[发明专利]一种多孔金属型U-Mo燃料的制备方法

说明书

本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种多孔金属型U‑Mo燃料的制备方法。U‑Mo合金采用真空感应熔炼，浇注成铸锭，在真空炉内保温处理，炉内温度降至室温，取出合金锭；U‑Mo合金锭采用硝酸‑蒸馏水‑无水乙醇清洗，转至氢化脱氢炉内，进行合金氢化‑脱氢工艺；氢化脱氢后的粉末在氩气气氛中转入球磨机进行研磨，过筛，装入模具中，进行压制成型；将成型后的生坯进行真空烧结。本发明成型过程相对简单，可实现芯块尺寸的精确控制和不同孔隙率芯块的制备，为制造出先进的U‑Mo合金燃料提供了技术基础。

技术领域

本发明属于核燃料元件制造技术领域，具体涉及一种多孔金属型U-Mo燃料的制备方法。

背景技术

U-Mo合金因其具有铀密度高、良好的抗辐照肿胀能力，而作为一种潜在的金属型核燃料材料，受到越来越多的关注。目前，U-Mo合金核燃料是通过真空感应熔炼法制备合金后通过雾化法或机械研磨法制备合金粉末，再制备成弥散燃料。虽然U-Mo合金显示出了良好的抗辐照肿胀性能，但在高温辐照环境下，仍会发生由裂变气体引起的体积膨胀，因此向U-Mo合金金属型核燃料材料内部引入一定的孔隙率，可以消除大部分晶粒内部高压裂变气体泡，减少体积膨胀，起到进一步提高其抗辐照肿胀性能的作用；国内多孔U-Mo合金燃料通过U-Mo合金粉末冷等静压真空烧结而制备，用此方法制备U-Mo合金燃料密度均匀，但与普通压制成型相比，成型过程较长，尺寸控制不够精确，要获得精确尺寸还需对芯块进行加工处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔金属型U-Mo燃料的制备方法，提高U-Mo合金燃料的辐照稳定性，实现U-Mo合金燃料制备方法在核燃料元件研发领域的应用。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种多孔金属型U-Mo燃料的制备方法，

1)熔炼合金锭

U-Mo合金采用真空感应熔炼，浇注成铸锭，在真空炉内保温处理，炉内温度降至室温，取出合金锭；

2)氢化-脱氢法制备合金粉体

U-Mo合金锭采用硝酸-蒸馏水-无水乙醇清洗，转至氢化脱氢炉内，进行合金氢化-脱氢工艺；

3)合金粉体成型

氢化脱氢后的粉末在氩气气氛中转入球磨机进行研磨，过筛，装入模具中，进行压制成型；

4)合金粉体成型烧结

将成型后的生坯进行真空烧结。

1)熔炼合金锭：在真空炉内1000℃保温处理6h。

3)合金粉体成型：氢化脱氢后的粉末在氩气气氛中转入球磨机进行研磨，过50目筛，装入模具中，进行压制成型。

4)合金粉体成型烧结：烧结炉内真空度保持在1×10^-2Pa，烧结温度1100℃，保温5h。

本发明所取得的有益效果为：

本发明成型过程相对简单，可实现芯块尺寸的精确控制和不同孔隙率芯块的制备，为制造出先进的U-Mo合金燃料提供了技术基础。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

1)熔炼铀锆合金锭

U-Mo合金采用真空感应熔炼，浇注成铸锭，后在真空炉内1000℃保温处理6h，炉内温度降至室温，取出合金锭。

2)氢化-脱氢法制备合金粉体

U-Mo合金锭采用硝酸-蒸馏水-无水乙醇清洗，转至氢化脱氢炉内，进行合金氢化-脱氢工艺。

3)合金粉体成型