本发明专利技术属于一种核燃料的制造方法，具体是钍铀混合氧化物陶瓷微球制备方法。本发明专利技术的方法是采用内胶凝法，以缺酸硝酸铀酰溶液和硝酸钍为原料，经溶胶配制、分散胶凝、洗涤、干燥煅烧和还原烧结工艺，制备出直径为0.05~0.20mm的ThO2-UO2微球。该ThO2-UO2微球具有表面光滑、球形好、内部致密、钍分布均匀、密度大于96.8%TD的突出优点；方法本身简单易行，可制备出不同钍含量的钍铀混合氧化物陶瓷微球。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种核燃料的制造方法，具体是。
技术介绍
由于钍燃料的中子吸收截面是铀燃料的3倍，在热中子堆中钍的转换效率比238U高，同时铀燃料中加入232Th,相当于加入可燃毒物，在相同的堆控制水平下可以多装燃料，从而延长堆芯寿期。钍燃料的运用还能使堆芯径向功率分布展平，从而使反应性控制简易。因此，采用(Th，U)O2陶瓷燃料是延长反应堆堆芯寿期的有效途径之一。对于钍铀混合氧化物陶瓷微球的制备，国外主要采用溶胶凝胶法。美国橡树岭国家实验室早期采用氧化物溶胶制备娃铀混合氧化物微球，如:Laboratory studies ofsol-gel processes at the Oak Ridge National Laboratory” (0 RNL-TM-1980, 1967)中所述的Th02 -U02溶胶的制备方法为:(1)共沉淀-胶溶，(2) ThO2溶胶与UO2溶胶简单混合，Th02 -U03溶胶的制备方法为:(1)共沉淀-胶溶-浓缩法，(2)用硝酸铀酰溶液胶溶氢氧化钍沉淀制得。(3)将UO3加入到ThO2溶胶中制得，(4)溶剂萃取法。该制备方法中溶胶的胶凝采用萃取溶胶中的水分来实现，溶胶制备工艺过程复杂，工艺条件苛刻、控制难度大° 又如:“Preliminary development of internal gelation flowsheets forpreparing (Th, U)O2 spheres”(0RNL/TM-7280，1981)中采用了类似于内胶凝制备 UO2 球的方法制备Th/U=3的(Th，U) O2微球，在硝酸钍与缺酸硝酸铀酰混合溶液中加入氨水部分中和，然后加入尿素(Urea)和乌洛托品(HMTA)配制成溶胶。这种方法有利于制备出表面质量好的(Th，U)02微球，但这种溶胶制备方法在铀含量高的情况下容易产生沉淀。日本原子能研究院的Shigeru YAMAGISHI等和土耳其Ege大学原子能科学学院的H.Tel等在((Journal of Nuclear Science and Technology)) 23 (9), pp.794 801 (September 1986)的“Production of (Th, U)O2 Microspheres with Uranium Content of 0 35% by Sol-GelProcess Using CCl4 as Gelation Media”和《Journal of Nuclear Materials))256 (1998)18-24 的“ Investigation of production conditions of ThO2-UO3 microspheres via thesol-gel process for pellet type fuels”中描述了用氨水中和娃铀混合硝酸盐溶液得到ThO2-UO3溶胶，采用外胶凝法制备凝胶微球，但这种溶胶制备方法较为复杂，不易控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种简单易行的，该方法可制备出不同钍含量的钍铀混合氧化物陶瓷微球。本专利技术的技术方案如下: ，包括溶胶配制、分散胶凝、洗涤、干燥煅烧和还原烧结各工艺，具体步骤如下: 步骤一溶胶配制工艺: 在缺酸硝酸铀酰溶液中加入硝酸钍，待硝酸钍溶解后加入去离子水，然后将混合溶液冷却至0°C — 5°C，再缓慢加入尿素和乌洛托品，边加边搅拌，配制成均匀透明的溶胶； 步骤二分散胶凝工艺: 将所得溶胶通过分散装置分散到胶凝介质中，使胶凝成为凝胶球； 步骤三洗涤工艺: 将得到的凝胶球用氨水和乙醇的混合溶液进行洗涤； 步骤四干燥煅烧工艺: 将洗涤后的凝胶球放到干燥煅烧炉中干燥煅烧，转化成为ThO2-UO3微球； 步骤五还原烧结工艺: 将干燥煅烧后的ThO2-UO3微球还原烧结，得到致密的陶瓷ThO2-UO2微球。其附加特征在于: 所述制备方法的步骤一中:钍的比例为Th/(Th+U)(摩尔比)=0.Γ0.5，缺酸硝酸铀酰溶液的Ν03_/υ(摩尔比)=1.5^1.8，钍铀硝酸盐溶液的浓度为2.31mol/l (铀和钍的浓度之和)，尿素(urea)比例为:urea/M (摩尔比，M为U+Th) =1.3 1.8，乌洛托品(HMTA)比例为:HMTA/M (摩尔比，M 为 U+Th) =1.3 2.2。所述制备方法的步骤二中:胶凝介质为2-乙基己醇；胶凝温度60 95°C。所述制备方法的步骤三中:凝胶球洗涤的洗液组成为=NH4OH 0.5 3.0mol/1,C2H5OH 50% (体积百分数)，洗涤3 4次，每次洗涤时间为20 50min。所述制备方法的步骤四中:在干燥煅烧炉中加入100(T2000ml的水，对凝胶球干燥煅烧升温的程序为:在9(Tl20min内从室温升至80°C，再在6(T80min内升至90°C ；然后在9(Tl20min内升至150°C，保温9(Tl80min ;随后在5(T80min内升至200°C，保温50 80min ;再在50 80min内升至350°C，保温60 150min。所述制备方法的步骤五中:微球烧结温度为1200°C 1500°C。本专利技术效果在于:本专利技术的制备方法对工艺设备没有苛刻要求，简单易行，通过控制尿素(Urea)和乌洛托品(HMTA)的配比来控制溶胶的胶凝成球性能，制备的ThO2-UO2微球具有表面光滑、球形好、内部致密钍分布均匀、ThO2-UO2微球直径为0.05、.20mm，密度96.8%T.D 98.3%T.D 等优点。具体实施方式本专利技术的:是在缺酸硝酸铀酰溶液中加入硝酸钍，然后加入尿素和乌洛托品配制成溶胶；再将溶胶通过分散装置分散到热的2-乙基己醇中，使胶凝成为凝胶球；将得到的凝胶球采用氨水和乙醇的混合溶液进行洗涤，去除其中的NO3—等可溶物；然后将洗涤后的凝胶球放到干燥煅烧炉中进行干燥煅烧，转化成为ThO2-UO3微球；最后 将ThO2-UO3微球经还原烧结，得到致密的陶瓷ThO2-UO2微球。具体制备步骤如下: 步骤一溶胶配制工艺:在缺酸硝酸铀酰溶液中加入硝酸钍，待硝酸钍溶解后加入去离子水至溶液体积为50ml，然后将混合溶液冷却至0°C — 5°C，缓慢加入尿素和乌洛托品，边加边搅拌，配制成均匀透明的溶胶；其中钍的比例为:Th/(Th+U)(摩尔比)=0.Γ0.5 ;缺酸硝酸铀酰溶液的N03_/U(摩尔比)=1.5^1.8 ;钍铀硝酸盐溶液的浓度为2.31mol/l (铀和钍的浓度之和);尿素(urea)比例为:urea/M (摩尔比，M为U+Th) =1.3 1.8 ;乌洛托品(HMTA)比例为:HMTA/M (摩尔比，M为U+Th) =1.3 2.2 ； 步骤二分散胶凝工艺:将所得溶胶通过分散装置分散到胶凝介质中，使胶凝成为凝胶球；胶凝介质为2-乙基己醇；胶凝温度60 95°C ； 步骤三洗涤工艺:将得到的凝胶球用氨水和乙醇的混合溶液洗涤；洗涤凝胶球的洗涤液组成为=NH4OH 0.5 3.0mol/1, C2H5OH 50% (体积百分数);洗涤3 4次，每次洗涤时间为 20 50min ； 步骤四干燥煅烧工艺:将干燥煅烧炉本文档来自技高网...
【技术保护点】
钍铀混合氧化物陶瓷微球制备方法，包括溶胶配制、分散胶凝、洗涤、干燥煅烧和还原烧结各工艺，具体步骤如下：步骤一?溶胶配制工艺：在缺酸硝酸铀酰溶液中加入硝酸钍，待硝酸钍溶解后加入去离子水，然后将该混合溶液冷却至0℃－5℃，再缓慢加入尿素和乌洛托品，边加边搅拌，配制成均匀透明的溶胶；步骤二?分散胶凝工艺：将所得溶胶通过分散装置分散到胶凝介质中，使胶凝成为凝胶球；步骤三?洗涤工艺：将得到的凝胶球用氨水和乙醇的混合溶液进行洗涤；步骤四?干燥煅烧工艺：将洗涤后的凝胶球放在干燥煅烧炉中干燥煅烧，使之转化成ThO2?UO3微球；步骤五?还原烧结工艺：将干燥煅烧后的ThO2?UO3微球还原烧结，制成致密的陶瓷ThO2?UO2微球。
【技术特征摘要】
1.钍铀混合氧化物陶瓷微球制备方法，包括溶胶配制、分散胶凝、洗涤、干燥煅烧和还原烧结各工艺，具体步骤如下: 步骤一溶胶配制工艺:在缺酸硝酸铀酰溶液中加入硝酸钍，待硝酸钍溶解后加入去离子水，然后将该混合溶液冷却至0°c — 5°C，再缓慢加入尿素和乌洛托品，边加边搅拌，配制成均匀透明的溶胶； 步骤二分散胶凝工艺:将所得溶胶通过分散装置分散到胶凝介质中，使胶凝成为凝胶球； 步骤三洗涤工艺:将得到的凝胶球用氨水和乙醇的混合溶液进行洗涤； 步骤四干燥煅烧工艺:将洗涤后的凝胶球放在干燥煅烧炉中干燥煅烧，使之转化成ThO2-UO3 微球； 步骤五还原烧结工艺:将干燥煅烧后的ThO2-UO3微球还原烧结，制成致密的陶瓷ThO2-UO2 微球。2.按照权利要求1所述的钍铀混合氧化物陶瓷微球制备方法，其特征在于:所述制备方法步骤一中:钍的比例为:Th/(Th+U)(摩尔比)=0.Γ0.5 ;缺酸硝酸铀酰溶液的N03-/U(摩尔比)=1.5^1.8 ;钍铀硝酸盐溶液的浓度为2.31mol/l (铀和钍的浓度之和)；尿素(urea)比例为:urea/M (摩尔比，M为U+Th) =1.3 1.8 ;乌洛托品(HMTA)比例为...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹荣才，刘小龙，左国平，卢长先，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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