一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法.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CN110157934A(43)申请公布日2019.08.23(21)申请号201910588848.3(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)C22C29/12(2006.01)G21C21/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法(57)摘要本发明属于核燃料制备技术领域，涉及一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法。所述的制造方法依次包括如下步骤：(1)用粘结剂或润滑剂、金属钨或钼粉末、二氧化铀粉末制备压制用的造粒后的粉末原料；(2)将造粒后的粉末原料填充入模具进行压制，得到芯块压坯；(3)将芯块压坯放入烧结炉中，抽真空后进行烧结，在达到粉末原料制备中加入的粘结剂或润滑剂挥发温度前，升温速率不超过5℃/min，烧结炉内保持高真空；粘结剂或润滑剂脱除完毕后，提高升温速率继续进行烧结，得到钨或钼基二氧化铀燃料芯块成品。利用本发明的制造方法，能够工艺流程较简单、烧结温度较低、钨(钼)金属基体连续性较好，且可以降低燃料芯块的生产制造难度以及成本。CN110157934ACN110157934A权利要求书1/2页1.一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法，其特征在于，所述的制造方法依次包括如下步骤：(1)用粘结剂或润滑剂、金属钨或钼粉末、二氧化铀粉末制备压制用的造粒后的粉末原料；(2)压制：将造粒后的粉末原料填充入模具进行压制，得到芯块压坯；(3)烧结：将芯块压坯放入烧结炉中，抽真空后进行烧结，在达到粉末原料制备中加入的粘结剂或润滑剂挥发温度前，升温速率不超过5℃/min，烧结炉内保持高真空；粘结剂或润滑剂脱除完毕后，提高升温速率继续进行烧结，得到钨或钼基二氧化铀燃料芯块成品。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述的粘结剂或润滑剂选自石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(1)中，粘结剂或润滑剂添加量为燃料芯块重量的0.2-0.8％，金属钨或钼粉末、二氧化铀粉末的质量比为1:25-5:1。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(2)中，压制压力为100-400MPa，压制时间为20-60s。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，烧结炉内保持高真空为抽真空至10-1Pa以下。6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的造粒后的粉末原料采用如下的常规法制备：称量一定量的二氧化铀粉末，在液压机上预压成预压压坯，破碎过筛后加入粘结剂或润滑剂，球化混合均匀，随后再加入一定量的金属钨或钼粉末混合均匀，得到造粒后的粉末原料。7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)的具体烧结方法如下：在达到粉末制备中加入的粘结剂或润滑剂挥发温度前，升温速率不超过5℃/min，烧结炉内保持高真空；粘结剂或润滑剂脱除完毕后，通入含有不超过1000ppm水汽或氧气的Ar气体，升温速率调节为10-15℃/min，在1200-1300℃保温2-3小时；保温结束后对烧结炉内抽真空，通入高纯Ar-H2混合气体，升温至1500-1700℃后保温4-5小时完成烧结过程，得到钨或钼基二氧化铀燃料芯块成品。8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的造粒后的粉末原料采用如下的三种方法之一制备：二氧化铀粉末预氧化法：称量一定量的二氧化铀粉末，装入坩埚，在煅烧炉内煅烧，煅烧温度控制在100-150℃，空气气氛中保温4-8小时，将得到的粉末在液压机上预压成预压压坯，破碎过筛后加入粘结剂或润滑剂，球化混合均匀，随后再加入一定量的金属钨或钼粉末混合均匀，得到造粒后的粉末原料；钨或钼粉末预氧化法：称量一定量的二氧化铀粉末，在液压机上预压成预压压坯，破碎过筛后加入粘结剂或润滑剂，球化混合均匀，备用；再称量一定量的钨或钼粉末，装入坩埚，在煅烧炉内煅烧，煅烧温度控制在150-200℃，空气气氛中保温1-2小时；将得到的粉末随后与之前球化后的二氧化铀粉末混合均匀，得到造粒后的粉末原料；钨或钼酸铀共晶粉末加入法：称量一定量的二氧化铀粉末，在液压机上预压成预压压坯，破碎过筛后加入粘结剂或润滑剂，球化混合均匀，备用；再称量一定量的八氧化三铀粉2CN110157934A权利要求书2/2页末及三氧化钨粉末，装入坩埚，在煅烧炉内升温至1100-1200℃，高纯Ar气氛下保温6-8小时；将得到的钨或钼酸铀共晶