[发明专利]一种二氧化铀单晶/纳米金刚石复合燃料及其制备方法

权利要求书

1.一种二氧化铀单晶/纳米金刚石核燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一种UO₂单晶；

S2、UO₂单晶热处理：将步骤S1制备的UO₂单晶经过超声清洗除去杂质，自然晾晒后装入坩埚，在烧结炉内进行高温退火，获得结构完整的UO₂单晶颗粒；

S3、UO₂单晶涂层包覆：将步骤S2制备的UO₂单晶颗粒过筛处理，选取一定粒径的UO₂单晶颗粒，采用化学气相沉积的方法在UO₂单晶颗粒表面涂覆一层热解炭涂层，得到包覆型UO₂单晶颗粒；

S4、粉体混合：将步骤S3制备的包覆型UO₂单晶颗粒、纳米金刚石粉体与烧结剂按照一定的体积比放入混料罐内密封混合；

S5、装料：根据模具尺寸，裁剪适当的碳毡，表面喷涂氮化硼喷剂，放置于干燥箱烘干，将喷涂氮化硼喷剂的碳毡垫于模具内侧及两端，缓缓加入步骤S4制备的混合粉体，不断振动摇晃，避免混合物分层聚集，必要时可通过压片机加压；以及

S6、致密化烧结：将压制好的模具进行放电等离子体快速烧结，即可获得一种二氧化铀单晶/纳米金刚石复合燃料芯块。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述UO₂单晶采用电解方法制备。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，UO₂单晶高温处理温度为1200℃～1800℃，升/降温速率为3～20℃/min，保温时间为2～10h，烧结气氛为Ar。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，选取的UO₂单晶的粒径为50～800μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，包覆气体为乙炔及Ar，温度为1300～1600℃，时间为0.5～3h，所述热解炭涂层的厚度为10～50μm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，纳米金刚石粉体的粒径范围为0.01～10μm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，单晶UO₂颗粒的体积含量80％，烧结剂为阿克蜡或硬脂酸锌，烧结剂的用量为0.05wt％～0.5wt％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，氮化硼喷剂的烘干温度为200～300℃，烘干时间5～30min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中，烧结条件为烧结温度1300℃～1500℃，保温时间为5～30min，升温速率为50～150℃/min，烧结压力40～100MPa，烧结气氛为Ar。

10.一种根据权利要求1～9中任意一项所述的制备方法制备得到的二氧化铀单晶/纳米金刚石核燃料芯块。