一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块制造技术

本发明专利技术涉及核燃料技术领域，具体地说是一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块，至少采用如下原料混合而成的复合材料芯块：UB2、U3Si2；且复合材料芯块中的U3Si2相呈颗粒状分散于UB2相中被UB2相分隔包覆。本发明专利技术与现有技术相比，可较方便的通过调节芯块中UB2相的比例和B

【技术实现步骤摘要】
一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块


[0001]本专利技术涉及核燃料
，具体地说是一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块。

技术介绍

[0002]在国内外的商业轻水堆中，目前都使用了UO2燃料。同时，为了控制堆芯的初始反应性，展平堆芯的功率分布，延长燃料换料周期，很多堆芯设计都需要使用可燃毒物。其中，整体型可燃毒物芯块主要有带ZrB2涂层的UO2芯块以及UO2‑
Gd2O3芯块。
[0003]然而，UO2燃料有热导率低、铀密度低的缺点。为了进一步提高商业轻水堆的安全性、运行灵活性以及经济性，近年来U3Si2燃料被认为有潜力替代UO2燃料。U3Si2的铀金属密度达11.3gU/cm3，高于UO2的9.7gU/cm3,在运行温度下的热导率也远高于UO2。因此，使用U3Si2燃料可进一步提高反应堆的经济性和运行灵活性。但是，U3Si2燃料相比UO2燃料也有化学活性高、不耐高温水腐蚀的缺点。同时，使用U3Si2燃料替代了UO2燃料芯块，原有的整体型可燃毒物方案也需要针对U3Si2燃料的性质进行相应的变更。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，通过与可燃毒物的复合提高U3Si2燃料芯块的抗水腐蚀性能，提高U3Si2燃料芯块的应用安全性，为未来在轻水反应堆中应用的U3Si2燃料芯块提供一种用于调节堆芯功率分布的整体型可燃毒物方案。
[0005]为实现上述目的，设计一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块，其特征在于，至少采用如下原料混合而成的复合材料芯块：UB2、U3Si2；
[0006]且复合材料芯块中的U3Si2相呈颗粒状分散于UB2相中被UB2相分隔包覆。
[0007]进一步的，所述复合材料芯块中的UB2相所占芯块的体积为5～40％，余下为U3Si2相。
[0008]进一步的，所述UB2中B
‑
10的富集度为0～90wt％。
[0009]本专利技术与现有技术相比，通过UB2相分隔易与高温水和水蒸气发生反应的U3Si2相，提高芯块暴露于高温冷却水或水蒸气时维持完整性的能力，抗高温水腐蚀的性能更好；可较方便的通过调节芯块中UB2相的比例和B
‑
10同位素的富集度来进行可燃毒物芯块中子吸收价值的调节。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的横切面示意图。
具体实施方式
[0011]现结合附图对本专利技术作进一步地说明。
[0012]实施例1
[0013]参见图1，外径为8.192mm，高9.83mm的U3Si2‑
UB2复合整体型可燃毒物芯块，U3Si2含
量为95vol％，其余5vol％为UB2。其中，U
‑
235的富集度为4.95wt％，B
‑
10的富集度为20wt％。
[0014]实施例2
[0015]外径为8.192mm，高9.83mm的U3Si2‑
UB2复合整体型可燃毒物芯块，U3Si2含量为60vol％，其余40vol％为UB2。其中，U
‑
235的富集度为4.95wt％，B
‑
10的富集度为3wt％。
[0016]与一般直接由粉末烧结的单相U3Si2燃料芯块相比，本专利技术抗高温水腐蚀的性能更好，在燃料包壳破损时可减少裂变产物释放至一回路冷却水；由于B
‑
11的中子吸收截面较低，因此当使用贫化B
‑
10的硼为原料制备的U3Si2‑
UB2复合整体型可燃毒物芯块可作为无毒物燃料芯块使用，且相比纯U3Si2燃料芯块具有更好的抗水腐蚀性能；芯块尺寸与现有燃料芯块一致，易于使用；通过调节B
‑
10的富集度和UB2相体积比可实现很大范围的中子吸收价值调整，便于堆芯物理设计。
[0017]上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块，其特征在于，至少采用如下原料混合而成的复合材料芯块：UB2、U3Si2；且复合材料芯块中的U3Si2相(1)呈颗粒状分散于UB2相(2)中被UB2相分隔包覆。2.如权利要求1中所述的一种含硼硅化铀整体型可燃毒物芯块，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤，陈小强，谢汉芳，陆辉，李崇，李聪，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：