一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111001802A(43)申请公布日2020.04.14(21)申请号201911408864.6(22)申请日2019.12.31(71)申请人中核四0四有限公司地址732850甘肃省兰州市508信箱1分箱(72)发明人张彦龙郭亮蒲小斌屠振华张万德杨廷贵张顺孝刘家礼朱桐宇张欢欢刘育红张永红周全栓袁毓文谷磊刘鹏王军平张翔刘勇彭传洋祁磊吉文娜(74)专利代理机构核工业专利中心11007代理人张雅丁(51)Int.Cl.B22F3/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法(57)摘要本发明涉及核级粉末芯块烧结技术领域，具体公开了一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，包括以下步骤：步骤一：生坯装炉；步骤二：气体置换洗炉；步骤三：进行湿氢烧结；步骤四：开炉。本发明方法通过控制烧结过程中的烧结温度、保温时间、烧结气氛等关键参数，优化了具体的烧结阶段，解决了芯块致密不均匀、密度低、O/M比偏高、晶粒尺寸偏小等技术难题，为开展大批量生产提供相应的技术支持。CN111001802ACN111001802A权利要求书1/2页1.一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：生坯装炉将烧结炉内气压恢复到常压，取出炉底部的金属钼烧结舟，将压制合格的MOX燃料生坯放入烧结舟内，并做好标记；然后将烧结舟排放炉底中心位置后，将炉底缓慢置入烧结炉内；步骤二：气体置换洗炉打开冷却水系统，待冷却水路正常后，打开二级泵装置，将烧结炉内真空度降至0.1～20Pa之间，然后打开混合气氛控制系统，通入Ar+6％H2混合气体以置换烧结炉内气氛，并使得气压保持在正压3～25KPa；步骤三：进行湿氢烧结通过加热系统使烧结炉内开始升温，在室温～400℃过程中烧结气氛为流动的含氢6％的氢氩混合气；当升温至400～1400℃时，烧结气氛切换为含氢6％的流动湿氢气氛；继续升温至1400～1900℃后进入保温阶段，保温过程中烧结气氛为流动湿氢气氛；当高温烧结完成后，开始降温；当降温至600～1300℃时，烧结气氛切换为含氢6％的流动干氢气氛，然后开始带功率降温；当温度降至300～550℃时，关闭电源，保持自然降温速率，直至自然降温至20～80℃时，关闭冷却水系统；步骤四：开炉打开烧结炉，转运烧结舟，取出MOX燃料芯块，进行分析检测。2.如权利要求1所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤一中，所述的MOX燃料生坯密度为35～55％.TD，生坯数量为10～400块。3.如权利要求1所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤二中，重复气体置换1～10次，以使得烧结炉内气氛置换完全。4.如权利要求1所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，在室温～400℃过程中，气体流速控制为1～10L/min，炉压保持在1～25KPa。5.如权利要求4所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，当升温至400～1400℃时，气体流速控制为0.5～3.5L/min，炉压保持在3～25KPa。6.如权利要求5所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，当升温至400～1400℃时，露点发生器露点温度为0～40℃。7.如权利要求6所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，保温阶段，气体流速控制为2～4.5L/min，炉压保持在3～25KPa。8.如权利要求7所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，保温阶段，露点发生器露点温度为0～40℃。9.如权利要求8所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：步骤三中，当降温至600～1300℃时，流速控制为0.5～4.5L/min，炉压保持在3～25KPa。10.如权利要求1～9任一项所述的一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法，其特征在于：采用上述烧结工艺制备的MOX芯块密度分布在6.37～13.27g/cm3、O/M比在0.56～4.03之间，观2CN111001802A权利要求书2/2页察芯块金相显微结构，芯块晶粒晶界表征清晰，晶粒大小约5～2μm，符合MOX燃料芯块研制的需求。3CN111001802A说明书1/5页一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法技术领域[0001]本发明属于核级粉末芯块烧结技术领域，具体涉及一种MOX燃料芯块湿氢烧结方法。背景技术[0002]近年来，随着粉末冶金新技术与工艺的不断出现，推动高技术产业快速发展，其中，发展MOX燃料对提高铀资源利用率、推动我国快堆技术的发展和商业化应用、保护环境、防止核扩散等具有重大的意义。但是研制MOX燃料涉及了大量的U、Pu元素，使得MOX燃料制备方法与工艺