量应满足表 1 中规定的限值 2;

　　d) 若夹杂被取出 ,则使用掉块和孔洞的要求进行评价 。

　　3. 3. 6 磨痕

　　芯块柱面磨痕深度不大于 0. 05 mm ,磨痕数量不能超过 2 圈 。

　　3. 3. 7 未磨削

　　芯块柱面两端各有至少为芯块高度 20%的部分充分磨削到了所要求的直径 ,且含有未磨削部分的芯块数量不超过芯块批量的 5% 。

　　4 检验方法

　　4. 1 化学成分的测定按照供需双方商定的方法进行 。

　　4. 2 芯块的几何参数采用常规方法测量 。

　　4. 3 芯块微观组织的检测按附录 A执行 。

　　4. 4 芯块密度测定按附录 B 的方法执行 ,也可由供需双方商定 。

　　4. 5 芯块粗糙度采用粗糙度仪进行检测 。

　　5 芯块批要求

　　5. 1 产品应成批提交验收 ,每批由同批原材料 、相同的生产设备 、同一组工艺条件制备的芯块组成 。

　　5. 2 同批的标识应在整个生产过程中保留 ,在整个工艺过程中应保证批料的同一性 ,不得混淆 。

　　6 检验规则

　　6. 1 取样

　　6. 1. 1 芯块检验应以批为验收单位进行抽样检验 。芯块密度 、平均晶粒度检测和化学分析应在烧结后取样 。芯块尺寸测量和表面粗糙度测量应在芯块磨削后取样 , 以确保样品可代表该批的条件 。

　　3

　　GB/T 25452—2010

　　6. 1. 2 供方应保证样品数量 , 以便需方进行质量检查 、验收试验和必要情况下的仲裁试验 。

　　6. 1. 3 取样 、称重以及样品处理都必须在确保样品可代表该批的条件下进行 。满足验收准则的取样计划应经供需双方商定 。

　　6. 2 判定

　　抽样方案和判定规则由供需双方商定 。需方有权从每一个芯块批中选取一个代表性的样品,并测定其化学性能或物理性能 。

　　6. 3 仲裁

　　供需双方对检验结果有争议时 , 由供需双方协商解决或选定双方认定的第三方仲裁 。

　　7 标志、包装、贮存、运输

　　7. 1 标志

　　包装的两侧作如下标识 ,其内容至少包括 :

　　a) 产品名称 ;

　　b) 供方名称 ;

　　c) 合同号 ;

　　d) 批号 、包装编号 ;

　　e) 毛重 、净重 ;

　　f) 放射性运输标志 ;

　　g) 供需双方商定的其他标识 。

　　7. 2 包装

　　包装材料 、包装方式 、每件包装数量 、重量或体积等由供需双方商定 。

　　7. 3 贮存

　　二氧化铀芯块贮存在专用库房 ,贮存期限由供需双方商定 。

　　7. 4 运输

　　二氧化铀芯块的运输应符合 GB 11806有关规定 。

　　8 质量证明文件

　　供方应向需方提交符合本标准质量检验报告 、质量证明书以及供需双方商定的其他文件 。

　　4

　　GB/T 25452—2010

　　附 录 A (规范性附录)微观组织检测

　　A. 1 样品的制备

　　芯块沿纵向切开 ,露出纵向截面 ,使用标准金相技术对纵向截面磨制和抛光 ,对抛光后的样品进行浸蚀 ,使其显示出晶粒结构 。通常使用的浸蚀剂的配比为 30 g 酪酸酐 、150 mL水 、50 mL HF配制的混合液 。

　　A. 2 测量晶粒度

　　A. 2. 1 采用直线截取法测量晶粒度 。测量晶粒度时 ,截距长度为测试线总长度减去测试线所截取气孔的总宽度 ,不包括整体位于单个晶粒中的气孔 。

　　A. 2. 2 如图 A. 1所示 ,在截面上选取下述 5 点进行测量 :

　　a) 接近中心点的位置上取 1 点 ;

　　b) 在一条通过中心并垂直于纵轴的直线上 ,从中心点算起 ,在长度大于或等于芯块直径 1/3的位置上各取 1 点 ;

　　c) 沿着纵轴 ,从中心点算起 ,在长度大于或等于芯块高度的 1/3的位置上各取 1 点 ;

　　d) 记录在上述 5 点测出的晶粒度值 ,芯块的平均晶粒度为上述 5个值的平均数 。

　　图 A. 1 芯块纵向剖面

　　A. 3 可见边界检验方法

　　A. 3. 1 选用显微镜观测有无二氧化铀粉末颗粒边界 。

　　5

　　GB/T 25452—2010

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　水浸法测量芯块密度

　　B. 1 样品称重

　　B. 1. 1 将芯块放入天平内称量芯块干重 ,记录干重数据 ,精确至 0. 001 g。

　　B. 1. 2 将称过干重的芯块放入水中浸泡 ,再滴加两滴润湿剂 ,至少浸泡 2 h。

　　B. 1. 3 称量浸泡过的芯块的浮重 ,记录浮重数据 ,精确至 0. 001 g。

　　B. 1. 4 用温度计测量水温 ,从密度表中查出此温度下对应水的密度 。

　　B. 2 样品密度的计算

　　用式(B. 1)计算芯块的密度 :

　　ρ=m1 ×ρ1/(m1 - m2 ) + k …………………………( B. 1 )

　　式中 :

　　ρ— 芯块密度 ,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ; m1— 芯块干重 ,单位为克(g) ;

　　m2— 芯块浮重 ,单位为克(g) ;

　　ρ1— 测量温度下对应水的密度 ,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ; k— 对空气密度的修正系数 ,一般为 0. 001 2 g/cm3 。

　　6