سنتز نانوپودر دی‌اکسید اورانیمتوریم به روش هیدروترمال فوق بحرانی

با توجه به محدود بودن ذخایر اورانیم و مزایای سوخت‌ های توریمی نسبت به سوخت ‌های اورانیمی، توسعه چرخه سوخت توریم در کشورهای مختلف ازجمله ایران مورد توجه قرار‌ گرفته است. یکی از انواع سوخت ‌های توریمی مورد استفاده در راکتورهای هست‌ه ای، سوخت مخلوط دی‌اکسید اورانیم توریم است. نوع روش سنتز پودر، نکته ‌ای کلیدی در کارایی بهتر و بهینه‌ ی این سوخت در راکتور است. هدف اصلی این مطالعه، ساخت مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم با ترکیب درصد وزنی 30% تا 70% 2o‌(thu) 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 مشخصه‌ یابی شدند. در بهترین شرایط نمونه ‌ی پودری با خصوصیت (33.15% تا 66.85‌% ‌2o‌(thu)) به‌دست آمد. نمونه بهینه دارای ذراتی با اندازه nm 13.25 و خلوص 100% بود که نشان ‌دهنده کارایی بالای سیال فوق‌بحرانی برای تولید نانوذرات است. نتایج نشان داد که روش هیدروترمال فوق بحرانی عملکرد مطلوبی جهت تولید مخلوط نانوذرات اکسیدی توریم و اورانیم دارد.

Synthesis of UraniumThorium dioxide nano powder using supercritical hydrothermal method

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 3070% (ThU)O2. The effect of four parameters including concentration, time, initial percentage of uraniumthorium 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 3070% (ThU)O2 production.