[发明专利]弥散型燃料芯块及其制备方法、燃料棒

权利要求书

1.一种弥散型燃料芯块，其特征在于，包括SiC基体、分散在所述SiC基体中的包覆燃料颗粒、以及通过化学气相沉积方式包覆在所述SiC基体外的缓冲SiC层；

所述缓冲SiC层的密度为0.5 g/cm³-3.2g/cm³；所述缓冲SiC层的密度自连接所述SiC基体的内层到远离所述SiC基体的外层逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的弥散型燃料芯块，其特征在于，所述缓冲SiC层的厚度为0.2mm-2mm。

3.根据权利要求1所述的弥散型燃料芯块，其特征在于，所述SiC基体为圆柱体，所述缓冲SiC层包覆在圆柱体的外周侧面上。

4.根据权利要求1所述的弥散型燃料芯块，其特征在于，所述包覆燃料颗粒与所述SiC基体的体积比为0.32:1-0.9:1。

5.根据权利要求1所述的弥散型燃料芯块，其特征在于，所述包覆燃料颗粒的核心部为可裂变材料的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物或碳氧化物；所述可裂变材料包括铀、钍、钚。

6.根据权利要求1-5任一项所述的弥散型燃料芯块，其特征在于，所述弥散型燃料芯块还包括设置在所述SiC基体和缓冲SiC层之间的SiC_f/SiC层；

所述SiC_f/SiC层的厚度为0.3 mm -1.0mm。

7.一种弥散型燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将SiC粉末和烧结助剂、分散剂以湿混方式混合均匀，得到分散均匀的SiC混合浆料；

S2、将包覆燃料颗粒放入滚筒进行滚动并加热至60℃-90℃，将所述SiC混合浆料雾化后连续喷涂到包覆燃料颗粒表面，在每一包覆燃料颗粒上形成SiC包覆层；

S3、将具有SiC包覆层的包覆燃料颗粒与SiC粉末混合，置入模具预压成型、烧结，制得燃料芯块初体；其中，所述SiC包覆层和SiC粉末形成一体的SiC基体，所述包覆燃料颗粒分散在所述SiC基体内；

S4、对所述燃料芯块初体进行化学气相沉积，在所述SiC基体的外周侧面形成缓冲SiC层，制得弥散型燃料芯块；

所述缓冲SiC层的密度为0.5 g/cm³-3.2g/cm³；所述缓冲SiC层的密度自连接所述SiC基体的内层到远离所述SiC基体的外层逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的弥散型燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述缓冲SiC层的厚度为0.2 mm-2mm。

9.根据权利要求8所述的弥散型燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述包覆燃料颗粒与所述SiC基体的体积比为0.32:1-0.9:1。

10.根据权利要求8所述的弥散型燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S4中，将所述燃料芯块初体置于化学气相沉积反应炉中，在惰性气体气氛下加热；通入氩气和甲基三氯硅烷、氯化硅烷或甲基硅烷的混合气，同时通入氢气，高温下反应，在所述SiC基体的外周侧面形成缓冲SiC层；

其中，氩气和氢气的流量比为0.2:1-8:1，反应时间控制在5min-300min。

11.根据权利要求7-10任一项所述的弥散型燃料芯块的制备方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括以下步骤：

S3.1、在所述燃料芯块初体外周编制SiC纤维预制体；

S3.2、在所述SiC纤维预制体上采用化学气相渗透法沉积热解碳；

S3.3、在氩气气氛下，以氢气为载带气体，通入甲基三氯硅烷对所述SiC纤维预制体进行化学气相沉积，将所述SiC纤维预制体上的孔填充SiC，形成SiC_f/SiC层。