[发明专利]制备含氧化铀、任选氧化钚和任选氧化镅和/或其它次锕系元素氧化物的粉末的方法

说明书

本发明涉及一种制备含氧化铀UO₂、任选的氧化钚PuO₂和任选的氧化镅AmO₂和/或其它次锕系元素氧化物MO₂的粉末的方法，M为镎或锔，该方法包括以下步骤：a)制备水性悬浮液的步骤，使水与以下物质接触：任选的氧化铀UO₂粉末、氧化钚PuO₂粉末和任选的氧化镅AmO₂粉末和/或其它次锕系元素氧化物MO₂粉末，M是镎或锔；选自抗絮凝剂、有机粘合剂及它们的混合物的至少一种添加剂，所述添加剂以使得水性悬浮液的动态粘度不超过1000mPa.s的量来加入；b)对a)中制备的悬浮液进行低温造粒步骤；c)对b)中获得的颗粒进行冷冻干燥的步骤，由此获得含氧化铀UO₂、氧化钚PuO₂和任选的氧化镅AmO₂和/或其它次锕系元素氧化物MO₂的粉末，M为镎或锔。

技术领域

本发明涉及一种制备含氧化铀UO₂、任选氧化钚PuO₂和任选氧化镅AmO₂和/或其它次锕系元素氧化物的粉末的方法。

应当注意的是，对于本公开的其余部分，术语“次锕系元素”是指通过标准燃料芯连续捕获中子而在反应堆中形成的除铀、钚和钍之外的锕系元素，上述次锕系元素为镅、锔和镎。

更具体地说，本发明涉及一种制备粉末的方法，所述粉末可以流动，粒度分析具有窄的单峰趋势，并且可以在不经预先混合的情况下进行压制，并且更具体地说，所述粉末可具有以下特定的物理化学特性：

良好的自发流动能力；

具有单峰趋势集中在150μm至350μm之间的值的粒径分布；

良好的粉末颗粒中元素的均匀性；

最小的粉末中细微粒比率，以防止细微粒在设备和手套箱中散布；

良好的压实能力；和

优异的对自然烧结的反应性。

由于上文提及的物理化学特性，通过本发明的方法获得的粉末可适用于制备以下材料：

铀和钚的混合氧化物(U,Pu)O₂燃料，称为MOX燃料，目前用于轻水反应堆；

含有次锕系元素的包层，例如用于在快中子反应堆中进行核嬗变实验的含有次锕系元素的嬗变靶，具体地，为了更好地理解这些次锕系元素的嬗变机理，这些靶可由含有1wt％至5wt％的次锕系元素的MOX类型的材料(该材料可用式(U,Pu,Am,Np,Cm)O₂来表示)组成或由其中含10wt％至20wt％的次锕系元素的氧化铀基质的材料(该材料可用式(U,Am,Np,Cm)O₂来表示)组成。

背景技术

制造铀和钚的混合氧化物(U,Pu)O₂(称为MOX燃料)是与在乏燃料的后处理过程中回收的钚进行再循环的愿望有关的多种研发的目标。如今，通过制造和辐照MOX燃料使钚进行再循环被认为是限制钚扩散的一种手段。

在过去的二十年中，已经研发了几种制造MOX燃料的方法，其中一些方法是将UO₂和PuO₂的粉末完全磨碎来提供紧密的混合物，而另一些方法仅限于对这些粉末的一部分进行研磨。