[發明專利]一種SiC基UCO核芯燃料芯塊制備方法

有效

• 申請號: 202011609611.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112735618B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉文濤;隋政;郭波龍;梁方知;張靖雪;張宇;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: G21C21/16
• 分類號: G21C21/16;G21C21/10;G21C21/14
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

本發明屬于SiC基核燃料芯塊制備技術領域，具體涉及一種SiC基UCO核芯燃料芯塊制備方法。將U₃O₈粉緩慢加入濃硝酸和去離子水的混合溶液中，將硝酸鈾酰和尿素配置為增稠劑，向混合溶液加入增稠劑，靜置后通過分散頭進行分散凝膠制備UO₃/C凝膠球，再進行陳化、洗滌和干燥去除雜質和水分，最終在CO氣氛中焙燒制備得到UO₂+UC₂的UCO微球；流化包覆制備得到的UCO包覆顆粒與SiC粉末混合均勻，選用鋼模將混合粉末冷壓成生坯，將生坯封裝入熱壓模具中真空下進行熱壓燒結，燒結結束后取出熱壓模具將芯塊取出，將外觀進行打磨后得到成品芯塊。制得芯塊在密度、尺寸、熱物理性能、力學性能等堆外性能測試方面均能達到入堆芯塊技術條件要求。

技術領域

本發明屬于SiC基核燃料芯塊制備技術領域，具體涉及一種SiC基UCO核芯燃料芯塊制備方法。

背景技術

美國橡樹嶺國家實驗室研制出UCO體系微球彌散燃料。微球制備采用的工藝為內凝膠工藝加碳熱還原工藝。制備微球用于高溫氣冷堆燃料制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SiC基UCO核芯燃料芯塊制備方法，主要應用于SiC基UCO核芯燃料芯塊的制備，制得芯塊在密度、尺寸、熱物理性能、力學性能等堆外性能測試方面均能達到入堆芯塊技術條件要求。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種SiC基UCO核芯燃料芯塊制備方法，將U₃O₈粉緩慢加入濃硝酸和去離子水的混合溶液中，將硝酸鈾酰和尿素配置為增稠劑，向混合溶液加入增稠劑，靜置后通過分散頭進行分散凝膠制備UO₃/C凝膠球，再進行陳化、洗滌和干燥去除雜質和水分，最終在CO氣氛中焙燒制備得到UO₂+UC₂的UCO微球；流化包覆制備得到的UCO包覆顆粒與SiC粉末混合均勻，選用鋼模將混合粉末冷壓成生坯，將生坯封裝入熱壓模具中真空下進行熱壓燒結，燒結結束后取出熱壓模具將芯塊取出，將外觀進行打磨后得到成品芯塊。

將1000gU₃O₈粉緩慢加入440mL濃硝酸和835mL去離子水的混合溶液。

將100ml硝酸鈾酰和37.8g尿素配置為增稠劑。

向混合溶液加入增稠劑量為90g。

分散頭選擇23G、膠液流量為12ml/min，分散時振動頻率為100～120Hz制備UO₃/C凝膠球。

流化包覆制備得到的UCO包覆顆粒，按包覆顆粒體積比41％與SiC粉末混合均勻。

選用8.2mm鋼模將混合粉末在壓力60MPa下冷壓成生坯。

燒結結束后取出熱壓模具將芯塊通過脫模或者解體的方式取出。

將外觀使用砂紙進行打磨后得到成品芯塊。

本發明所取得的有益效果為：

本方法可實現SiC基UCO核芯燃料芯塊的制備，制得芯塊在密度、尺寸、熱物理性能、力學性能等堆外性能測試方面均能達到入堆芯塊技術條件要求，制備芯塊主要應用于與技術條件相對應的燃料堆，滿足核燃料元件使用標準。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。

本方法主要分為UCO核芯制備、TRISO顆粒制備、生坯制備、芯塊燒結等幾個關鍵工藝方法。