UO2-金属燃料芯块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种UO2‑金属燃料芯块及其制造方法，制造方法包括：S1、根据质量百分比称取以下各原料：Cr2O3 0‑2％、MoO2 0‑2％、ZrO2 0‑2％，余量为UO2；S2、将所述原料球磨混合均匀，形成混合粉末；S3、将所述混合粉末压制形成坯体并进行高温预烧，获得固溶体；S4、将固溶体进行破碎、过筛，球磨形成颗粒混料；S5、在颗粒混料中掺入金属粉末，混合，使得颗粒混料中每一个颗粒的表面包覆有所述金属粉末；S6、将掺有金属粉末的颗粒混料模压成型并进行致密化烧结，制得UO2‑金属燃料芯块。本发明专利技术的UO2‑金属燃料芯块，金属的加入将芯块热导率提高50％以上，增大芯块晶粒尺寸，明显降低燃料芯块服役时的芯部温度，减小温度梯度，抑制燃料芯块裂变产物释放，提高燃料棒性能。

UO2- metal fuel pellets and manufacturing method thereof

The invention discloses a UO2_metal fuel pellet and a manufacturing method thereof. The manufacturing method includes: S1, weighing the following raw materials according to the mass percentage: Cr2O3 0_2%, MoO2 0_2%, ZrO2 0_2%, the remaining amount is UO2; S2, mixing the raw materials evenly to form a mixed powder; S3, pressing the mixed powder. The solid solution is obtained by preparing the green body and pre-firing at high temperature; S4, crushing and sifting the solid solution, and forming the granular mixture by ball milling; S5, adding metal powder into the granular mixture, mixing, so that the surface of each particle in the granular mixture is coated with the metallic powder; S6, coating the granular mixture mold with metal powder; The UO2 core fuel pellets were prepared by pressing and sintering. The UO2_metal fuel pellet of the invention can increase the thermal conductivity of the pellet by more than 50%, increase the grain size of the pellet, obviously reduce the core temperature of the fuel pellet in service, reduce the temperature gradient, inhibit the release of the fission products of the fuel pellet, and improve the fuel rod performance.

【技术实现步骤摘要】
UO2-金属燃料芯块及其制造方法
本专利技术涉及核燃料
，尤其涉及一种UO2-金属燃料芯块及其制造方法。
技术介绍
由于UO2陶瓷具有熔点高、稳定性好、辐照性能好等优点，全球绝大部分商用核反应堆的燃料元件都采用UO2陶瓷作为燃料芯块。然而，UO2陶瓷热导率低，燃料芯块在服役过程中形成较大的温度梯度，芯部温度达到1500℃以上。大的温度梯度导致芯块产生热应力，高的芯块温度使得裂变气体释放率增大，这不利于燃料元件燃耗的增加，影响着核电的安全性和经济性。为了减小芯块热应力，降低裂变气体释放率，在芯块中添加高热导率的第二相化合物，如BeO、SiC、纳米金刚石等，成为提高燃料芯块性能的热点。同时，裂变气体释放还受晶粒尺寸的影响，添加微量的助烧剂，促进芯块晶粒长大是降低裂变气体释放的重要研究方向。金属M(Mo、Cr、Zr)具有化学稳定性好、热导率高、熔点高的优点，与UO2有良好的相容性，是改善UO2芯块热导率的重要候选化合物。UO2-M芯块的工艺与UO2芯块相似，工业化应用前景好。然而，分布于UO2基体的金属M粉末在烧结过程中会与UO2发生置换还原反应，形成金属Mx+离子，并固溶于UO2基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UO2‑金属燃料芯块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据质量百分比称取以下各原料：Cr2O3 0‑2%、MoO2 0‑2%、ZrO2 0‑2%，余量为UO2；所述Cr2O3、MoO2和ZrO2中至少一种质量不为0；S2、将所述原料球磨混合均匀，形成混合粉末；S3、将所述混合粉末压制形成坯体并进行高温预烧，获得固溶体；S4、将固溶体进行破碎、过筛，球磨形成颗粒混料；S5、在颗粒混料中掺入金属粉末，混合，使得颗粒混料中每一个颗粒的表面包覆有所述金属粉末；所述金属粉末包括Mo、Cr、Zr中至少一种；S6、将掺有金属粉末的颗粒混料模压成型并进行致密化烧结，制得UO2‑金属燃料芯块。

【技术特征摘要】
1.一种UO2-金属燃料芯块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据质量百分比称取以下各原料：Cr2O30-2%、MoO20-2%、ZrO20-2%，余量为UO2；所述Cr2O3、MoO2和ZrO2中至少一种质量不为0；S2、将所述原料球磨混合均匀，形成混合粉末；S3、将所述混合粉末压制形成坯体并进行高温预烧，获得固溶体；S4、将固溶体进行破碎、过筛，球磨形成颗粒混料；S5、在颗粒混料中掺入金属粉末，混合，使得颗粒混料中每一个颗粒的表面包覆有所述金属粉末；所述金属粉末包括Mo、Cr、Zr中至少一种；S6、将掺有金属粉末的颗粒混料模压成型并进行致密化烧结，制得UO2-金属燃料芯块。2.根据权利要求1所述的UO2-金属燃料芯块的制造方法，其特征在于，所述Cr2O3的粒径为20nm-20μm；所述MoO2的粒径为10nm-30μm；所述ZrO2的粒径为10nm-50μm；所述UO2的粒径为0.5μm-50μm。3.根据权利要求1所述的UO2-金属燃料芯块的制造方法，其特征在于，步骤S3中，压制的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华伟，严岩，刘彤，李锐，孙茂州，马赵丹丹，高思宇，张显生，武海龙，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，广东核电合营有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44