[發明專利]一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法

有效

• 申請號: 201810100350.3
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108417278B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 高瑞;楊振亮;李冰清;張鵬程;褚明福;唐浩;鐘毅;劉徐徐;段麗美;黃奇奇;王志毅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G21C3/60
• 分類號: G21C3/60;G21C21/16
• 代理公司: 51239 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王世權

1.一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，

步驟一：將鈾基合金粉末與碳基納米材料按體積比99.9-99:1-0.1的比例混合后，置于尼龍球磨罐中，添加3倍質量的氧化鋯研磨球，混合24h，得到混合粉；其中，所述鈾基合金為U-Mo、U-Zr或U₃Si₂，其粒徑為5μm～100μm，²³⁵U富集度1-5％，所述碳基納米材料為以下任意一種或多種：粒徑為20nm-2μm的SiC顆粒，直徑為20nm-200nm、長度為5-20μm的SiC晶須，直徑為5nm-100nm、長度為1-20μm的碳納米管，平面長度為100nm-200μm的石墨烯；

步驟二：將混合粉進行無壓燒結、熱壓燒結、放電等離子燒結或閃燒，保溫保壓結束后隨爐冷卻，取出后加工成型，即得到金屬型燃料芯塊。

2.根據權利要求1所述的一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，當燒結方式為無壓燒結時，其步驟為：將混合粉在100-400Mpa條件下模壓成型，得到燃料芯塊素坯，再將燃料芯塊素坯置于氣氛燒結爐中，以1-10℃/min的速率升溫至800-1200℃，保溫1-5h；所述氣氛為真空或氬氣氣氛保護。

3.根據權利要求1所述的一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，當燒結方式為熱壓燒結時，其步驟是：將混合粉置于石墨模具中，抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，在20-100MPa的燒結壓力條件下，以1-20℃/min的速率升溫至800-1200℃并保溫1-4h；燒結氣氛為氬氣氣氛。

4.根據權利要求1所述的一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，當燒結方式為放電等離子體燒結時，其步驟是是：將混合粉置于石墨模具中，抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，之后充氬氣至10-60kPa；在20-100MPa的燒結壓力條件下，以50-1000℃/min的速率升溫至700-1200℃，并保溫1-30min。

5.根據權利要求1所述的一種高輻照穩定性的金屬型燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，當燒結方式為閃燒時，其步驟是：將混合粉置于石墨或金屬模具中，抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，之后充氬氣至10-60kPa；以400-2000℃/min的速率升溫至700-1200℃，并保溫10s-5min。