[發(fā)明專利]釷鈾混合氧化物陶瓷微球制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110421836.5 | 申請日： | 2011-12-15 |
| 公開（公告）號： | CN103165206A | 公開（公告）日： | 2013-06-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 尹榮才;劉小龍;左國平;盧長先 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國核動力研究設(shè)計院 |
| 主分類號： | G21C21/02 | 分類號： | G21C21/02;C04B35/01;C04B35/624 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 混合 氧化物 陶瓷 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種核燃料的制造方法，具體是釷鈾混合氧化物陶瓷微球制備方法。
背景技術(shù)
由于釷燃料的中子吸收截面是鈾燃料的3倍，在熱中子堆中釷的轉(zhuǎn)換效率比238U高，同時鈾燃料中加入232Th，相當(dāng)于加入可燃毒物，在相同的堆控制水平下可以多裝燃料，從而延長堆芯壽期。釷燃料的運用還能使堆芯徑向功率分布展平，從而使反應(yīng)性控制簡易。因此，采用(Th,U)O2陶瓷燃料是延長反應(yīng)堆堆芯壽期的有效途徑之一。
對于釷鈾混合氧化物陶瓷微球的制備，國外主要采用溶膠凝膠法。美國橡樹嶺國家實驗室早期采用氧化物溶膠制備釷鈾混合氧化物微球，如：Laboratory?studies?of?sol-gel?processes?at?the?Oak?Ridge?National?Laboratory”（O?RNL-TM-1980,1967）中所述的ThO2??-UO2溶膠的制備方法為：（1）共沉淀-膠溶，（2）ThO2溶膠與UO2溶膠簡單混合，ThO2??-UO3溶膠的制備方法為：（1）共沉淀-膠溶-濃縮法，（2）用硝酸鈾酰溶液膠溶氫氧化釷沉淀制得。（3）將UO3加入到ThO2溶膠中制得，（4）溶劑萃取法。該制備方法中溶膠的膠凝采用萃取溶膠中的水分來實現(xiàn)，溶膠制備工藝過程復(fù)雜，工藝條件苛刻、控制難度大。又如：?“Preliminary?development?of?internal?gelation?flowsheets?for?preparing?(Th,U)O2?spheres”?（ORNL/TM-7280，1981）中采用了類似于內(nèi)膠凝制備UO2球的方法制備Th/U=3的(Th,U)O2微球，在硝酸釷與缺酸硝酸鈾酰混合溶液中加入氨水部分中和，然后加入尿素（Urea）和烏洛托品（HMTA）配制成溶膠。這種方法有利于制備出表面質(zhì)量好的(Th,U)O2微球，但這種溶膠制備方法在鈾含量高的情況下容易產(chǎn)生沉淀。日本原子能研究院的Shigeru?YAMAGISHI等和土耳其Ege大學(xué)原子能科學(xué)學(xué)院的H.?Tel等在《Journal?of?Nuclear?Science?and?Technology》23(9),?pp.794~801?(September?1986)的“Production?of?(Th,U)O2?Microspheres?with?Uranium?Content?of?0~35%?by?Sol-Gel?Process?Using?CCl4?as?Gelation?Media”和《Journal?of?Nuclear?Materials》256?(1998)?18-24的“Investigation?of?production?conditions?of?ThO2-UO3?microspheres?via?the?sol-gel?process?for?pellet?type?fuels”中描述了用氨水中和釷鈾混合硝酸鹽溶液得到ThO2-UO3溶膠，采用外膠凝法制備凝膠微球，但這種溶膠制備方法較為復(fù)雜，不易控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于：提供一種簡單易行的釷鈾混合氧化物陶瓷微球制備方法，該方法可制備出不同釷含量的釷鈾混合氧化物陶瓷微球。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
釷鈾混合氧化物陶瓷微球制備方法，包括溶膠配制、分散膠凝、洗滌、干燥煅燒和還原燒結(jié)各工藝，具體步驟如下：
步驟一?溶膠配制工藝：
在缺酸硝酸鈾酰溶液中加入硝酸釷，待硝酸釷溶解后加入去離子水，然后將混合溶液冷卻至0℃－5℃，再緩慢加入尿素和烏洛托品，邊加邊攪拌，配制成均勻透明的溶膠；
步驟二?分散膠凝工藝：
將所得溶膠通過分散裝置分散到膠凝介質(zhì)中，使膠凝成為凝膠球；
步驟三?洗滌工藝：
將得到的凝膠球用氨水和乙醇的混合溶液進行洗滌；
步驟四?干燥煅燒工藝：
將洗滌后的凝膠球放到干燥煅燒爐中干燥煅燒，轉(zhuǎn)化成為ThO2-UO3微球；
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