一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法.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CN110306074A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910588849.8(22)申请日2019.07.02(71)申请人中国原子能科学研究院地址102413北京市房山区新镇三强路1号院(72)发明人屈哲昊尹邦跃王轩任劲如魏国良(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C29/16(2006.01)C22C29/12(2006.01)G21C21/16(2006.01)B22F1/02(2006.01)B22F9/04(2006.01)B22F3/105(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法(57)摘要本发明属于核燃料制备技术领域，涉及一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法。所述的制备方法依次包括如下步骤：(1)利用气相沉积工艺在陶瓷相颗粒表面沉积一层金属层；(2)将金属相粉末与磨球一起装入球磨罐进行高能球磨，球磨后的金属相粉末转移入气氛炉后开启加热，持续通入高纯H2气体进行还原处理；(3)将经过气相沉积处理的陶瓷相粉末与经过高能球磨、还原处理的金属相粉末用三维运动混合机混合均匀，得到SPS烧结原料；(4)将SPS烧结原料装入SPS模具，放置入烧结炉，抽真空后烧结。利用本发明的制备方法，能够在较低金属相体积比的前提下实现金属相连续、陶瓷相颗粒均匀分布在金属相基体中，同时芯块烧结温度可进一步下降。CN110306074ACN110306074A权利要求书1/1页1.一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法，其特征在于，所述的制备方法依次包括如下步骤：(1)陶瓷相粉末处理：利用气相沉积工艺在陶瓷相颗粒表面沉积一层金属层；(2)金属相粉末处理：将金属相粉末与磨球一起装入球磨罐进行高能球磨，球磨后的金属相粉末转移入气氛炉后开启加热，持续通入高纯H2气体进行还原处理；(3)粉末混合：将经过气相沉积处理的陶瓷相粉末与经过高能球磨、还原处理的金属相粉末用三维运动混合机混合均匀，得到SPS烧结原料；(4)SPS烧结：将SPS烧结原料装入SPS模具，放置入烧结炉，抽真空后烧结。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的陶瓷选自UO2、UC、UC2、UN、U(C,N)、(U,Zr)(C,N)、(U,Zr)C、(U,Zr,Nb)C、(U,Zr,Ta)C、(U,Zr,W)C中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述的金属选自W、Mo、Ni、Re、La中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，对于金属W、Mo的沉积，可使用金属卤化物沉积工艺。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，高能球磨条件为：球料体积比为5:1-10:1，球磨转速为400-800转/分，球磨时间为8-64小时。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，还原处理温度为400-800℃。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，陶瓷相粉末与金属相粉末的混合质量比为1:3-3:1。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，抽真空至10-1Pa以下。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，烧结温度为1400-1700℃，烧结时间为10-30分钟，烧结压力为20-50MPa。2CN110306074A说明书1/5页一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法技术领域[0001]本发明属于核燃料制备技术领域，涉及一种CERMET燃料芯块的放电等离子烧结制备方法。背景技术[0002]陶瓷难熔金属复合燃料(CERMET燃料)具备高工作温度、高燃耗、高辐照稳定性、高裂变产物储存能力等优点，且其本身具有固有安全性，在事故状态(例如反应堆处于水中或沙中)下也保持亚临界状态。[0003]CERMET燃料中可选陶瓷种类包括UO2、UN、UC等，可选难熔金属包括Ni、W、Mo、Re等，由此可以产生UO2-Ni、UO2-W、UN-W、UC2-C等一系列复合芯块成分。下表是美国各开发计划中选择CERMET燃料成份表。[0004]表1美国各开发计划中选择CERMET燃料成分[0005][0006]在这些研究计划的测试中，CERMET燃料展现出了良好的性能，其共性包括高热导率、高辐照稳定性、高工作温度等。但CERMET燃料主要应用障碍在于其生产制造具备一定的难度。[0007]目前，在美国的开发计划中已应用的CERMET芯块制备工艺如下：[0008]先利用WCl6(WF