[发明专利]一种高导热核燃料芯块的制备方法

权利要求书

1.一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)合金粉末掺杂

按照质量比为(1～2)：(18～25)将W/Mo/金刚石/SiC中的一种与UO₂粉末放入分散介质中超声振荡处理，然后将处理后的混合浆料进行球磨、烘干制得掺杂的合金粉末；

2)造粒

按照固液比(65～70)：(30～35)将合金粉末与聚乙烯醇水溶液混合、搅拌，通过控制离心喷雾造粒机的转速和进出风温度对合金粉末混合液进行造粒，或通过等离子造粒，制得微米级粒径的合金球化粉末；

3)真空磁控溅射

在合金球化粉末上进行W或Mo涂层磁控溅射，通过控制W或Mo涂层的磁控溅射真空度、温度、时间和功率，制备出涂层厚度为微米级的W或Mo层包裹的合金球化粉末；

4)压型

对W或Mo层包裹的合金球化粉末进行压型，制得合金压坯；

5)烧结制得高导热核燃料芯块

将制得的合金压坯在电阻炉中且在保护气氛下进行烧结，通过控制烧结温度和时间，制得合金导热核燃料芯块。

2.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，W/Mo/金刚石/SiC中的一种与UO₂粉末放入分散介质中在混料机中进行超声振荡处理3～5h，然后将处理后的混合浆料按照球料比3～5:1的比例加入ZrO₂磨球，在300～500r/min转速条件下球磨4～10h。

3.根据权利要求2所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述分散介质为二甲苯或乙醇。

4.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，聚乙烯醇水溶液的浓度为2～5％，将聚乙烯醇水溶液在80℃以下的水浴中加热溶解。

5.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，喷雾造粒离心喷头的转速为1200～1600r/min，进风温度为200～260℃，出风温度为130～150℃，制得粒径D₅₀为50～100μm合金球化粉末。

6.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，采用所述等离子造粒方式实现合金粉末球化，等离子束温度为12000～16000℃，送粉器送料速度为20～100g/min。

7.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，磁控溅射的真空度为100～300Pa，温度为120～300℃，溅射时间为3～4h，功率为4～8kW，制备出涂层厚度为5～35微米的W或Mo涂层。

8.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，压型压力为200～450MPa，压制时间为≤40min。

9.根据权利要求1所述的一种高导热核燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，合金压坯在电阻炉保护气氛为95％Ar+5％H₂混合气氛中烧结，烧结温度为1700～1800℃，烧结时间为2～4h。