[發(fā)明專利]UO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810075679.9
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN110085338B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設計）人: 羅帥;魯仰輝;劉智謀
• 申請（專利權）人: 國家電投集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G21C21/16
• 分類號: G21C21/16;B22F3/105
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪洋

1.一種UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，在所述制備方法中，原料被執(zhí)行加壓的放電等離子體燒結；

所述制備方法包括如下步驟：

S1：構建具有第一內徑的第一模具和具有第二內徑的第二模具，其中第一模具和第二模具分別包括上壓頭(1)和下壓頭(2)，上壓頭(1)和下壓頭(2)均由石墨材料制成，并且上壓頭(1)和下壓頭(2)的靠近原料的一側分別設有一層石墨紙(3)，使得每一個模具的兩個石墨紙(3)分別夾在上壓頭(1)和原料(4)之間以及下壓頭(2)和原料(4)之間；

S2：以UO₂粉末為原料，將適量原料裝入第一模具中，然后將裝有原料的第一模具放入放電等離子體燒結爐中，其中燒結爐的爐腔內設有石墨罩，用于加熱爐腔；

S3：使第一模具的上壓頭和下壓頭中的一個相對于另一個靠近地移動，并使作用在原料上的壓強為恒定壓強，同時對爐腔進行抽真空，并通過石墨罩加熱爐腔，保持預定時間后停止加熱，制備得到大晶粒UO₂材料；

S4：將制備的大晶粒UO₂材料從第一模具中取出，置于顆粒機中破碎，過篩，篩取出直徑在預定直徑范圍內的大晶粒UO₂材料；

S5：在得到的大晶粒UO₂材料中混入Cr粉，然后研磨均勻，得到復合粉末；

S6：對復合粉末進行模壓成型，制得芯塊生坯；

S7：將芯塊生坯裝入第二模具中，然后將裝有芯塊生坯的第二模具放入放電等離子體燒結爐中；

S8：使第二模具的上壓頭和下壓頭中的一個相對于另一個靠近地移動，同時對爐腔進行抽真空并通入氫氬混合氣，加熱爐腔，保持預定時間后停止加熱，完成制備。

2.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，UO₂粉末的顆粒直徑為0.3-0.8μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于：

所述使第一模具的上壓頭和下壓頭中的一個相對于另一個靠近地移動包括：固定第一模具的上壓頭并使第一模具的下壓頭上升；或者固定第一模具的下壓頭并使第一模具的上壓頭下降，和/或

所述使第二模具的上壓頭和下壓頭中的一個相對于另一個靠近地移動包括：固定第二模具的上壓頭并使第二模具的下壓頭上升；或者固定第二模具的下壓頭并使第二模具的上壓頭下降。

4.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，將爐腔內的真空度抽至10Pa以下，并且爐腔以50℃/min～100℃/min的速率升溫至1500～1600℃，所述預定時間為30～60min。

5.根據(jù)權利要求4所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，升溫采用階梯式升溫，當爐腔溫度在850℃以下時升溫速率為100℃/min，當爐腔溫度在850℃以上時升溫速率為50℃/min。

6.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述恒定壓強為30-100MPa。

7.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，在步驟S4中，所述預定直徑范圍為30～50μm。

8.根據(jù)權利要求1所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述第一內徑為15-30mm，并且所述第二內徑為8-12mm。

9.一種實施權利要求1至8中任一項所述的UO₂/Cr復合燃料芯塊的制備方法的制備裝置。