[发明专利]一种密度不合格MOX燃料芯块返料回收方法

说明书

本发明属于核级粉末冶金技术领域，具体为一种密度不合格MOX燃料芯块返料回收方法，其工艺包括选料‑制备粉末‑粉末氧金属比调节‑粉末钝化处理‑粉末改性，判别是否满足要求，采用上述工艺制备获得了MOX回收粉末产品，粒度为0.5～0.9μm，比表面积为5～15m²/g，振实密度为2.0～3.0g/cm³，松装密度为1.8～2.2g/cm³，O/M为2.0～2.1，杂质含量低于600ppm，芯块返料回收处理过程中杂质引入量得到良好控制，未出现严重的粉末飞扬现象，处理获得的粉末比表面积显著提高，有效的改善了粉末烧结活性。

技术领域

本发明属于核级粉末冶金技术领域，具体涉及一种核级粉末冶金不合格产品返料回收再利用技术。

背景技术

MOX燃料芯块研制过程中，由于制粒、压制、烧结等工艺环节处理效果不理想，导致部分MOX燃料芯块产品密度不合格。为提高铀、钚等珍贵核资源的利用率，降低不合格芯块库存压力，需对密度不合格的MOX燃料芯块进行返料回收处理。

目前，在传统的粉末冶金领域，对密度不合格产品主要采用机械破碎的方法进行处理，该方法存在有以下三点不足：一、不合格产品在破碎过程中会引入杂质，该部分杂质在生产加工过程中难以去除，影响最终产品的质量；二、在破碎过程中，存在粉末飞扬的现象，会导致材料的损失，并造成操作环境的污染，同时，铀钚材料为剧毒物质，具有很强的放射性，铀钚粉末飞扬会造成人员和设备的受照损伤；三、由于部分粉末冶金产品硬度大，导致破碎设备使用寿命不高，产生大量固体废物，造成制造成本的显著升高。

在传统的核燃料芯块产品制造领域，对密度不合格的芯块主要通过氧化处理的方法进行回收利用，该方法能有效结果杂质引入的问题，但存在粉末烧结活性低的不足，极大的制约了回收粉末的再利用范围。为解决上述问题，本专利设计了一种密度不合格MOX燃料芯块返料回收方法，通过对MOX芯块物理化学特点进行分析，采用针对性的处理方式，解决了杂质引入、粉末飞扬、设备使用寿命较短、粉末活性低的问题，实现密度不合格芯块的合理利用，提高铀钚核材料的利用率。

发明内容

本发明的目的是提供一种密度不合格MOX燃料芯块返料回收方法，解决目前不合格芯块处理过程中杂质引入、粉末飞扬、设备使用寿命较短的问题。

本发明的技术方案如下：

一种密度不合格MOX燃料芯块返料回收方法，该方法包括：

1)选料；

2)制备粉末；

3)粉末氧金属比调节；

4)粉末钝化处理；

5)粉末改性，判别是否满足要求。

所述的步骤3)粉末氧金属比调节，具体为：

3.1)粉末装入烧结舟

选取步骤2)处理获得的粉末0.05～5Kg，装入石英烧结舟中，再将烧结舟装入气氛控制炉内；

3.2)气氛控制炉内通氩气

将炉内气压抽至0.3～2.5Pa之间，3～25L/min速度通入氩气和氢气，H₂含量为3～12％，气压保持在3～20KPa之间；

3.3)重复步骤3.1～3.2，次数为3～15次；

3.4)升温并保温

将烧结炉内温度以0.3～13℃/min的速度升温，并在600～1250℃保温0.5～8h，气压保持在8～15KPa之间，气体流量控制速度在0.05～5L/min；

3.5)降温