[发明专利]一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一：将纳米二氧化铀或其复合物粉末置于尼龙球磨罐中，添加1-2倍质量的酒精及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混24h，之后在70-100℃条件下烘干，得到烘干粉；

步骤二：将烘干粉进行无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结或闪烧，保温保压结束后随炉冷却，加工成型，即得到燃料芯块；

所述纳米二氧化铀的制备方法包括水热法和沉淀法；

所述水热法包括以下步骤：将前躯体和还原剂分别溶于去离子水中，得到混合溶液A，混合溶液A中前驱体的浓度为0.01-0.5mol/L，还原剂的浓度为0.01-0.5mol/L；将混合溶液A转移至水热反应釜中，在160-240℃条件下反应4-24h；冷却后，将得到的沉淀物离心分离，并使用酒精和去离子水冲洗，最后在60-100℃条件下干燥即可得到纳米二氧化铀；其中，所述前驱体为醋酸铀酰或硝酸铀酰；所述还原剂为乙二胺或三丙胺；

所述沉淀法包括以下步骤：将前躯体和沉淀剂分别溶于去离子水中，得到混合溶液B，混合溶液B中前驱体的浓度为0.01-0.5mol/L，还原剂的浓度为0.001-0.5mol/L；搅拌均匀后，在60-100℃条件下反应0.1-12h；冷却后，将得到的沉淀物离心分离，并使用酒精和去离子水冲洗，最后在60-100℃条件下干燥即可得到纳米二氧化铀；其中，所述前驱体为醋酸铀酰或硝酸铀酰；所述沉淀剂为六亚甲基四胺、尿素或石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，当烘干粉进无压烧结时，其步骤为：将烘干粉在100-400Mpa条件下模压成型，得到燃料芯块素坯，再将燃料芯块素坯置于氢气或其他气氛保护下的气氛烧结炉中，在压强为10-50Mpa条件下，首先以5～10℃/min的速率升温至600℃左右并保温0.5～2h，再以1-10℃/min的速率升温至1300-1800℃，保温1-5h。

3.根据权利要求1所述的一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，当烘干粉进热压烧结时，其步骤为：将烘干粉置于石墨模具中，在氢气气氛下抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，在20-100MPa的烧结压力条件下，以1-20℃/min的速率升温至1300-1800℃并保温1-4h。

4.根据权利要求1所述的一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，当烘干粉进放电等离子体烧结时，其步骤为：将烘干粉置于石墨模具中，抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，之后充氩气至10-60kPa；在20-100MPa的烧结压力条件下，以50-1000℃/min的速率升温至1200-1800℃，并保温1-30min。

5.根据权利要求1所述的一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，当烘干粉进闪烧时，其步骤为：将烘干粉置于石墨或金属模具中，抽真空至5×10^-2-5×10^-1Pa，之后充氩气至10-60kPa；以400-2000℃/min的速率升温至1200-1800℃，并保温20s-5min。

6.根据权利要求5所述的一种基于纳米二氧化铀或其复合物的燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化铀的粒径为10nm-500nm，²³⁵U富集度为1-5％。