具防腐层的高铀密度核燃料芯块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具防腐层的高铀密度核燃料芯块及其制备方法，高铀密度核燃料芯块包括燃料芯块主体、通过沉积方式包覆在所述燃料芯块主体的外表面的致密防腐层；所述燃料芯块主体采用高铀密度材料制成；所述致密防腐层采用氮化物陶瓷或者高熔点金属制成。本发明专利技术的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，以非氮化物的高铀密度材料制成燃料芯块主体，能够消除使用15N回收问题，降低高铀密度核燃料的生产成本；提高燃料芯块热导率，能有效降低芯块芯部温度，提高核反应堆运行的安全性；通过氮化物陶瓷或高熔点金属以沉积方式形成的致密防腐层包覆在燃料芯块主体的外表面，避免燃料芯块主体与外部的水/水蒸汽接触而发生腐蚀，确保整个燃料芯块的正常使用。个燃料芯块的正常使用。个燃料芯块的正常使用。

【技术实现步骤摘要】
具防腐层的高铀密度核燃料芯块及其制备方法


[0001]本专利技术涉及核燃料
，尤其涉及一种具防腐层的高铀密度核燃料芯块及其制备方法。

技术介绍

[0002]铀氧化物陶瓷燃料具有熔点高、辐照肿胀小的优势，且制备工艺成熟，成本低，与锆合金包壳材料相容性好，是较理想的核反应堆燃料。目前绝大部分压水堆核电燃料采用的是UO2芯块。然而，UO2热导率低，燃料棒温度梯度大，影响燃料元件燃耗的增加。在深燃耗下芯块裂变气体释放率增大，燃料棒的机械物理化学反应(简称PCI效应)的风险增大。
[0003]，更先进的事故容错燃料(ATF)的概念被提了出来。与传统的二氧化铀(UO2)燃料
‑
锆合金包壳体系相比，ATF能够大幅降低事故时堆内温度以及放射性物质的释放。
[0004]针对UO2陶瓷燃料的热低导率对芯块事故容错能力存在负面影响导致潜在风险这一问题，各国竞相开发先进的核燃料。导热性能好、铀密度高，可降低燃料芯块芯部温度，减小燃料棒的热应力和PCI效应，提高燃料元件的事故容错能力，是发展高性能燃料芯块的重要研究方向。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，包括燃料芯块主体、通过沉积方式包覆在所述燃料芯块主体的外表面的致密防腐层；所述燃料芯块主体采用高铀密度材料制成；所述致密防腐层采用氮化物陶瓷或者高熔点金属制成。2.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述氮化物陶瓷包括TiN、CrN和AlN中至少一种；所述高熔点金属包括Ti、Cr中至少一种。3.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述致密防腐层的孔隙率＜3%。4.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述致密防腐层的厚度为5μm
‑
230μm。5.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述高铀密度材料包括氮化铀、硅化铀、碳化铀中至少一种；其中，所述硅化铀包括USi、U3Si2、U3Si5中至少一种。6.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述燃料芯块主体与所述致密防腐层为不同材料种类制成时，所述致密防腐层采用CrN或AlN制成。7.根据权利要求1所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述燃料芯块主体与所述致密防腐层为相同材料种类制成时，所述芯块燃料芯块主体采用氮化铀或U3Si2制成。8.根据权利要求1
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7任一项所述的具防腐层的高铀密度核燃料芯块，其特征在于，所述致密防腐层包括自内到外依次复合的内层和外层；所述内层为与所述燃料芯块主体相同材料种类制成的结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖业宏，任啟森，陈明周，王继伟，郭达禧，龚恒风，温建，吴利翔，杨荣坤，张显生，
申请(专利权)人：中广核研究院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：