[发明专利]一种增强型UO2核燃料芯块的制备方法

权利要求书

1.一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，将球形度良好的UO₂-增强相复合物颗粒冷压成形后，得到核燃料芯块素坯，然后将所述核燃料芯块素坯在活性气氛下进行高温气氛烧结，得到增强型UO₂核燃料芯块；

所述UO₂-增强相复合物颗粒由UO₂粉末与增强相、润滑剂为原料制成；所述增强相的用量为UO₂粉末质量的0.05～5wt.％。

2.根据权利要求1所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1.将球形度良好的UO₂-增强相复合物颗粒装入粉末冶金成形模具中，压制成核燃料芯块素坯；

步骤2.将步骤1制得的核燃料芯块素坯装入气氛烧结炉内，在活性气氛下进行低温脱脂和高温烧结，冷却后得到增强型UO₂燃料芯块。

3.根据权利要求2所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，压制成的核燃料芯块素坯密度为5.0～7.0g/cm³。

4.根据权利要求3所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述活性气氛为纯氢气的气氛、氢气+0.2～8vol％氩气混合气的气氛、氢气+0.2～8vol％二氧化碳混合气的气氛、氢气+0.2～8vol％氮气混合气的气氛、氢气+0.5～15vol％水蒸气混合气的气氛中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，脱脂温度为400～800℃，保温时间为1～8小时。

6.根据权利要求5所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，烧结温度为1600～1800℃，保温时间为0.5～6小时。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，球形度良好的UO₂-增强相复合物颗粒的制备方法包括以下步骤：

步骤A.将UO₂粉末与增强相、润滑剂混合均匀，得到UO₂与增强相的混合物粉末；

步骤B.将步骤A所得混合粉末压制成混合物预压坯，再将所述混合物预压坯破碎、过筛后得到复合颗粒；

步骤C.将步骤B制得的复合颗粒研磨球化后，得到球形度良好的UO₂-增强相复合物颗粒。

8.根据权利要求7所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述润滑剂的用量为UO₂粉末质量的0.05～0.8wt.％；

所述增强相的用量为UO₂粉末质量的0.05～2wt.％时，能加速UO₂晶界扩展，促进UO₂晶粒的生长；

所述增强相的用量大于UO₂粉末质量2wt.％，且小于等于5wt.％时，能抑制UO₂晶界的扩展，弥散强化芯块的热导率。

9.根据权利要求8所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述UO₂粉末的粒径为50nm～500μm；所述增强相选自TiC、VC、Cr₃C₂、MoC、MoC₂、ZrC中的任意一种或几种；所述润滑剂选自硬脂酸锌、阿克蜡中的任意一种。

10.根据权利要求9所述的一种增强型UO₂核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤A中的混合时间为6～24小时；

所述步骤B中混合物粉末用粉末冶金预压模具或冷等静压机在50～600MPa压力下压制成混合物预压坯，所述复合颗粒的粒径为20～200目；所述步骤C中，将所述复合颗粒球化设备中进行研磨球化1～12小时。