[发明专利]一种利用硼酸盐助熔剂生长二氧化铀晶体的方法

权利要求书

1.一种利用硼酸盐助熔剂生长二氧化铀晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）助熔剂Li₅U(BO₃)₃的制备：通过将化学计量比的Li₂CO₃、H₃BO₃和UO₂粉末进行混合研磨3h；

（2）将步骤（1）中的混合粉末装入铂金坩埚中，将铂金坩埚密封，在Ar/5%H₂气氛下通过三段温度烧结而成；第一段烧结温度为500℃下烧结12h，第二段烧结温度为800℃下烧结12h，第三段烧结温度为1250℃下烧结2h，降温后取出混合物，即为Li₅U(BO₃)₃多晶，研磨后得到Li₅U(BO₃)₃助熔剂，备用；

（3）将助熔剂Li₅U(BO₃)₃与UO₂按摩尔比83mol%:17mol%配料，充分混合研磨后，装入铂金坩埚中，通Ar/5%H₂，放置管式电阻炉中，升温至1235℃，利用Li₅U(BO₃)₃助熔剂将UO₂溶解，体系达到熔融态，熔料温度为1235℃，保温24h，以使原料充分熔融，UO₂充分溶解于助熔剂中，使熔体充分均匀化；升温至1235℃保温24h后，以0.2℃/h的降温速率缓慢降温，降温至1160℃，其间熔体达到过饱和，并使晶体析出，再以7℃/h降温速率降温至800℃，最后缓慢冷却至室温，通过缓慢冷却来达到过饱和度驱动晶体生长，得到UO₂晶体。

2.根据权利要求1所述的一种利用硼酸盐助熔剂生长二氧化铀晶体的方法，其特征在于，步骤（1）中Li₂CO₃纯度为99.99%，H₃BO₃纯度为99.99%，UO₂纯度为99.99%。

3.根据权利要求1所述的一种利用硼酸盐助熔剂生长二氧化铀晶体的方法，其特征在于，步骤（3）中铂金坩埚厚度为1mm，尺寸为Ф40×H40mm。

4.根据权利要求1所述的一种利用硼酸盐助熔剂生长二氧化铀晶体的方法，其特征在于，步骤（3）中管式电阻炉炉膛垂直温度梯度小于1℃/cm，以保持熔体的温度分布尽可能均匀一致。