惰性基体弥散燃料芯块及其制备方法.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CN109461509A(43)申请公布日2019.03.12(21)申请号201811152057.8(51)Int.Cl.(22)申请日2018.09.29G21C21/02(2006.01)G21C3/58(2006.01)(71)申请人中广核研究院有限公司地址518031广东省深圳市福田区上步中路西深圳科技大厦15层（1502-1504、1506）申请人广东核电合营有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司(72)发明人孙茂州马赵丹丹高思宇李锐黄华伟武海龙刘彤任啟森廖业宏(74)专利代理机构深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙)44314代理人林俭良王少虹权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称惰性基体弥散燃料芯块及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种惰性基体弥散燃料芯块及其制备方法，制备方法包括：S1、预制无燃料区：将SiC混合粉末分别压制成圆筒体和圆片并进行无压烧结；S2、预制燃料区：将具有SiC包覆层的TRISO颗粒压制成圆柱体；S3、将圆柱体装入圆筒体内，在圆筒体的相对两端分别放置圆片，放电等离子体烧结，制得惰性基体弥散燃料芯块；圆柱体形成惰性基体弥散燃料芯块的燃料区，圆筒体和圆片形成惰性基体弥散燃料芯块的无燃料区。本发明的制备方法，预制无燃料区，将无燃料区的密度控制与燃料区压制后的密度接近，减小烧结后芯块中燃料区密度和无燃料区的密度差异，改善燃料区TRISO颗粒外围轮廓结构，扩大燃料区，提高芯块整体的TRISO体积含量，进一步提高惰性基燃料的综合性能。CN109461509ACN109461509A权利要求书1/2页1.一种惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预制无燃料区：将SiC混合粉末分别压制成圆筒体和圆片并进行无压烧结；S2、预制燃料区：将具有SiC包覆层的TRISO颗粒压制成圆柱体；S3、将所述圆柱体装入所述圆筒体内，在所述圆筒体的相对两端分别放置所述圆片，放电等离子体烧结，制得惰性基体弥散燃料芯块；所述圆柱体形成所述惰性基体弥散燃料芯块的燃料区，所述圆筒体和圆片形成所述惰性基体弥散燃料芯块的无燃料区。2.根据权利要求1所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，无压烧结后的所述圆筒体和圆片的密度分别为60%-80%。3.根据权利要求1所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，无压烧结时，在所述圆筒体和圆片上覆盖SiC粉末。4.根据权利要求1所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述圆筒体的壁厚为3-5mm，所述圆片的厚度为2-3mm。5.根据权利要求1所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述圆片的直径与所述圆筒体的外径相等；所述圆柱体的外径与所述圆筒体的内径相等。6.根据权利要求1所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述放电等离子体烧结中，烧结温度为1600-2000℃，烧结压力为10-50MPa，保温时间为5-20min。7.根据权利要求1-6任一项所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：S0、将烧结助剂、SiC粉末、分散剂进行混合，得到分散均匀的SiC混合浆料；步骤S1包括：S1.1、取所述SiC混合浆料进行干燥，形成SiC混合粉末；S1.2、将所述SiC混合粉末分别压制成圆筒体和圆片；S1.3、将所述圆筒体和圆片在无压条件下烧结。8.根据权利要求7所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：S2.1、取所述SiC混合浆料并将其喷涂在TRISO颗粒表面，干燥后在TRISO颗粒上形成SiC包覆层；S2.2、将具有SiC包覆层的TRISO颗粒在20-40MPa压力下压制形成圆柱体。9.一种惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预制无燃料区：将SiC混合粉末分别压制成圆筒体和圆片并进行无压烧结；S2、将具有SiC包覆层的TRISO颗粒填充到所述圆筒体内，并将所述圆筒体内的所述TRISO颗粒压制形成圆柱体；S3、在所述圆筒体的相对两端分别放置所述圆片，放电等离子体烧结，制得惰性基体弥散燃料芯块；所述圆柱体形成所述惰性基体弥散燃料芯块的燃料区，所述圆筒体和圆片形成所述惰性基体弥散燃料芯块的无燃料区。10.根据权利要求9所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，步骤S1中，2CN109461509A权利要求书2/2页无压烧结后的所述圆筒体和圆片的密度分别为60%-80%；无压烧结时，在所述圆筒体和圆片上覆盖SiC粉末。11.根据权利要求9所述的惰性基体弥散燃料芯块的制备方法，其特征在于，所述圆筒体的壁厚为3-