[发明专利]用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体及制备方法

权利要求书

1.一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体，其特征在于：它向氧化物陶瓷芯体中添加第二相材料，添加的第二相材料在氧化物陶瓷芯体中形成连续相，得到改进性能氧化物陶瓷芯体；

所述的氧化物陶瓷芯体采用UO₂、PuO₂、ThO₂、U-Pu混合氧化物（MOX）、Th-U混合氧化物、U-Pu-Th混合氧化物、锕系元素氧化物、或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的上述氧化物或混合氧化物；

所述的第二相材料采用BeO、SiC、AlN、BeC、MgO、ZrO₂、Be的无机化合物或C的无机化合物中的一种；

其中，第二相材料的质量占改进性能氧化物陶瓷芯体总质量的0.3~15%。

2.根据权利要求1所述的一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体，其特征在于：

所述的氧化物陶瓷芯体优选U-Pu混合氧化物（MOX）、U-Pu-Th混合氧化物、或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的U-Pu或U-Pu-Th混合氧化物；

所述的第二相材料优选BeO、AlN、BeC或SiC；

其中，第二相材料的质量占改进性能氧化物陶瓷芯体总质量的1~15%。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体，其特征在于：

所述的氧化物陶瓷芯体优选U-Pu混合氧化物（MOX）或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的U-Pu混合氧化物（MOX）；

所述的第二相材料优选BeO、BeC或SiC；

其中，第二相材料的质量占改进性能氧化物陶瓷芯体总质量的2~14%。

4.一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（1）原料准备：

氧化物陶瓷芯体粉末采用UO₂、PuO₂、ThO₂、U-Pu混合氧化物（MOX）、Th-U混合氧化物、U-Pu-Th混合氧化物、锕系元素氧化物、或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的上述氧化物或混合氧化物；该氧化物陶瓷芯体粉末为球状颗粒，比表面积为1~4m²/g；

第二相材料粉末采用BeO、SiC、AlN、BeC、MgO、ZrO₂、Be的无机化合物或C的无机化合物中的一种；第二相材料粉末为球状颗粒，比表面积为8~13m²/g；

其中，第二相材料粉末的质量占氧化物陶瓷芯体粉末与第二相材料粉末总质量的0.3~15%，氧化物陶瓷芯体粉末的质量占氧化物陶瓷芯体粉末与第二相材料粉末总质量的85~99.7%；

（2）混料：将步骤（1）所述的氧化物陶瓷芯体粉末和第二相材料粉末混合球磨，球磨时间为15min~2h；

（3）压坯：将步骤（2）混合所得粉末冷静压成生坯，压力为100~300MPa；

（4）烧结：将步骤（3）所得生坯置于烧结炉中烧结，烧结温度为1700℃~2170℃，烧结1~3h，添加的第二相材料在氧化物陶瓷芯体中形成连续相，得到改进性能氧化物陶瓷芯体。

5.根据权利要求4所述的一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的氧化物陶瓷芯体优选U-Pu混合氧化物（MOX）、U-Pu-Th混合氧化物、或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的U-Pu或U-Pu-Th混合氧化物；所述的第二相材料优选BeO、AlN、BeC或SiC；其中，第二相材料的质量占改进性能氧化物陶瓷芯体总质量的1~15%。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的氧化物陶瓷芯体粉末优选U-Pu混合氧化物（MOX）或由后处理获得的含有一种或几种锕系核素的U-Pu混合氧化物（MOX）；所述的第二相材料优选BeO、BeC或SiC；其中，第二相材料的质量占改进性能氧化物陶瓷芯体总质量的2~15%。

7.根据权利要求4所述的一种用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中混合球磨之前，对步骤（1）中所述的氧化物陶瓷芯体粉末进行预烧，预烧时间2h～5h；步骤（2）中球磨时间优选为20min～45min。