CN107010960A - 一种铀基三元碳化物的制备方法及其应用 - Google Patents

一种铀基三元碳化物的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铀基三元碳化物的制备方法及其应用，解决了现有技术UC和UO2做为核燃料存在熔点、导热和抗辐照等方面的不足。本发明制备方法主要是采用碳化铀粉末加过渡金属碳化物粉末或者采用二氧化铀粉末加过渡金属碳化物粉末和碳粉后置于设计好的石墨模具中再进行反应烧结获得高稳定性的铀基三元碳化物；通过本发明制备的铀基三元碳化物具有高熔点、高导热、抗辐照性能好的特点，可作为核电站的事故容错核燃料，也可作为核动力火箭的核燃料。

Description

一种铀基三元碳化物的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种铀基三元碳化物的制备方法及其应用。
背景技术
日本福岛“311”核事故暴露了传统UO2+Zr合金燃料体系在事故状态下存在的重大隐患，引发了世界范围内关于事故容错燃料的讨论。事故容错燃料是为了提高燃料元件抵抗严重事故下的性能而提出的新一代燃料概念，具体是指：与目前的UO2+Zr燃料相比，能够在较长时间内抵抗冷却剂丧失事故、同时还能保持或提高其在正常运行工况性能的燃料系统。开发Zr合金的替代材料以及开发高导热、安全性能优异的燃料芯块是开发事故容错燃料主要方向之一。
UC与UO2相比具有高铀密度、高导热、低膨胀、高熔点、高燃耗(～20％)等优点，有望作为新一代核燃料应用于反应堆中。然而碳化铀辐照肿胀较为严重，抗氧化性能不足，与水的反应活性很高，再加上复杂的制备工艺，其实际应用受到了限制。在UC制备过程中，过量的C原子会进入UC八面体间隙中形成UC2，而UC2又会分解为C和U2C3，影响UC芯块的稳定性。因此如何改进UC的综合性能，使其能实际运用于核反应堆中，成为了一个具有巨大经济和安全效益的待解决问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种铀基三元碳化物的制备方法，利用该方法制备的铀基三元碳化物具有高熔点、高导热、抗辐照性能好的特点；同时，还提供该铀基三元碳化物在核电站的事故容错核燃料和核动力火箭的核燃料中的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铀基三元碳化物的制备方法，由铀化物与过渡金属碳化物通过反应烧结制备而成。
具体地说，包括以下步骤：
步骤A、原料的准备：所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％铀化物粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、0-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡，
将上述组分置于尼龙球磨罐中，以上述组分的总质量计，添加1-2倍所述总质量的酒精以及3倍所述总质量的氧化球，湿混磨球24h，之后在70-100℃烘干24h，过筛后即得原料；
步骤B、将步骤A所得原料置于设计好的烧结模具中进行反应烧结制得高稳定性的铀基三元碳化物。
进一步地，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％碳化铀粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡。
进一步地，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-80wt.％二氧化铀粉末、10-80wt.％过渡金属碳化物粉末、1.1-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡。
进一步地，所述碳化铀粉末中235U的富集度为2％-20％、粒径为5-40μm。
进一步地，所述二氧化铀粉末中235U的富集度为2％-20％，粒径为5-40μm；所述碳粉粉末的粒径为5-20μm，且其为石墨粉、鳞片石墨或者炭黑中的任意一种；所述二氧化铀粉末与碳粉粉末的质量比为7:1-8:1。
进一步地，所述过渡金属碳化物粉末的粒径为5-40μm，且其为碳化锆、碳化铌、碳化钛、碳化铬或者碳化钒中的任意一种。
进一步地，所述步骤B中的反应烧结为热压烧结，具体步骤为：将热压烧结模具抽真空至5×10-2-5×10-1Pa，以5-20℃/min的速率升至600℃并保温0.5-2h进行脱脂；之后充氩气至10-50kPa，以5-10℃/min的速率升温至1900-2100℃并保温1-4h，同时施加20-100MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷。
进一步地，所述步骤B中的反应烧结为等离子烧结，具体步骤为：将放电等离子烧结模具抽真空至5×10-2-5×10-1Pa，之后充氩气至10-60kPa；以100-200℃/min升温至1600℃，以50-100℃/min的升温速率升至1700-2000℃并施加20-100MPa的烧结压力，保温5-60min，保温保压结束后炉冷。
本发明还提供了采用上述制备方法制得的铀基三元碳化物按照核电站的事故容错核燃料或核动力火箭的核燃料的尺寸加工成核燃料芯块的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法设计科学合理、制备工艺简单，利用本发明方法制得的铀基三元碳化物具有高熔点、高导热、抗辐照性能好的特点，可以作为核电站的事故容错核燃料和核动力火箭的核燃料；本制备方法通过向UC和UO2中添加锆、铌、钛、铬或钒等稳定化元素来提升其抗氧化性能、减少其与水的反应，同时增强其晶格稳定性，保证在高温下其晶格不发生变化，从而提高UC和UO2的稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本发明通过向UC或UO2中添加锆、铌、钛、铬、钒等稳定化元素来提升其抗氧化性能、减少其与水的反应，同时增强其晶格稳定性，保证在高温下其晶格不发生变化，从而提高UC的稳定性。
一种铀基三元碳化物的制备方法，由铀化物与过渡金属碳化物通过反应烧结制备而成。具体包括以下步骤：
步骤A、原料的准备：所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％铀化物粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、0-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡，
将上述组分置于尼龙球磨罐中，以上述组分的总质量计，添加1-2倍所述总质量的酒精以及3倍所述总质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在70-100℃烘干24h，过筛后即得原料；
步骤B、将步骤A所得原料置于设计好的烧结模具中进行反应烧结制得高稳定性的铀基三元碳化物。
在上述制备方法中，步骤A所准备的材料具体地说，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％碳化铀粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡，所述碳化铀粉末中235U的富集度为2％-20％、粒径为5-40μm，所述过渡金属碳化物粉末的粒径为5-40μm，且其为碳化锆、碳化铌、碳化钛、碳化铬或者碳化钒中的任意一种。
或者，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-80wt.％二氧化铀粉末、10-80wt.％过渡金属碳化物粉末、1.1-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡，所述二氧化铀粉末中235U的富集度为2％-20％，粒径为5-40μm；所述碳粉粉末的粒径为5-20μm，且其为石墨粉、鳞片石墨或者炭黑中的任意一种，所述二氧化铀粉末与碳粉粉末的质量比为7:1-8:1；所述过渡金属碳化物粉末的粒径为5-40μm，且其为碳化锆、碳化铌、碳化钛、碳化铬或者碳化钒中的任意一种。
在上述制备方法中，步骤B所述的反应烧结可以是两种烧结工艺，分别为热压烧结和离子烧结。在本发明中两种反应烧结的具体步骤如下：
热压烧结具体步骤为：将热压烧结模具抽真空至5×10-2-5×10-1Pa，以5-20℃/min的速率升至600℃并保温0.5-2h进行脱脂；之后充氩气至10-50kPa，以5-10℃/min的速率升温至1900-2100℃并保温1-4h，同时施加20-100MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷。
等离子烧结具体步骤为：将放电等离子烧结模具抽真空至5×10-2-5×10-1Pa，之后充氩气至10-60kPa；以100-200℃/min升温至1600℃，以50-100℃/min的升温速率升至1700-2000℃并施加20-100MPa的烧结压力，保温5-60min，保温保压结束后炉冷。
将利用本制备方法制得的铀基三元碳化物按照核电站的事故容错核燃料或核动力火箭的核燃料的尺寸进行加工，即可成为核电站的事故容错核燃料芯块或核动力火箭的核燃料芯块。
为了对本发明做进一步阐述，以下提供几个优选的实施方式。
实施例1：
步骤A，按照如下方式配比原料：
碳化铀，5μm，235U富集度2％，10wt.％；ZrC，40μm，89.9wt.％；阿克蜡(Acrawax)，0.1wt.％。将上述粉末置于尼龙球磨罐中，添加1倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在70℃烘干24h过筛。
步骤B，按照如下方式开展烧结：
将混合粉末置于热压烧结模具中，进行反应烧结。首先抽真空至5×10-2Pa，以20℃/min的速率升至600℃并保温0.5h进行脱脂；之后充氩气至10kPa，以5℃/min的速率升温至1900℃并保温4h，同时施加100MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷。
步骤C，随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。
实施例2：
步骤A，按照如下方式配比原料：
碳化铀，40μm，235U富集度20％，89.9wt.％；NbC，5μm，10wt.％；阿克蜡(Acrawax)，0.1wt.％。将上述粉末置于尼龙球磨罐中，添加2倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在100℃烘干24h过筛。
步骤B，按照如下方式开展烧结：
将混合粉末置于热压烧结模具中，进行反应烧结。首先抽真空至5×10-1Pa，以5℃/min的速率升至600℃并保温2h进行脱脂；之后充氩气至50kPa，以10℃/min的速率升温至2100℃并保温1h，同时施加20MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷。
步骤C，随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。
实施例3：
步骤A，按照如下方式配比原料：
碳化铀，20μm，235U富集度10％，85wt.％；VC，10μm，14.9wt.％；阿克蜡(Acrawax)，0.1wt.％。将上述粉末置于尼龙球磨罐中，添加1.8倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在80℃烘干24h过筛。
步骤B，按照如下方式开展烧结：
将混合粉末置于放电等离子烧结模具中。抽真空至5×10-2Pa，之后充氩气至10kPa；以200℃/min升温至1600℃，以50℃/min的升温速率升至1700℃并施加100MPa的烧结压力，保温60min，保温保压结束后炉冷。
步骤C，随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。
实施例4：
步骤A，按照如下方式配比原料：
二氧化铀，5μm，235U富集度2％，10wt.％；TiC，40μm，88.6wt.％；碳粉，5μm，1.3wt.％；阿克蜡(Acrawax)，0.1wt.％。将上述粉末置于尼龙球磨罐中，添加1倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在70℃烘干24h过筛。
步骤B，按照如下方式开展烧结：
将混合粉末置于放电等离子烧结模具中。抽真空至5×10-1Pa，之后充氩气至60kPa；以100℃/min升温至1600℃，以100℃/min的升温速率升至2000℃并施加20MPa的烧结压力，保温5min，保温保压结束后炉冷。
步骤C，随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。
实施例5：
步骤A，按照如下方式配比原料：
二氧化铀，40μm，235U富集度20％，80wt.％；Cr3C2，5μm，8.4wt.％；碳粉，20μm，11.5％；阿克蜡(Acrawax)，0.1wt.％。将上述粉末置于尼龙球磨罐中，添加2倍质量的酒精以及3倍质量的氧化锆研磨球，湿混磨球24h，之后在100℃烘干24h过筛。
步骤B，按照如下方式开展烧结：
将混合粉末置于放电等离子烧结模具中。抽真空至5×10-2Pa，之后充氩气至10kPa；以200℃/min升温至1600℃，以50℃/min的升温速率升至1700℃并施加100MPa的烧结压力，保温60min，保温保压结束后炉冷。
步骤C，随炉冷却后将试样取出，加工至所需形状尺寸。
本发明的制备方法设计科学合理、制备工艺简单，利用本发明方法制得的铀基三元碳化物具有高熔点、高导热、抗辐照性能好的特点，可以作为核电站的事故容错核燃料和核动力火箭的核燃料；本制备方法通过向UC和UO2中添加锆、铌、钛、铬或钒等稳定化元素来提升其抗氧化性能、减少其与水的反应，同时增强其晶格稳定性，保证在高温下其晶格不发生变化，从而提高UC和UO2的稳定性。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，由铀化物与过渡金属碳化物通过反应烧结制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤A、原料的准备：所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％铀化物粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、0-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡，
将上述组分置于尼龙球磨罐中，以上述组分的总质量计，添加1-2倍所述总质量的酒精以及3倍所述总质量的氧化球，湿混磨球24h，之后在70-100℃烘干24h，过筛后即得原料；
步骤B、将步骤A所得原料置于设计好的烧结模具中进行反应烧结制得高稳定性的铀基三元碳化物。
3.根据权利要求2所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-89.9wt.％碳化铀粉末、10-89.9wt.％过渡金属碳化物粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡。
4.根据权利要求2所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述原料的总质量百分含量之和按100％计，包括以下组分：10-80wt.％二氧化铀粉末、10-80wt.％过渡金属碳化物粉末、1.1-11.4％碳粉粉末、以及润滑剂0.1wt.％阿克蜡。
5.根据权利要求3所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述碳化铀粉末中235U的富集度为2％-20％、粒径为5-40μm。
6.根据权利要求4所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述二氧化铀粉末中235U的富集度为2％-20％，粒径为5-40μm；所述碳粉粉末的粒径为5-20μm，且其为石墨粉、鳞片石墨或者炭黑中的任意一种；所述二氧化铀粉末与碳粉粉末的质量比为7:1-8:1。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述过渡金属碳化物粉末的粒径为5-40μm，且其为碳化锆、碳化铌、碳化钛、碳化铬或者碳化钒中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的反应烧结为热压烧结，具体步骤为：将热压烧结模具抽真空至5×10-2-5×10-1Pa，以5-20℃/min的速率升至600℃并保温0.5-2h进行脱脂；之后充氩气至10-50kPa，以5-10℃/min的速率升温至1900-2100℃并保温1-4h，同时施加20-100MPa的烧结压力，保温保压结束后炉冷。
9.根据权利要求7所述的一种铀基三元碳化物的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的反应烧结为等离子烧结，具体步骤为：将放电等离子烧结模具抽真空至5×10-2-5×10- 1Pa，之后充氩气至10-60kPa；以100-200℃/min升温至1600℃，以50-100℃/min的升温速率升至1700-2000℃并施加20-100MPa的烧结压力，保温5-60min，保温保压结束后炉冷。
10.权利要求1-9任意一项制备方法制得的铀基三元碳化物按照核电站的事故容错核燃料或核动力火箭的核燃料的尺寸加工成核燃料芯块的应用。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107500767A (zh) * 2017-08-21 2017-12-22 中广核研究院有限公司 碳化铀芯块及其制备方法、燃料棒
CN108218456A (zh) * 2018-02-01 2018-06-29 中国工程物理研究院材料研究所 一种高安全性二氧化铀核燃料芯块的制备方法
CN108417279A (zh) * 2018-02-01 2018-08-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种ZrC和UO2复合燃料芯块及其制备方法和应用
CN108417278A (zh) * 2018-02-01 2018-08-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种高辐照稳定性的金属型燃料芯块的制备方法
CN109659051A (zh) * 2019-01-02 2019-04-19 中国原子能科学研究院 一种U-Zr-C燃料的制备方法
CN110085338A (zh) * 2018-01-25 2019-08-02 国家电投集团科学技术研究院有限公司 UO2/Cr复合燃料芯块的制备方法以及制备装置
CN110218092A (zh) * 2019-05-20 2019-09-10 中国核动力研究设计院 一种添加微量元素的UO2-ZrO2陶瓷材料及其制备方法
CN115740463A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 中国原子能科学研究院 燃料芯块的制备方法
CN116217236A (zh) * 2023-03-14 2023-06-06 中国原子能科学研究院 铀-铌-碳-氮燃料芯块的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1023157A (en) * 1962-09-06 1966-03-23 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to the manufacture of uranium/zirconium carbide
GB1104775A (en) * 1965-09-07 1968-02-28 Westinghouse Electric Corp Modified carbide fuels
JPS5132798B1 (zh) * 1967-09-08 1976-09-14
CN1125995A (zh) * 1993-06-04 1996-07-03 法国原子能委员会 保留裂变产物的核燃料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1023157A (en) * 1962-09-06 1966-03-23 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to the manufacture of uranium/zirconium carbide
GB1104775A (en) * 1965-09-07 1968-02-28 Westinghouse Electric Corp Modified carbide fuels
JPS5132798B1 (zh) * 1967-09-08 1976-09-14
CN1125995A (zh) * 1993-06-04 1996-07-03 法国原子能委员会 保留裂变产物的核燃料

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107500767B (zh) * 2017-08-21 2019-09-10 中广核研究院有限公司 碳化铀芯块及其制备方法、燃料棒
CN107500767A (zh) * 2017-08-21 2017-12-22 中广核研究院有限公司 碳化铀芯块及其制备方法、燃料棒
GB2581903A (en) * 2017-08-21 2020-09-02 China Nuclear Power Technology Res Inst Co Ltd Uranium carbide pellet, preparation method thereof, and fuel rod
WO2019037688A1 (zh) * 2017-08-21 2019-02-28 中广核研究院有限公司 碳化铀芯块及其制备方法、燃料棒
GB2581903B (en) * 2017-08-21 2022-03-23 China Nuclear Power Technology Res Inst Co Ltd Uranium carbide pellet, preparation method therefor, and fuel rod
CN110085338A (zh) * 2018-01-25 2019-08-02 国家电投集团科学技术研究院有限公司 UO2/Cr复合燃料芯块的制备方法以及制备装置
CN108417279A (zh) * 2018-02-01 2018-08-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种ZrC和UO2复合燃料芯块及其制备方法和应用
CN108218456A (zh) * 2018-02-01 2018-06-29 中国工程物理研究院材料研究所 一种高安全性二氧化铀核燃料芯块的制备方法
CN108417278A (zh) * 2018-02-01 2018-08-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种高辐照稳定性的金属型燃料芯块的制备方法
CN108218456B (zh) * 2018-02-01 2021-08-06 中国工程物理研究院材料研究所 一种高安全性二氧化铀核燃料芯块的制备方法
CN108417278B (zh) * 2018-02-01 2019-12-31 中国工程物理研究院材料研究所 一种高辐照稳定性的金属型燃料芯块的制备方法
CN109659051A (zh) * 2019-01-02 2019-04-19 中国原子能科学研究院 一种U-Zr-C燃料的制备方法
CN110218092A (zh) * 2019-05-20 2019-09-10 中国核动力研究设计院 一种添加微量元素的UO2-ZrO2陶瓷材料及其制备方法
CN110218092B (zh) * 2019-05-20 2022-03-18 中国核动力研究设计院 一种添加微量元素的UO2-ZrO2陶瓷材料及其制备方法
CN115740463A (zh) * 2022-11-07 2023-03-07 中国原子能科学研究院 燃料芯块的制备方法
CN115740463B (zh) * 2022-11-07 2023-10-27 中国原子能科学研究院 燃料芯块的制备方法
CN116217236B (zh) * 2023-03-14 2024-02-20 中国原子能科学研究院 铀-铌-碳-氮燃料芯块的制备方法
CN116217236A (zh) * 2023-03-14 2023-06-06 中国原子能科学研究院 铀-铌-碳-氮燃料芯块的制备方法

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