[发明专利]一种碳化铀核燃料微球及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化铀核燃料微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将含硼化合物、醇类化合物以及低极性化合物混合，得到连续相溶液；

B)将去离子水、氧化铀、碳黑和聚乙烯醇水溶液混合，得到分散相液体；

C)将连续相溶液与分散相液体汇合后，得到分散相液滴，所述分散相液体流速为1～20μL·min^-1，连续相溶液流速为20～600μL·min^-1；

D)将所述分散相液滴与所述连续相溶液混合后，进行凝胶反应，得到凝胶微球；

E)将所述凝胶微球置于所述连续相溶液中进行固化，得到固化的微球；

F)将所述固化的微球经过洗涤、干燥和高温碳热还原，得到碳化铀核燃料微球；

所述步骤A)和步骤B)没有顺序限制。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含硼化合物选自硼酸；所述连续相溶液中，所述含硼化合物质量分数为0.5wt％～1.5wt％；所述醇类化合物选自异戊醇、异辛醇或正丁醇；所述低极性化合物选自硅油、大豆油或色拉油，所述醇类化合物与低极性化合物的质量比为1:4～1:3。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铀为三氧化铀或八氧化三铀，所述分散相液体中，碳黑中的碳原子与氧化铀中的铀原子的摩尔比为3.5:1～4:1，所述分散相液体中的固含量≥30％，所述聚乙烯醇水溶液的质量与所述去离子水、氧化铀和碳黑的总质量的比为1:4～1:3，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为10wt％～12.5wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化的时间为8～12小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤的方法为：

将所述固化的微球与醇类化合物混合后，分离，再与有机溶剂混合，分离，所述有机溶剂挥发后，得到洗涤干净的固化的微球。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为自然风干，所述自然风干的时间为12～24小时。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温碳热还原的程序为：

以5～10℃·min^-1的升温速率升至400～500℃，保持3～5小时，再以5～10℃·min^-1的升温速率升至700～800℃，保持3～5小时，最后以5～10℃·min^-1的升温速率升至1100～1500℃，保持3～5小时。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的制备方法制备得到的碳化铀核燃料微球。

9.根据权利要求8所述的碳化铀核燃料微球，其特征在于，所述碳化铀核燃料微球大小均一，粒径为100～500μm。