[發明專利]鈾-氫化鋯和鈾-氫化釔燃料芯塊的閃速燒結制備方法

有效

• 申請號: 202011187226.9
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112410600B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張新房;梁藝涵
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C28/00;C22C29/00;B22F3/105;G21C5/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種鈾-氫化鋯和鈾-氫化釔燃料芯塊的閃速燒結制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)通過熔煉、鑄造工藝，獲得主要成分為鈾和鋯以及鈾和釔的兩類鑄錠；然后將獲得的鑄錠在氫化裝置中進行適當氫化處理，分別制備出U-ZrH_x塊體燃料以及U-YH_x塊體燃料；最后將獲得的鈾-氫化鋯或鈾-氫化釔塊體燃料機械破碎，并進一步球磨、篩分制成具有一定粒度的鈾-氫化鋯粉末或鈾-氫化釔粉末，作為燒結原料備用；

(2)將步驟(1)中制得的粉末原料，直接松裝入閃速燒結模具中，模具兩端分別設置有電極，用于在閃速燒結過程中將電能和壓力引入到粉末生坯中，壓力裝置與電極絕緣；兩端電極分別通過導線連接到大功率直流脈沖電源上，將電能引入到粉末生坯中；所述閃速燒結模具內層由耐高溫的氧化鋁或氮化硼絕緣材料制成，外層由高溫合金加工而成；

(3)粉末原料和電極裝載完畢后，在電極兩端施加100～1000MPa的壓力，并開啟大功率直流脈沖電源，利用電流流過粉末生坯中產生的瞬時焦耳熱效應進行閃速燒結，燒結時間為5～60s；所述大功率直流脈沖電源在閃速燒結時提供的電流為700～5000A，電壓為5～50V，頻率為10～100kHz；

(4)閃速燒結時間達到后，關閉大功率直流脈沖電源，待樣品冷卻到室溫后進行脫模，得到通過閃速燒結制備的U-ZrH_x或U-YH_x燃料芯塊；所述通過閃速燒結制備的U-ZrHx或U-YHx燃料芯塊，其直徑為10～20mm，高度為1～50mm，致密度不低于99％，鈾235質量分數為10％～90％，氫鋯比x為1～2，氫釔比x為1～3。

2.根據權利要求1所述的一種鈾-氫化鋯和鈾-氫化釔燃料芯塊的閃速燒結制備方法，其特征在于，所述電極材質為石墨、高溫合金或硬質合金。