[发明专利]一种惰性基弥散燃料芯块的快速制备工艺

摘要

本发明公开了一种惰性基弥散燃料芯块的快速制备工艺，包括制备混合料浆、制备核壳结构颗粒、压制核心、压制核壳和制备成形这五个步骤。该制备方法克服现有惰性基弥散燃料芯块制备方法存在的不足，可在较短工艺周期内获得TRISO颗粒含量高、颗粒完整性好、分散均匀，且碳化硅基体致密度高的惰性基弥散燃料芯块。制备而成的惰性基弥散燃料芯块中，碳化硅基体致密度达到92%以上，TRISO颗粒在燃料整体中的体积分数含量30%~45%。

主权项

1.一种惰性基弥散燃料芯块的快速制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备混合料浆：首先按重量份，将0～15份的烧结助剂和85～100份的碳化硅粉末通过湿混溶剂进行湿混混合，然后再向其中加入0.5～3份的分散剂，并搅拌4～24h，得到分散均匀的碳化硅混合浆料；(2)制备核壳结构颗粒：将TRISO颗粒装入可加热的滚筒中，打开滚筒，并将其加热温度控制在60～90℃，使TRISO颗粒在滚筒中滚动，待TRISO颗粒温度上升到60～90℃后，用气压喷雾装置将步骤(1)中得到的部分混合料浆雾化后连续喷涂到TRISO颗粒表面，随着混合料浆中的湿混溶剂在60～90℃的温度下迅速挥发，在TRISO颗粒上形成一层碳化硅包覆层后，即可得到含二氧化铀的TRISO/SiC核壳结构颗粒；(3)压制核心：将步骤(2)中制备得到的核壳结构颗粒在10～80MPa压力下模压成形，得到直径为6～8mm、高度为8～24mm的圆柱形惰性基弥散燃料芯块的核心；(4)压制核壳：将步骤(1)制备得到的部分混合料浆经干燥、破碎、过筛后，在40～350MPa压力下压制成内径为6.2～8.2mm、外径为8.5～10mm、高度为8～24mm且与步骤(3)中的核心相匹配的碳化硅圆筒，以及直径为8.5～10mm、厚度为1.5～3mm且与碳化硅圆筒两端面相匹配的碳化硅圆片；(5)制备成形：将圆柱形惰性基弥散燃料芯块的核心装入碳化硅圆筒内，并将碳化硅圆片覆盖在碳化硅圆筒上下端面后，整体进行放电等离子体烧结，烧结温度为1600～2000℃，达到烧结温度后调整烧结压力为10～50MPa，然后保温5～20min后，冷却至室温，即可获得惰性基弥散燃料芯块。