[發明專利]一種氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法

在審

• 申請號: 201911335506.7
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN113012834A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 李宗書;杜江平;何勇;劉文濤;郝若彤;喬偉;隋政;孟瑩
• 申請（專利權）人: 中核北方核燃料元件有限公司
• 主分類號: G21C21/02
• 分類號: G21C21/02;G21C21/16
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

1.一種氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：

(1)通過金屬鈾和單質硅真空感應熔煉制備得到U₃Si₂錠，破碎球磨后得到U₃Si₂粉末；

(2)金屬鈾通過循環氫化脫氫制備得到金屬鈾粉，氮化得到鈾氮化合物；

(3)將鈾氮化合物置于石墨模具中預壓后，連同模具與鈾氮化合物一起在鎢鉬燒結爐中高溫脫氮，脫氮后得到塊狀UN材料，經過破碎球磨后，制備得到可在室溫下穩定存在的UN粉末；

(4)將UN粉末與10～80wt％U₃Si₂粉末，采用干法三維混料或以乙醇為介質濕法球磨混料后，得到UN-U₃Si₂混合粉末，采用無壓燒結或熱壓燒結制備得到UN-U₃Si₂復合燃料芯塊。

2.根據權利要求1所述的氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)，金屬鈾通過1～5次循環氫化脫氫制備得到金屬鈾粉。

3.根據權利要求1所述的氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)，氮化得到鈾氮化合物UN_x，1＜X≤2。

4.根據權利要求1所述的氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)，連同模具與鈾氮化合物一起在鎢鉬燒結爐中加熱至1360～1460℃高溫脫氮。

5.根據權利要求1所述的氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：所述的步驟(4)，若采用無壓燒結，則在1550～1630℃真空或惰性氣體環境中燒結，保溫時間4～7小時。

6.根據權利要求1所述的氮化鈾復合鈾三硅二燃料芯塊的制備方法，其特征在于：所述的步驟(4)，若采用熱壓燒結，則置于熱壓模具中，熱壓壓力30～70MPa，熱壓溫度1450～1600℃，熱壓時間1～2.5小時。