[发明专利]一种增强安全性的棒状核燃料元件及其制备方法

权利要求书

1.一种用于增强安全性的棒状核燃料元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备U₃Si₂基铸锭

选择电弧熔融金属粉末和Si粉的方法制备U₃Si₂基材料的铸锭；

S2、烧制U₃Si₂基芯体

将铸锭作为原料，采用机械破碎方法获得U₃Si₂基材料的粉末，采用压制成型方法，由U₃Si₂基材料的粉末获得55～70％T.D.的素坯，素坯中心预留中孔(5)，素坯经1100～1500℃烧结，获得U₃Si₂基芯块，加工烧结后的U₃Si₂基芯块至所需尺寸；

S3、管坯制造

用核级海绵锆和核级纯金属原料配料，通过电弧炉熔炼，并经挤压制备成锆合金管坯；

S4、清洗

将U₃Si₂基芯块、锆合金管坯分别进行表面清洗，使接触面保持清洁；

S5、焊接

将U₃Si₂基芯块装配入锆合金管坯，放入电子束焊箱内抽真空至10^-4mmHg，然后对上下端面进行电子束焊接，使两者接触面之间的间隙保持真空，得到元件管坯；

S6、热轧

将元件管坯包上保护套，在挤压机上进行热轧，得到锆合金包壳(2)厚度0.3mm～1.0mm、锆合金包壳外径5.0mm～12mm、长度0.5m～5.0m的棒状核燃料元件。

2.根据权利要求1所述的一种用于增强安全性的棒状核燃料元件的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中的金属粉末为U或添加其它合金元素，所述步骤S3中的核级纯金属原料选用金属Sn、Nb、Fe、Cr。

3.根据权利要求1所述的一种用于增强安全性的棒状核燃料元件的制造方法，其特征在于，所述步骤S6中的热轧温度为700℃～900℃，轧制形变量不超过5％。

4.根据权利要求1所述制造方法得到的一种用于增强安全性的棒状核燃料元件，包括棒状的U₃Si₂基芯体(3)，其特征在于，所述U₃Si₂基芯体(3)内同心开设有中孔(5)，所述U₃Si₂基芯体(3)外是锆基合金材质的包壳(2)，所述包壳(2)的两端均密封有一个端塞1，所述U₃Si₂基芯体(3)与包壳(2)之间是冶金结合层(4)。