[发明专利]保留裂变产物的核燃料

权利要求书

1.核反应堆用的含燃料的材料，其特征在于它含有以UO₂、ThO₂和/或PuO₂为主要成分的陶瓷材料，在该材料中分散了至少一种能捕获氧而生成氧化物的金属，它的自由生成焓等于或低于在核反应堆中达到的温度下超化学计量氧化物(U，Th)O_2+X和/或(U，Pu)O_2+X，其中0＜x≤0.1的自由生成焓。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于该金属能生成具有由下式确定的氧势能的氧化物：

       ΔG(O₂)＝RTLn(pO₂)式中R是气体摩尔常数，T是核反应堆中达到的开尔文温度，pO₂是氧分压，其值等于或低于

-360000+214T+RTLn[2x(1-2x)/(1-4x)²]式中R和T具有上面给出的意义，0＜x≤0.01。

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于该金属选自于Cr、Mo、Ti、Nb和U。

4.根据权利要求2所述的材料，其特征在于该金属选自Cr、Mo、Ti、Nb和U。

5.根据权利要求3所述的材料，其特征在于该金属是Cr，而含燃料的材料中Cr含量是0.1-1％(重量)。

6.根据权利要求4所述的材料，其特征在于该金属是Cr，而含燃料的材料中Cr含量是0.1-1％(重量)。

7.根据权利要求5所述的材料，其特征在于铬含量是0.2-0.5％(重量)。

8.根据权利要求6所述的材料，其特征在于铬含量是0 2-0.5％(重量)。

9.根据权利要求1-8之任一权利要求所述的材料，其特征在于该陶瓷材料是UO₂-稀土氧化物的混合氧化物。

10.根据权利要求1-9之任一权利要求所述的含核燃料的材料制备方法，其特征在于制备含有能捕获氧的金属，能捕获氧的金属氧化物或含氧化合物的陶瓷材料粉末，采用冷压制将其混合物成型，并在干燥的氢气氛下烧结如此成型的粉末。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于陶瓷材料粉末是UO₂粉末。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于在1600-1750℃温度下进行烧结。

13.根据权利要求11和12之任一权利要求所述的方法，其特征在于金属含氧化合物是铬酸铵和七钼酸铵。

14.改善在以UO₂、ThO₂和/或PuO₂为主要成分的陶瓷核燃料中裂变产物保留的方法，其特征在于该方法是在陶瓷燃料中含有至少一种能捕获氧的金属，同时生成氧化物，在核反应堆运行温度T下，该氧化物的自由生成焓等于或低于在相同温度T下化学式(U，Th)O_2+X和/或(U，Pu)O_2+X，式中0＜x≤0.01的一种或多种超化学计量氧化物的自由生成焓。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于核燃料是以铀氧化物UO₂为主要成分的，而金属能生成具有由下式确定的氧势能的氧化物：

      ΔG(O₂)＝RTLn(pO₂)式中R是气体摩尔常数，T是核反应堆运行的开尔文温度，pO₂是氧的分压，所述的氧势能等于或低于在同样温度T下UO_2+X，其中0＜x≤0.01的氧势能，或者低于或等于：

-360000+214T+4RTLn[2x(1-2x)/(1-4x)²]R、T和X具有上面给出的意义。

16.根据权利要求14和15之任一权利要求所述的方法，其特征在于该金属选自于Cr、Mo、Ti、Nb和U。