[发明专利]一种网状结构二氧化铀/钼复合核燃料芯块的制备方法及其产品

摘要

本发明公开了一种网状结构二氧化铀/钼复合核燃料芯块的制备方法及其产品，目的在于解决当前二氧化铀作为轻水堆核燃料存在的导热性能、裂变产物持留性能的不足。本发明通过对二氧化铀原料粉末改性处理，获得大尺寸近球形二氧化铀微球，并添加核性能优异的细小钼粉，采用低能球磨机混粉方法，改变钼粉在二氧化铀基体中的分布状态；该过程中，细小钼粉均匀粘附于二氧化铀微球表面，形成钼粉包覆二氧化铀微球，且二氧化铀仍保持原有的尺寸与形状；最后，应用放电等离子体烧结一步成型技术，在二氧化铀晶粒周围形成“连续网状”钼的导热通道微结构，显著改善二氧化铀的热物理性能，同时在一定程度增强二氧化铀的裂变产物持留的性能。

主权项

1.一种网状结构二氧化铀/钼复合核燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)二氧化铀原料粉冷压预成形将二氧化铀原料粉装入模具中，进行冷压预成形，脱膜，制得二氧化铀坯料；(2)研磨破碎将步骤(1)制备的二氧化铀坯料进行研磨破碎，得到粗化的二氧化铀颗粒；(3)自研磨球化将步骤(2)制备的粗化的二氧化铀颗粒装入尼龙罐中，不加任何研磨介质和磨球，在卧式球磨机上进行自研磨球化，过金属筛网，得到二氧化铀微球；其中，球磨机转速为150r/min～350r/min，球化时间为4～24h；(4)粉末包覆将步骤(3)制备的二氧化铀微球、钼粉按放入球磨机中，并充入惰性气体保护，进行低能混粉，在低能混粉过程中，钼粉粘附于二氧化铀微球表面，形成钼粉包覆二氧化铀微球；(5)放电等离子体烧结一步成型将步骤(4)制备的钼粉包覆二氧化铀微球粉体装入石墨模具中，进行放电等离子体烧结成型，在二氧化铀晶粒周围形成“连续网状”钼的导热通道微结构；其中，放电等离体烧结成型的温度为1000℃～1650℃，保温时间为0.5min～30min，真空度为5×10^‑2Pa～15Pa；(6)脱模处理将步骤(5)放电等离子体烧结成型的二氧化铀材料进行脱模后，即可；所述步骤(4)中，二氧化铀微球、钼粉的体积比为(80‑98)：(2‑20)。