The invention belongs to the technical field of nuclear fuel preparation, and relates to a preparation method of U_Zr_C fuel. The method comprises the following steps: (1) mixing UO 2 and ZrO 2 powders in the presence of ball-milling medium, and obtaining the mixed powders of UO 2 and ZrO 2 after static, drying and sieving; (2) mixing UO 2 and ZrO 2 powders with C6H 12O 6 solution evenly, drying, crushing and sieving to obtain the mixed powders of UO 2, ZrO 2 and C6H 12O 6; (3) mixing UO 2, ZrO 2 and C6H 12O 6 powders. U Zr_ C solid sinter was obtained by vacuum heating treatment of mixed powder. U Zr_ C powder was obtained by crushing and sieving; (4) stearic acid was added to U Zr_ C powder and pressed to form green fuel pellets; (5) U Zr_ C fuel pellets were obtained by vacuum heating sintering of green fuel pellets. The method of the invention can improve the homogeneity of material powder mixing, the production efficiency of the preparation process and the density of the prepared fuel.
【技术实现步骤摘要】
一种U-Zr-C燃料的制备方法
本专利技术属于核燃料制备
,涉及一种U-Zr-C燃料的制备方法。
技术介绍
大功率核推进是未来制造大推力核动力航天器的关键技术,对国家安全具有重要的战略意义。大功率核推进的核心问题是堆芯和核燃料选择问题,在众多反应堆芯中,三元碳化物燃料U-Zr-C由于具有良好的导热率、抗中子辐照性以及较好的热稳定性,因此成为不同反应堆芯都可选择的燃料,具有较大的通用性。因此,美国与俄罗斯(前苏联)都将三元碳化物燃料作为未来核推进技术的研究重点,其中俄罗斯以三元碳化物燃料为基础设计的核反应堆堆型为RD-0410;美国以俄罗斯堆芯为基础,改进设计完成了CIS堆型。这足以表明未来在大推力核动力航天器燃料选取方面,三元碳化物U-Zr-C燃料具有明显的优势。但对于三元碳化物U-Zr-C燃料的制备方法,国内外相关报道较少,其常规的制备方法是将UO2粉末、ZrO2粉末与C粉末混合,经高温反应处理制备得到U-Zr-C原料粉末,再将U-Zr-C原料粉末经球磨、压制及烧结制备得到U-Zr-C芯块。但这种常规制备方法存在较大的问题,表现在:由于UO2粉末(10.96g/cm3)、ZrO2粉末(6.6g/cm3)与C粉末(2.26g/cm3)的密度相差较大,因此很难将UO2粉末、ZrO2粉末与C粉末三种粉末均匀混合,这会导致在高温反应制备U-Zr-C原料时,部分未与C粉末接触的UO2与ZrO2粉末无法反应彻底,导致最终U-Zr-C粉末出现UO2和ZrO2的杂质相;同时一般采用的放电等离子(SPS)烧结工艺存在生产效率较低,生产成本较高的缺陷;且其他烧结工艺( ...
【技术保护点】
1.一种U‑Zr‑C燃料的制备方法,其特征在于,所述的制备方法包括如下步骤:(1)将UO2与ZrO2粉末在球磨介质存在的情况下进行球磨混合,静置、干燥及过筛处理后得到UO2与ZrO2的混合粉末;(2)将UO2与ZrO2的混合粉末与C6H12O6溶液均匀混合,干燥、破碎及过筛处理后得到UO2、ZrO2和C6H12O6的混合粉末;(3)将UO2、ZrO2和C6H12O6的混合粉末真空加热处理,得到U‑Zr‑C固体烧结物,经破碎、过筛,得到U‑Zr‑C粉末;(4)在U‑Zr‑C粉末中加入硬脂酸,混合处理后压制成型,得到燃料芯块生坯;(5)将燃料芯块生坯真空加热烧结,得到U‑Zr‑C燃料芯块。
【技术特征摘要】
1.一种U-Zr-C燃料的制备方法,其特征在于,所述的制备方法包括如下步骤:(1)将UO2与ZrO2粉末在球磨介质存在的情况下进行球磨混合,静置、干燥及过筛处理后得到UO2与ZrO2的混合粉末;(2)将UO2与ZrO2的混合粉末与C6H12O6溶液均匀混合,干燥、破碎及过筛处理后得到UO2、ZrO2和C6H12O6的混合粉末;(3)将UO2、ZrO2和C6H12O6的混合粉末真空加热处理,得到U-Zr-C固体烧结物,经破碎、过筛,得到U-Zr-C粉末;(4)在U-Zr-C粉末中加入硬脂酸,混合处理后压制成型,得到燃料芯块生坯;(5)将燃料芯块生坯真空加热烧结,得到U-Zr-C燃料芯块。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述的球磨介质为无水乙醇。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述的UO2与ZrO2粉末的质量比为(1-3)∶1,球料体积比为(3-5)∶1,球磨转速为300-500转/分钟,球磨时间为2-4小时。4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴学志,尹邦跃,
申请(专利权)人:中国原子能科学研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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