[发明专利]燃料芯块及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料芯块，其特征在于，包括第一可裂变部和填充在所述第一可裂变部内侧的第二可裂变部；所述第二可裂变部的原料包括可裂变材料及添加剂，从而所述第二可裂变部形成高热导区域；所述添加剂包括SiC颗粒、BeO、纳米金刚石、碳纳米管中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的燃料芯块，其特征在于，所述添加剂在所述第二可裂变部中所占的体积百分比为5-25％。

3.根据权利要求1所述的燃料芯块，其特征在于，所述第二可裂变部的可裂变材料为氧化物、碳化物或氮化物形式的可裂变材料，或为MOX燃料；

所述第一可裂变部的原料为可裂变材料，其为氧化物、碳化物或氮化物形式的可裂变材料，或为MOX燃料。

4.根据权利要求3所述的燃料芯块，其特征在于，所述第二可裂变部的可裂变材料密度小于所述第一可裂变部的可裂变材料密度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃料芯块，其特征在于，所述燃料芯块为柱体；其中，所述第一可裂变部为筒状结构，所述第二可裂变部为填充在所述筒状结构内部的柱状体。

6.根据权利要求5所述的燃料芯块，其特征在于，所述第二可裂变部的直径最大值不超过所述燃料芯块直径的4/5；

所述第二可裂变部的直径最小值不小于所述燃料芯块直径的1/5。

7.一种燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用可裂变材料与添加剂作为原料进行混料后，压制成第二可裂变部；

S2、采用可裂变材料作为原料压制成粒状粉末；

S3、将所述粒状粉末与造孔剂滚混后将其压制在所述第二可裂变部的外侧，以形成第一可裂变部；

S4、高温烧结，所述第一可裂变部紧密结合在所述第二可裂变部外形成致密的燃料芯块。

8.根据权利要求7所述的燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S1.1、先将可裂变材料粉末与添加剂进行宏观混料，再在锤磨机中进行共磨或微混料，然后使用轧辊压机压制成片体；

S1.2、将所述片体制成粒状粉末，再与造孔剂滚混后压制成第二可裂变部；

所述步骤S2中，将可裂变材料粉末通过轧辊压机压制成片体，再通过制粒机将该片体制成粒状粉末；

所述添加剂包括SiC颗粒、BeO、纳米金刚石、碳纳米管中的一种或多种；

所述可裂变材料为氧化物、碳化物或氮化物形式的裂变材料，或为MOX燃料。

9.一种燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用可裂变材料作为原料压制成内部中空的第一可裂变部；

S2、采用可裂变材料与添加剂作为原料制得混合粒状粉末；

S3、将所述混合粒状粉末与造孔剂滚混后将其压制在所述第一可裂变部的内部，以形成第二可裂变部；

S4、高温烧结，所述第一可裂变部紧密结合在所述第二可裂变部外形成致密的燃料芯块。

10.根据权利要求9所述的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S1.1、将可裂变材料粉末通过轧辊压机压制成片体，再通过制粒机将该片体制成粒状粉末；

S1.2、将所述粒状粉末与造孔剂滚混后压制成中空的第一可裂变部；

所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1、先将可裂变材料粉末与添加剂进行宏观混料，再在锤磨机中进行共磨或微混料，然后使用轧辊压机压制成片体；

S2.2、通过制粒机将所述片体制成混合粒状粉末；

所述添加剂包括SiC颗粒、BeO、纳米金刚石、碳纳米管中的一种或多种；

所述可裂变材料为氧化物、碳化物或氮化物形式的可裂变材料，或为MOX燃料。

11.一种燃料棒，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的燃料芯块，或者包括权利要求7或9所述的制备方法制得的燃料芯块。