[发明专利]UO2‑SiC燃料芯块的制备方法及采用该制备方法制成的UO2‑SiC燃料芯块

摘要

本发明公开了一种UO2–SiC燃料芯块的制备方法及采用该制备方法制成的UO2–SiC燃料芯块，制备方法包括以下步骤制备溶胶溶液；制备SiC悬浮液；混料；胶凝；洗涤；干燥煅烧；还原烧结；致密芯块烧结。本发明的UO2–SiC燃料芯块的制备方法，可以显著降低烧结温度，减少挥发产物，提高芯块成分均匀性，增加复合粉末的烧结活性，利于芯块致密；所制得的芯块密度≥96％T.D，氧金属原子比为1.99～2.01，杂质含量符合要求，芯块的导热性和强度性良好。通过湿法路线实现，可减少粉尘的产生，降低操作人员吸入UO2粉尘的风险；简单易行，设备投入少，对环境污染小。

主权项

一种UO2–SiC燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备溶胶溶液：采用重铀酸铵粉末、尿素及六次甲基四胺作为原料制得溶胶溶液；制备SiC悬浮液：将SiC通过搅拌加入到去离子水中，得到SiC混合液，在所述SiC混合液中加入质量分数0.5％～2％的分散剂PEI，搅拌均匀后得到SiC悬浮液；混料：按SiC的体积与UO2的体积百分比为(1～10)：100，将所述溶胶溶液和SiC悬浮液混合，在温度低于5℃下搅拌冷却；胶凝：将所述溶胶溶液和SiC悬浮液混合得到的混合溶胶溶液在80～90℃下进行加热凝胶化，形成含水的铀化物‑碳化硅混合物凝胶；洗涤：用稀氨水对所述铀化物‑碳化硅混合物凝胶进行充分洗涤，晾干；干燥煅烧：对晾干的所述铀化物‑碳化硅混合物凝胶以梯度升温方式进行干燥煅烧，冷却至室温；所述梯度升温方式如下：先将温度从室温缓慢升温1～2小时至110℃，保温3～4小时；再升温至200℃～220℃，保温2～2.5小时；再升温至300℃，保温2～2.5小时；还原烧结：将干燥煅烧后所得的凝胶球在氩气和氢气的混合气体气氛下进行还原煅烧，冷却至室温，得到UO2/SiC复合粉末；还原煅烧时温度按5～10℃/分钟升温至600℃，保温3～4小时；致密芯块烧结：将所述UO2/SiC复合粉末进行高温烧结，冷却至室温，制得UO2–SiC燃料芯块。