[发明专利]一种金属增强型二氧化铀核燃料芯块的制备方法

摘要

本发明公开了一种金属增强型二氧化铀核燃料芯块的制备方法。该制备方法主要包括两大步骤，一是制备核壳结构颗粒，即利用放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）技术对UO₂粉末进行低温快速预烧，经造粒、球化后得到UO₂小球，再与金属（Mo、Cr、W等之一）微粉进行物理混合的方式，将金属微粉包覆到UO2小球表面，制成金属包覆二氧化铀的核壳结构颗粒；二是制备核燃料芯块，即利用包覆在UO₂小球表面的金属粉末高温液化后，在UO₂小球周围形成类似于细胞膜结构的微胞结构连续相，与UO₂基体形成特殊的金属增强型UO₂核燃料芯块。

主权项

1.一种金属增强型二氧化铀核燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将二氧化铀粉末通过放电等离子烧结法进行低温快速预烧，低温快速预烧过程中，以50~200℃/min的升温速率升温至600~800℃后，保温1~10min，得到二氧化铀预烧坯；（2）将二氧化铀预烧坯进行破碎、过筛后得到粒径15~100目的二氧化铀颗粒，然后再将二氧化铀颗粒研磨球化2~12小时，得到二氧化铀小球；（3）将二氧化铀小球与金属粉末按体积比1:0.05~0.15的比例进行混合包覆2~8小时，得到金属粉末在二氧化铀小球表面包覆均匀的核壳结构颗粒；其中，所述金属粉末为钼、铬或钨；（4）将核壳结构颗粒压制成密度为5.6~6.8g/cm³的金属增强型核燃料芯块素坯；（5）将金属增强型核燃料芯块素坯通过放电等离子烧结法在氩气或氩氢混合气气氛下进行高温烧结，使得核壳结构颗粒经成形和高温烧结后，包覆于UO₂颗粒表面的金属粉末局部液化并相互连结，在UO₂颗粒周围形成了类似细胞膜结构的金属微胞，随后冷却即可得到具有微胞结构的金属增强型二氧化铀核燃料芯块；其中，烧结温度为1600~1900℃，然后保温2~8小时后冷却即可。