[发明专利]一种陶瓷复合燃料芯块及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：高纯碳化硅陶瓷料5-30%，包覆燃料颗粒10-50%，树脂10-50%，有机溶剂10-40%，稳定剂1-10%，各原料重量百分比之和为100%；

所述陶瓷复合燃料芯块按照如下步骤制备：

（1）称量：按照如下重量百分比称取原料：高纯碳化硅陶瓷料5-30%，包覆燃料颗粒10-50%，树脂10-50%，有机溶剂10-40%，稳定剂1-10%，各原料重量百分比之和为100%，备用；

（2）在有机溶剂中加入高纯碳化硅陶瓷料、包覆燃料颗粒、树脂、稳定剂后混合均匀，得到3D打印物料；

（3）采用3D打印法，将步骤（2）制得的3D打印物料按照预先设计好的连续结构打印成型，得到成型连续结构，将成型连续结构进行固化-裂解，制得连续结构预制体；

（4）将步骤（3）制得的连续结构预制体进行化学气相处理，制得陶瓷复合燃料芯块；

所述步骤（3）的连续结构为具有连续通道特征的周期性结构。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述高纯碳化硅陶瓷料为粉料或晶须料；

粉料粒径为0.005-10μm，纯度90%以上；

晶须料直径为1-5μm，长径比为5-15，纯度90%以上。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述包覆燃料为TRISO颗粒或氧化铀颗粒。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述树脂为热固性树脂，其包括但不限于酚醛树脂、环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、丁酮、甲苯、异丙醇中的一种或者几种的混合。

6.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述步骤（3）的固化-裂解方法为：将成型连续结构于120-200℃、空气环境下处理2-5h，然后于炭化炉内，于氮气或氩气气氛中，以1-5℃/min的升温速率升至600-900℃，保温1-5h，得到连续结构预制体。

7.根据权利要求1所述的一种陶瓷复合燃料芯块，其特征在于，所述步骤（4）的化学气相处理方法为：以三氯甲基硅烷为先驱体，氢气作为载气和稀释气体，氩气作为保护气体，三氯甲基硅烷∶H₂∶Ar的流量比为1∶5-15∶10-20，于900-1200℃、总气压为0.5-5kPa条件下沉积20-200h。

8.一种权利要求1所述的陶瓷复合燃料芯块在制备高温气冷堆的核燃料芯块中的应用。