[发明专利]一种ZrC和UO2

权利要求书

1.一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，由包括UO₂、ZrC和润滑剂的原料经高温烧结而成，其中UO₂中²³⁵U富集度在1％-5％，ZrC的用量不超过UO₂和ZrC总量的10vol％，润滑剂的用量为UO₂和ZrC总量的0.05vol.％；

该ZrC和UO₂复合燃料芯块的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按比例取UO₂、ZrC及润滑剂，混合均匀；

步骤2：将经步骤1处理后的混合粉末模压成形，得到燃料芯块素坯，成形压力为100-400Mpa，将素坯置于气氛烧结炉中进行无压烧结，首先以5～10℃/min的速率升温至600℃左右并保温0.5～2h，进行脱脂处理，真空度10^-2～10Pa，以1～10℃/min的速率升温至1650～1800℃，保温1～5h，炉冷，气氛为氢气保护，压强10～50kPa；

步骤3：随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。

2.一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，由包括UO₂、ZrC和润滑剂的原料经高温烧结而成，其中UO₂中²³⁵U富集度在1％-5％，ZrC的用量不超过UO₂和ZrC总量的10vol％，润滑剂的用量为UO₂和ZrC总量的0.05vol.％；

该ZrC和UO₂复合燃料芯块的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按比例取UO₂、ZrC及润滑剂，混合均匀；

步骤2：将经步骤1处理后的混合粉末置于设计好的石墨模具中，进行热压烧结，先抽真空至5×10^-2～5×10^-1Pa，以5～20℃/min的速率升至600℃并保温0.5～2h进行脱脂；以1～10℃/min的速率升温至1600-1900℃并保温1-4h，同时施加20-100MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷，烧结气氛为氢气；

步骤3：随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。

3.一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，由包括UO₂、ZrC和润滑剂的原料经高温烧结而成，其中UO₂中²³⁵U富集度在1％-5％，ZrC的用量不超过UO₂和ZrC总量的10vol％，润滑剂的用量为UO₂和ZrC总量的0.05vol.％；

该ZrC和UO₂复合燃料芯块的制备方法包括以下步骤：

步骤1：按比例取UO₂、ZrC及润滑剂，混合均匀；

步骤2：将经步骤1处理后的混合粉末进行放电等离子烧结，先抽真空至5×10^-2～5×10^-1Pa，之后充氩气至10～60kPa；以100～200℃/min升温至1500-1800℃，以50～200℃/min的升温速率升至1600-1900℃并施加20-100MPa的烧结压力，保温5-60min，保温保压结束后炉冷；

步骤3：随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，所述UO₂的粒径为5-40μm，所述ZrC的粒径为200nm-40μm。

5.根据权利要求4所述的一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，所述润滑剂为阿克蜡。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种ZrC和UO₂复合燃料芯块，其特征在于，步骤1中，将UO₂、ZrC及润滑剂置于尼龙球磨罐中，添加1～2倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混24h，之后在70～100℃烘干24h。

7.权利要求1-6任意一项所述的一种ZrC和UO₂复合燃料芯块在核反应堆中的应用。