[发明专利]一种新型泡沫陶瓷复合燃料芯块、制备方法及应用

权利要求书

1.一种新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将陶瓷粉料、石墨粉料、包覆燃料颗粒以及粘结剂、除泡剂、增塑剂和分散剂均匀分散于有机溶剂中，获得浆料；

所述陶瓷粉料、石墨粉料、包覆燃料颗粒以及粘结剂、除泡剂、增塑剂和分散剂按照以下质量百分计：陶瓷粉料为5～30％，石墨粉料为5～20％，包覆燃料颗粒为5～50％，有机溶剂为20～70％，粘结剂为1～5％、除泡剂为1～5％、增塑剂为1～5％和分散剂为1～5％；

所述陶瓷粉料为碳化硅陶瓷粉料；

采用模板法，将一定尺寸的泡沫状模板浸入至获得的浆料中进行充分挂浆处理，干燥后，去除或不去除模板，获得含有包覆燃料颗粒的泡沫预制体；

采用气相沉积法，将含有包覆燃料颗粒的泡沫预制体进行陶瓷化处理，即得所述新型泡沫陶瓷复合燃料芯块；

将含有包覆燃料颗粒的泡沫预制体进行陶瓷化处理是按照以下步骤进行：

将含有包覆燃料颗粒的泡沫预制体置于化学气相炉中，以三氯甲基硅烷(MTS)为先驱体，以氢气为载气和稀释气体，以惰性气体为保护气体，沉积温度为900～1200℃，沉积炉总气压为0.5～5kPa，沉积时间为20～200h；

所述新型泡沫陶瓷复合燃料芯块在高温气冷堆中的应用。

2.根据权利要求1所述的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述泡沫状模板为有机模板或者无机模板；所述有机模板为聚氨酯泡沫或树脂泡沫模板；所述无机模板为碳泡沫、硅藻土或沸石。

3.根据权利要求2所述的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述泡沫状模板为有机模板，采用热解-氧化去除工艺进行去除模板，去除模板具体是按照以下步骤进行：

将泡沫预制体在空气气氛下，以0.1～1℃/min的升温速率，自室温起，升温至200～350℃，保温1～4h，然后再以0.1～1℃/min的升温速率，继续升温至400～600℃，保温1～4h。

4.根据权利要求1所述的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述三氯甲基硅烷∶氢气∶惰性气体的体积比为1∶5～15∶10～20。

5.根据权利要求1所述的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉料为碳化硅陶瓷粉料；

所述包覆燃料颗粒为三结构同向型(TRISO)颗粒或两结构同向型(BISO)包覆燃料颗粒；

所述粘结剂为聚乙烯缩丁醛或聚乙烯醇；

所述除泡剂为正丁醇或乙二醇；

所述增塑剂为邻苯二甲基二辛酯或丙三醇；

所述分散剂为磷酸三乙酯或正硅酸乙酯。

6.根据权利要求1所述的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、丁酮、甲苯、异丙醇中的一种或多种。

7.一种权利要求1～6任一项所述的方法制得的新型泡沫陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述芯块的空隙率为70～90％。