[發明專利]惰性基體彌散燃料芯塊及其制備方法

有效

• 申請號: 201811152057.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109461509B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 孫茂州;馬趙丹丹;高思宇;李銳;黃華偉;武海龍;劉彤;任啟森;廖業宏
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;廣東核電合營有限公司;中國工程物理研究院材料研究所;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C21/02
• 分類號: G21C21/02;G21C3/58
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

1.一種惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預制無燃料區：將SiC混合粉末分別壓制成圓筒體和圓片并進行無壓燒結；無壓燒結時，在所述圓筒體和圓片上覆蓋SiC粉末；控制無壓燒結后的圓筒體和圓片的密度分別為60%-80%；

S2、預制燃料區：將具有SiC包覆層的TRISO顆粒壓制成圓柱體；所述圓柱體的密度為40-50%；

S3、將所述圓柱體裝入所述圓筒體內，在所述圓筒體的相對兩端分別放置所述圓片，放電等離子體燒結，制得惰性基體彌散燃料芯塊；

所述圓柱體形成所述惰性基體彌散燃料芯塊的燃料區，所述圓筒體和圓片形成所述惰性基體彌散燃料芯塊的無燃料區。

2.根據權利要求1所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述圓筒體的壁厚為3-5mm，所述圓片的厚度為2-3mm。

3.根據權利要求1所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述圓片的直徑與所述圓筒體的外徑相等；所述圓柱體的外徑與所述圓筒體的內徑相等。

4.根據權利要求1所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述放電等離子體燒結中，燒結溫度為1600-2000℃，燒結壓力為10-50MPa，保溫時間為5-20min。

5.根據權利要求1-4任一項所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括以下步驟：

S0、將燒結助劑、SiC粉末、分散劑進行混合，得到分散均勻的SiC混合漿料；

步驟S1包括：

S1.1、取所述SiC混合漿料進行干燥，形成SiC混合粉末；

S1.2、將所述SiC混合粉末分別壓制成圓筒體和圓片；

S1.3、將所述圓筒體和圓片在無壓條件下燒結。

6.根據權利要求5所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，步驟S2包括：

S2.1、取所述SiC混合漿料并將其噴涂在TRISO顆粒表面，干燥后在TRISO顆粒上形成SiC包覆層；

S2.2、將具有SiC包覆層的TRISO顆粒在20-40 MPa壓力下壓制形成圓柱體。

7.一種惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預制無燃料區：將SiC混合粉末分別壓制成圓筒體和圓片并進行無壓燒結；無壓燒結后的所述圓筒體和圓片的密度分別為60%-80%；無壓燒結時，在所述圓筒體和圓片上覆蓋SiC粉末；

S2、將具有SiC包覆層的TRISO顆粒填充到所述圓筒體內，并將所述圓筒體內的所述TRISO顆粒壓制形成圓柱體；所述圓柱體的密度為40-50%；

S3、在所述圓筒體的相對兩端分別放置所述圓片，放電等離子體燒結，制得惰性基體彌散燃料芯塊；

所述圓柱體形成所述惰性基體彌散燃料芯塊的燃料區，所述圓筒體和圓片形成所述惰性基體彌散燃料芯塊的無燃料區。

8.根據權利要求7所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述圓筒體的壁厚為3-5mm，所述圓片的厚度為2-3mm。

9.根據權利要求7所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述放電等離子體燒結中，燒結溫度為1600-2000℃，燒結壓力為10-50MPa，保溫時間為5-20min。

10.根據權利要求7-9任一項所述的惰性基體彌散燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括以下步驟：

S0、將燒結助劑、SiC粉末、分散劑進行混合，得到分散均勻的SiC混合漿料；

步驟S1包括：

S1.1、取所述SiC混合漿料進行干燥，形成SiC混合粉末；

S1.2、將所述SiC混合粉末分別壓制成圓筒體和圓片；

S1.3、將所述圓筒體和圓片在無壓條件下燒結。