[发明专利]一种氮化铀芯块制备方法

摘要

本发明涉及核燃料芯块制备技术领域，具体公开了一种氮化铀芯块制备方法，包括步骤1，氢化‑脱氢样品制备；步骤2，氢化‑脱氢制备铀粉；步骤3，三氮化二铀粉末制备；步骤4，三氮化二铀生坯成型；步骤5，氮化铀芯块烧结。采用本发明方法得到的氮化铀芯块，表面外观良好，其密度、化学成分均满足技术指标要求，可用于新型核反应堆，提高堆芯功率密度，降低裂变产物的释放。

主权项

1.一种氮化铀芯块制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，氢化‑脱氢样品制备；步骤1.1，将铀块车成金属薄片，以利于在氢化时与氢气有较高的接触面积；步骤1.2，先将铀片置入硝酸中浸泡，去除表面氧化膜，再用无水乙醇清洗，去除铀片表面的残留酸液；步骤2，氢化‑脱氢制备铀粉；步骤2.1，将清洁处理后的铀片放入氢化‑脱氢反应釜中，向氢化‑脱氢反应釜中通入氢气，升温至230～280℃，开始氢化反应，氢化反应时间为3～5h；步骤2.2，氢化反应结束后将温度升至540～600℃，进行脱氢反应，脱氢反应的时间为3‑5h，使UH₃发生裂解，释放H₂；步骤2.3，重复步骤2.1和2.2，循环进行氢化‑脱氢反应，循环次数为2～4次，制得铀粉；步骤3，三氮化二铀粉末制备；步骤3.1，向氢化‑脱氢反应釜中通入氮气，进行氮化反应；步骤3.2，重复步骤3.1，进行2～5次氮化反应，制得三氮化二铀粉末；步骤4，三氮化二铀生坯成型；称取一定量的三氮化二铀粉末装入成型模具中，压制压力为15±2.0kN，升压速率为0.8～1.0kN/s，成型保压时间为10～15s，进行生坯成型压制，得到三氮化二铀生坯；步骤5，氮化铀芯块烧结；将三氮化二铀生坯在真空气氛下进行烧结，在烧结过程中三氮化二铀生坯分解、致密化得到氮化铀芯块；步骤2.1，向氢化‑脱氢反应釜中通入0.13～0.17MPa、纯度为99.99％的氢气；步骤3.1，向氢化‑脱氢反应釜中通入0.12～0.15MPa、纯度为99.999％的氮气；步骤2.1中所述的金属薄片的厚度小于3mm。