[發(fā)明專利]二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011231027.3 | 申請(qǐng)日： | 2020-11-06 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112521151A | 公開（公告）日： | 2021-03-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 黃華偉;劉彤;廖業(yè)宏;孫茂州;嚴(yán)巖;任啟森;黃恒;許多挺;張永棟;肖玲 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 嶺東核電有限公司;中廣核研究院有限公司;中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司;中國(guó)廣核電力股份有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C04B35/51 | 分類號(hào)： | C04B35/51;C04B35/624;G21C3/62;G21C3/64;G21C21/02 |
| 代理公司： | 深圳市瑞方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314 | 代理人： | 林儉良;王少虹 |
| 地址： | 518028 廣東省深圳市福田*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 氧化 石墨 燃料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種二氧化鈾?石墨烯燃料芯塊及其制備方法，制備方法包括：S1、將重鈾酸銨粉末在高溫下煅燒，使重鈾酸銨轉(zhuǎn)化成U3O8；S2、用濃硝酸將U3O8溶解，獲得缺酸硝酸鈾酰溶液；S3、將獲得的缺酸硝酸鈾酰溶液制成溶膠溶液；S4、制備石墨烯懸浮液；S5、將溶膠溶液和石墨烯懸浮液混合，形成混合液；S6、將混合液進(jìn)行加熱使凝膠化，形成含水的鈾化物?石墨烯混合物凝膠；S7、將含水的鈾化物?石墨烯混合物凝膠進(jìn)行洗滌并晾干，獲得凝膠粉末；S8、依次將凝膠粉末進(jìn)行干燥煅燒，還原燒結(jié)，獲得二氧化鈾?石墨烯復(fù)合粉末；S9、致密化燒結(jié)，制得二氧化鈾?石墨烯燃料芯塊。本發(fā)明的制備方法，提高燃料芯塊的成分均勻性和熱導(dǎo)率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及核燃料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊及其制備方法。
背景技術(shù)
UO2具有熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗輻照性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于核電燃料。然而，UO2陶瓷芯塊的導(dǎo)熱系數(shù)低，制成的燃料棒在服役過程中溫差大，降低了燃料元件的耐事故容錯(cuò)能力。在芯塊基體中添加一定體積含量的石墨烯相，可提高燃料芯塊的導(dǎo)熱系數(shù)。但是，由于石墨烯顆粒和UO2顆粒物理性能差異大，很容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致粉末均勻性差。此外，石墨烯和UO2在1300℃以上易發(fā)生反應(yīng)，阻礙芯塊致密。
目前，國(guó)內(nèi)外一些關(guān)于炭黑C-UO2或金剛石C-UO2制備方面的文獻(xiàn)多是涉及傳統(tǒng)的粉末冶金制備方法。將C粉末與UO2粉末機(jī)械混合，然后采用SPS燒結(jié)，可以降低燒結(jié)溫度，減少C與UO2的化學(xué)反應(yīng)，但粉末均勻性不理想。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種提高成分均勻性、提升燃料芯塊熱導(dǎo)率的二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊的制備方法以及制得的二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊的制備方法，包括以下步驟：
S1、將重鈾酸銨粉末在高溫下煅燒，使所述重鈾酸銨轉(zhuǎn)化成U3O8；
S2、用濃硝酸將所述U3O8溶解，獲得缺酸硝酸鈾酰溶液；
S3、將獲得的所述缺酸硝酸鈾酰溶液制成溶膠溶液；
S4、制備石墨烯懸浮液；
S5、將所述溶膠溶液和石墨烯懸浮液混合，在低溫下攪拌，形成混合液；
S6、將所述混合液進(jìn)行加熱使凝膠化，形成含水的鈾化物-石墨烯混合物凝膠；
S7、將所述含水的鈾化物-石墨烯混合物凝膠進(jìn)行洗滌并晾干，獲得凝膠粉末；
S8、依次將所述凝膠粉末進(jìn)行干燥煅燒，還原燒結(jié)，獲得二氧化鈾-石墨烯復(fù)合粉末；
S9、將二氧化鈾-石墨烯復(fù)合粉末進(jìn)行致密化燒結(jié)，制得二氧化鈾-石墨烯燃料芯塊。
優(yōu)選地，步驟S1中，將所述重鈾酸銨粉末在800℃～900℃下煅燒2～4小時(shí)，使所述重鈾酸銨轉(zhuǎn)化成U3O8。
優(yōu)選地，步驟S2中，所述U3O8和濃硝酸的質(zhì)量比例為1:1.35-1.45；
在所述U3O8溶解于濃硝酸后，過濾，獲得的濾液即為缺酸硝酸鈾酰溶液。
優(yōu)選地，步驟S3中，在所述缺酸硝酸鈾酰溶液中加入尿素以及六次甲基四胺或氨水，溶解完全后形成溶膠溶液；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于嶺東核電有限公司;中廣核研究院有限公司;中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司;中國(guó)廣核電力股份有限公司，未經(jīng)嶺東核電有限公司;中廣核研究院有限公司;中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司;中國(guó)廣核電力股份有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
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