[發明專利]一種二氧化鈾-石墨烯復合燃料芯塊的制備方法

有效

• 申請號: 202011493074.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112694330B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 郝軒;張燕;朱禮洋;楊志紅;楊素亮;田國新;張凡;杜丹;馮海寧
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C04B35/51
• 分類號: C04B35/51;C04B35/622;G21C3/62;G21C21/02
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;周敏毅

1.一種二氧化鈾-石墨烯復合燃料芯塊的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟：

(1)二氧化鈾粉末的制備：向硝酸鈾酰溶液中加入氨水，反應得到重鈾酸銨，得到重鈾酸銨粉末后加熱得到八氧化三鈾，用氫氣將其加熱還原為二氧化鈾粉末；

(2)制備氧化石墨烯懸浮液：將氧化石墨烯標準溶液均勻分散于去離子水中，得到氧化石墨烯懸浮液；

(3)制備二氧化鈾-氧化石墨烯懸浮液：將步驟(1)制備得到的二氧化鈾粉末均勻分散于步驟(2)制備得到的氧化石墨烯懸浮液中；

(4)制備二氧化鈾-氧化石墨烯混合粉末：將步驟(3)制備得到的二氧化鈾-氧化石墨烯懸浮液抽濾、干燥、燒結，并用氫氣還原為二氧化鈾-氧化石墨烯混合粉末；

(5)制備二氧化鈾-氧化石墨烯芯塊生坯：將步驟(4)制備得到的二氧化鈾-氧化石墨烯混合粉末放入模具壓制成型，脫模，得到二氧化鈾-氧化石墨烯芯塊生坯；

(6)制備二氧化鈾-石墨烯復合燃料芯塊：將步驟(5)制備得到的二氧化鈾-氧化石墨烯芯塊生坯在還原性氣氛下進行固化燒結，得到二氧化鈾-石墨烯復合燃料芯塊，

其中：

步驟(2)中，所述的氧化石墨烯標準溶液的質量百分比濃度為0.8-1.2％，所述的氧化石墨烯標準溶液與所述的去離子水的體積比為1:12-1:15，

步驟(3)中，所述的二氧化鈾粉末與所述的氧化石墨烯懸浮液的質量比為1:5-1:7，

步驟(4)中，所述的干燥在氮氣氛圍中進行，干燥溫度為300-350℃；所述的氫氣還原的溫度為650-680℃，時間為10-20min，

步驟(5)中，所述的壓制成型的壓力為10-17kN，保壓時間為20-60s，

步驟(6)中，所述的還原性氣氛中氫氣與氬氣的體積比為0.1-5:95，

步驟(6)中，所述的固化燒結的溫度為800-1850℃，時間為1-5h。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述的硝酸鈾酰溶液的濃度為400-600g/L，所述的氨水的濃度為13-15moL/L，加入過量所述的氨水使溶液的pH為10-12。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，反應得到重鈾酸銨后，通過抽濾并干燥，得到所述的重鈾酸銨粉末。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，得到二氧化鈾粉末的平均粒徑為0.1-10μm。