一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法技术

本发明专利技术公开了一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法，本发明专利技术通过设计含有碳黑的铀胶液组分，得到了在室温下长时间稳定、在高温下迅速胶凝的铀胶液；以铀胶液作为微流控的分散相，通过微流控辅助内凝胶工艺制备了尺寸均一的凝胶微球；通过丙二醇甲醚洗涤和浸泡来保持凝胶微球中的孔道结构，从而获得无开裂的凝胶微球；无开裂的凝胶微球在优化烧结制度下发生碳热还原反应制备出尺寸均一、球形度好、相纯度高的UC核燃料微球，有望推动超高温气冷堆核燃料的发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核燃料制备，尤其涉及一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法。

技术介绍

1、我国第四代核电技术超高温气冷堆需要高热导率和高铀密度的碳化铀(uc)核燃料微球。内凝胶工艺能够避免直接处理放射性粉体，保障实验人员的安全，并且能够均匀掺杂碳黑，降低碳热还原反应的温度和时间，是目前uc微球的主流制备方法。然而，制备uc核燃料微球的内凝胶工艺过程中含有碳黑的铀胶液室温稳定性差、凝胶微球尺寸不均、uc微球的相纯度低，较难制备出纯相的uc微球，最终产物中常含有未反应完全的uo2、uc2或碳黑。因此，亟需对内凝胶工艺进行优化以制备尺寸均一、纯相的uc微球。

技术实现思路

1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本专利技术的实施例提出一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法。本专利技术解决了含有碳黑的铀胶液室温稳定性差、凝胶微球尺寸不均、uc微球的相纯度低等技术问题，制备出了尺寸均一、高纯的uc微球。

3、本专利技术提出了一种微流控辅助内本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备铀胶液为将含有碳黑的HMUR溶液与体积比为1.2～1.4的硝酸铀酰溶液混合获得含有碳黑的铀胶液，其中，所述硝酸铀酰溶液的浓度为2.6～2.8mol/L，欠酸度n(NO3-/U)为1.8～1.9，所述含有碳黑的HMUR溶液通过将碳黑分散到HMUR溶液中得到，所述HMUR溶液为六次甲基四胺与尿素的混合溶液，所述六次甲基四胺的浓度为2.5～2.8mol/L，尿素的浓度为3.5～5mol/L。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含有碳...

【技术特征摘要】

1.一种微流控辅助内凝胶工艺制备高纯碳化铀微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备铀胶液为将含有碳黑的hmur溶液与体积比为1.2～1.4的硝酸铀酰溶液混合获得含有碳黑的铀胶液，其中，所述硝酸铀酰溶液的浓度为2.6～2.8mol/l，欠酸度n(no3-/u)为1.8～1.9，所述含有碳黑的hmur溶液通过将碳黑分散到hmur溶液中得到，所述hmur溶液为六次甲基四胺与尿素的混合溶液，所述六次甲基四胺的浓度为2.5～2.8mol/l，尿素的浓度为3.5～5mol/l。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含有碳黑的铀胶液中n(urea/uo22+)为2～2.3，n(hmta/uo22+)为1.10～1.30，n(c/uo22+)为1～5。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有碳黑的铀胶液在室温下稳定85min以上，在70℃～90℃下6～7s内形成凝胶微球。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将碳黑分散到hmur溶液为碳黑在超声功率100～200w、超声时间60～180min、分散剂条件下分散进所述hmur溶液。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中以二甲基硅油为连续相，所述连续相在所述微流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞，马景陶，闫德轩，邓长生，郝少昌，赵兴宇，李建军，刘兵，唐亚平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：