[发明专利]一种制备高温堆燃料元件UO2核芯的方法

摘要

一种制备高温堆燃料元件UO₂核芯的方法，涉及UO₂核芯原料微球的焙烧、还原和烧结过程，属于反应堆核燃料元件制造方法技术领域。将原料微球铺设于不锈钢托盘中置于低温炉；在低温炉中通入空气升温焙烧，在450～550℃保温1小时；抽真空通入Ar洗炉；按照每分钟5～10℃的升温速度进行还原反应；取出还原后的微球装入坩埚中置于洗炉后的高温烧结炉中对微球进行烧结；降温，关闭气体，取出坩埚即得到制备的高温堆燃料元件UO₂核芯。低温炉是钟罩式或箱式炉低温炉。本发明将焙烧和还原合并到一台炉子中完成，减少了一次冷却和升温过程，减少一次布料工序，有效减少生产周期，延长炉子使用寿命，降低了生产成本，适合规模化生产。

主权项

1.一种制备高温堆燃料元件UO2核芯的方法，包括微球的焙烧、还原和烧结过程，其特征在于，该方法步骤如下：(1)将原料微球铺设于不锈钢托盘中，铺设厚度在0.6～2mm；将托盘置于低温炉中；(2)在低温炉中通入空气，空气流量80ml～200ml/min，开通水冷系统，然后开始升温焙烧，300℃之前的升温速度为每分钟1～2℃，300℃之后的升温速度为每分钟5～10℃，在450～550℃保温1小时；尾气经过滤处理后排入排风系统；(3)停止通入空气，低温炉抽真空10～30分钟，然后通入Ar洗炉20～40分钟，通入H2或H24％+Ar混合气体，其流量调整为5～10ml/min；在这个过程中，炉子温度维持在温度450～550℃；(4)按照每分钟5～10℃的升温速度进行还原反应，最高还原温度为650～700℃，并保温1～4小时；保温完成后关闭加热电源，炉子水冷降温，当温度降至50～70℃时，关闭H2 气，降至室温时关闭电源、气和冷却水系统，取出托盘；取出还原后的微球装入烧结用的坩埚中，将坩埚置于高温烧结炉中；(5)高温烧结炉抽真空10～30分钟，然后通入Ar洗炉20～40分钟，通入H2或H24％+Ar混合气体，调整流量为2～10ml/min，开通水冷系统；(6)对微球进行烧结，按照每分钟5～10℃的升温速度进行烧结，最高烧结温度为1400～1650℃，保温时间1～4小时；保温完成后关闭加热电源，炉子水冷降温；(7)当温度降至50～90℃时，关闭H2气体通入Ar气，降至室温时关闭电源和冷却水系统，取出坩埚，即得到高温堆燃料元件UO2核芯。