[发明专利]一种高热导燃料芯块及其制备方法

权利要求书

1.一种高热导燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一种UO₂单晶；

S2、UO₂单晶涂层包覆：将步骤S1制备的UO₂单晶过筛处理，选取一定粒径的UO₂单晶，采用化学气相沉积的方法在UO₂单晶表面涂覆一层金属涂层，得到包覆型UO₂单晶颗粒；

S3、粉体预处理：将步骤S2制备的包覆型UO₂单晶颗粒以及Zr合金粉体进行加热预处理；

S4、粉体混合：将步骤S3制备的包覆型UO₂单晶颗粒筛分成粒径大小不同的两组，先将大尺寸UO₂单晶颗粒、Zr合金粉体与烧结剂按照一定的体积比例放入混料罐内，喷洒一定量的粘结剂密封混合，然后将剩余的小尺寸UO₂单晶颗粒与Zr合金粉体混合后一起搅拌均匀；

S5、生坯压制：将步骤S4混合均匀的粉体按照一定压力条件压制成生坯；以及

S6、高温烧结：将步骤S5压制好的生坯在还原性气氛中高温烧结，即可获得所述高热导燃料芯块，烧结条件为升温速率5~20℃/min，500~600℃保温1~2h，1500℃~1800℃保温2~4h，烧结气氛为Ar-H₂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述UO₂单晶采用电解法制备。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述金属涂层的金属选自锆或铌，所述金属涂层的厚度为5~20μm，选取的UO₂单晶颗粒的粒径为100~800μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，Zr合金粉体的粒径为10~200μm，所述包覆型UO₂单晶颗粒及Zr合金粉体的煅烧温度控制在100~250℃，Ar气氛中保温1~5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，大尺寸UO₂单晶颗粒的粒径为350~800μm，小尺寸UO₂单晶颗粒的粒径为100~350μm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，小尺寸UO₂单晶颗粒重量比为10~20%，大尺寸UO₂单晶颗粒重量比为80~90%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述粘结剂为无水乙醇或三氯乙烯，用量为0.5wt%~5wt%；所述烧结剂为阿克蜡或硬脂酸锌，用量为0.05wt%~0.5wt%，所述包覆型UO₂单晶颗粒的体积含量为70%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，生坯压制密度为5.0~7.0g/cm³。

9.一种根据权利要求1～8中任意一项所述制备方法制备得到的高热导燃料芯块，所述高热导燃料芯块是一种单晶UO₂复合燃料芯块。