[发明专利]UO2‑SiC燃料芯块的制备方法及采用该制备方法制成的UO2‑SiC燃料芯块

权利要求书

1.一种UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备溶胶溶液：采用重铀酸铵粉末、尿素及六次甲基四胺作为原料制得溶胶溶液；

制备SiC悬浮液：将SiC通过搅拌加入到去离子水中，得到SiC混合液，在所述SiC混合液中加入质量分数0.5％～2％的分散剂PEI，搅拌均匀后得到SiC悬浮液；

混料：按SiC的体积与UO₂的体积百分比为(1～10)：100，将所述溶胶溶液和SiC悬浮液混合，在温度低于5℃下搅拌冷却；

胶凝：将所述溶胶溶液和SiC悬浮液混合得到的混合溶胶溶液在80～90℃下进行加热凝胶化，形成含水的铀化物-碳化硅混合物凝胶；

洗涤：用稀氨水对所述铀化物-碳化硅混合物凝胶进行充分洗涤，晾干；

干燥煅烧：对晾干的所述铀化物-碳化硅混合物凝胶以梯度升温方式进行干燥煅烧，冷却至室温；所述梯度升温方式如下：先将温度从室温缓慢升温1～2小时至110℃，保温3～4小时；再升温至200℃～220℃，保温2～2.5小时；再升温至300℃，保温2～2.5小时；

还原烧结：将干燥煅烧后所得的凝胶球在氩气和氢气的混合气体气氛下进行还原煅烧，冷却至室温，得到UO₂/SiC复合粉末；还原煅烧时温度按5～10℃/分钟升温至600℃，保温3～4小时；

致密芯块烧结：将所述UO₂/SiC复合粉末进行高温烧结，冷却至室温，制得UO₂–SiC燃料芯块。

2.根据权利要求1所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，制备溶胶溶液步骤包括：

预处理：将重铀酸铵粉末在高温下转化成U₃O₈；

溶解：用浓硝酸将所述U₃O₈溶解，过滤，获得的滤液为缺酸硝酸铀酰溶液；

配胶：将尿素及六次甲基四胺加入所述缺酸硝酸铀酰溶液中，溶解完全后形成溶胶溶液。

3.根据权利要求2所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，在预处理步骤中，将所述重铀酸铵粉末在800℃～900℃的高温下煅烧2～4小时，以转化成U₃O₈。

4.根据权利要求2所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，在溶解步骤中，所述U₃O₈与浓硝酸的固液比例为1：(1.35～1.45)g/ml。

5.根据权利要求2所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，在配胶步骤中，所述尿素与所述缺酸硝酸铀酰溶液中金属铀的摩尔比为1：(1.2～1.6)，所述六次甲基四胺与所述缺酸硝酸铀酰溶液中金属铀的摩尔比为1：(1.2～1.6)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，在制备SiC悬浮液步骤中，SiC与去离子水的质量比为2：8～1：1；

在胶凝步骤中，所述混合溶胶溶液在加热48～96小时，进行凝胶化。

7.根据权利要求1-5任一项所述的UO₂–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，在致密芯块烧结步骤中，高温烧结采用SPS烧结；烧结时，升温至1200℃～1500℃，保温5～30分钟。

8.一种UO₂–SiC燃料芯块，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制成。