CN111243770A - 一种制备单分散二氧化铀微球的方法 - Google Patents

一种制备单分散二氧化铀微球的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制备单分散二氧化铀微球的方法，属于陶瓷成型技术领域。该方法利用硅油对内凝胶法的铀胶液的剪切力，使铀胶液破碎成一个个尺寸均一的液滴，制备出球形度好、尺寸均一的单分散UO2陶瓷微球。其中铀胶液中的六次甲基四胺在热硅油受热分解放出氨，使液滴固化成凝胶微球，凝胶微球经过洗涤，干燥，烧结后即可得到球形度好，尺寸均一的单分散UO2陶瓷微球。UO2微球的大小可以根据两台注射泵的流速和硅油的粘度来进行调节，十分灵活方便。

Description

一种制备单分散二氧化铀微球的方法
技术领域
本发明涉及一种制备单分散二氧化铀微球的方法，属于陶瓷成型技术领域。
背景技术
高温气冷堆中UO2核芯的尺寸在500μm左右，但其铀装量较低，极大限制其经济性。而球形堆积燃料是将小尺寸的UO2微球添加在大尺寸UO2微球的空隙中，增加了燃料棒的堆积密度，从而增加其铀装量。两种粒径比大于或者等于7的微球混合堆积方式可以达到有效堆积密度大于80％的燃料棒。以高温气冷堆500μm的UO2微球为例，则需要70μm以下的小尺寸UO2微球互相堆积就可以达到有效堆积密度大于80％的燃料棒。而且，为了更好控制高温气冷堆的发热功率，需要微球的尺寸均一。因此需要制备70-500μm范围内的单分散UO2微球。
溶胶凝胶法由于能避免直接处理放射性粉末，成为了制备UO2微球的首选。清华大学核研院利用振动分散结合溶胶凝胶法中的外凝胶法制备出500μm的UO2微球。美国橡树岭的Hunt等人采用射流载带技术与精密喷头，结合溶胶凝胶法中的内凝胶法制备得到了20～300μm的UO2微球。在这个过程中，射流载带技术与精密喷头是导致UO2微球尺寸分布不均的原因。清华大学核研院公开了一套外凝胶法制备小尺寸铈稳定氧化锆微球工艺来模拟小尺寸UO2微球的制备，但所制备的微球的球形度较差，球形度均值约为1.05。并且对比了外凝胶法和内凝胶法的优缺点，结果表明，内凝胶法较外凝胶法球形度好，但分散度较大，且粒径不均。
发明内容
本发明的目的是提出一种制备单分散二氧化铀微球的方法，改进已有技术中内凝胶法制备UO2微球尺寸略有不均的缺点，以制备得到粒径在70-500μm范围内的单分散UO2微球。
本发明提出的单分散二氧化铀微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:(0.3～0.5)g/mL，在混合液中加入去离子水，在60～90℃加热溶解1～5小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至20～25℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2～3mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至0～5℃，备用；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺(HMTA)和摩尔浓度为3mol/L的尿素(Urea)的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:(1～3)，得到第二混合液，将第二混合液冷却至0～5℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:(0.5～1)，得到铀胶液，铀胶液在0～5℃下保存，备用；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为1～3％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以10～30mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，将分散相铀胶液以10～30uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为50～80℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在60～80℃的干燥12～24小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在500～600℃的空气气氛下焙烧5～7小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，700～800℃下还原2～8小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:(4～5)，得到UO2微球，最后在1600～1700℃，纯氢气气氛下烧结5～8小时，得到致密的二氧化铀微球。
上述制备方法的步骤(4)中，用于制备凝胶微球的装置，包括分散相流体入口管、套管、连续相流体入口管、T型三通、出口管、水浴槽和硅油筒；所述的分散相流体入口管伸入套管中，所述的套管、出口管的一端在T型三通的下部横管中相互连通，连续相流体入口管从T型三通的上部直管中伸入并与出口管相互连通，出口管的另一端与所述的硅油筒相互连通；所述的水浴槽套装在出口管上。
本发明提出的制备单分散二氧化铀微球的方法，其优点是：
本发明制备单分散二氧化铀微球的方法，所制备的UO2微球球形度好，尺寸均一可控。分散相铀胶液和连续相硅油互不相溶，分散相铀胶液被连续相硅油剪切成尺寸均一的单分散液滴。其中单分散液滴中的HMTA在热硅油受热分解放出氨，使液滴固化成凝胶微球，凝胶微球经过洗涤，干燥，烧结后即可得到球形度好，尺寸均一的单分散UO2陶瓷微球。UO2凝胶微球的大小可以根据两台注射泵的流速和硅油的粘度来进行调节，凝胶微球在洗涤、干燥和烧结后体积会收缩80％左右形成UO2陶瓷微球。因此可以通过控制UO2凝胶微球的尺寸来控制UO2陶瓷微球的尺寸，十分灵活方便。
附图说明
图1为本发明提出的制备大尺寸单分散二氧化铀微球的装置的结构示意图。
图2为利用本发明装置制备的UO2凝胶微球(a)和UO2陶瓷微球(b)。
图1中，1为分散相流体入口管，2为套管，3为连续相流体入口管，4为T型三通，5为单分散液滴，6为出口管，7为水浴槽，8为硅油筒，9为预固化的凝胶微球。
具体实施方式
本发明提出的单分散二氧化铀微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:(0.3～0.5)g/mL，在混合液中加入去离子水，在60～90℃加热溶解1～5小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至20～25℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2～3mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至0～5℃，备用。在制备硝酸铀酰溶液过程中要求欠酸溶解，即低于化学计量比的欠酸溶解即c(NO3-)/c(U)<2。后经过大量实验发现硝酸铀酰溶液中的c(NO3-)/c(U)比值最好在1.5～1.9之间。第一混合液中铀的浓度要适量。铀浓度太低，铀胶液在低温下的稳定时间会变长，但铀胶液被硅油剪切形成的单分散液滴在陈化过程中不成球。铀浓度太高，铀胶液被硅油剪切形成的单分散液滴在陈化过程中形成球形度好的凝胶微球，但铀胶液在低温下的稳定时间会变短。因此，为了解决胶液稳定性和是否能成球的问题，需要找到一个合适的铀浓度。经过大量实验，第一混合液中的硝酸铀酰浓度在2～3mol/L；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺(HMTA)和摩尔浓度为3mol/L的尿素(Urea)的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:(1～3)，得到第二混合液，将第二混合液冷却至0～5℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:(0.5～1)，得到铀胶液，铀胶液在0～5℃下保存，备用。铀胶液在低温下不稳定，在实验过程中很容易堵塞形成单分散液滴的管道，因此需要将其放置于0～5℃；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为1～3％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以10～30mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，将分散相铀胶液以10～30uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为50～80℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用三氯乙烯(TCE)－0.5mol/L氨水－去离子水联合洗涤工艺。使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在60～80℃干燥12～24小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在500～600℃的空气气氛下焙烧5～7小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，700～800℃下还原2～8小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:(4～5)，得到UO2微球，最后在1600～1700℃，纯氢气气氛下烧结5～8小时，得到致密的二氧化铀微球。
以下介绍本发明方法的实施例：
实施例一：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:0.44g/mL，在混合液中加入去离子水，在80℃加热溶解2小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至20℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2.6mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至4℃，备用；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺(HMTA)和摩尔浓度为3mol/L的尿素(Urea)的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:1，得到第二混合液，将第二混合液冷却至4℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:0.77，得到铀胶液，铀胶液在4℃下保存，备用；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为2％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以30mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，排除管道内的空气，再将分散相铀胶液以10uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为60℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用三氯乙烯(TCE)－0.5mol/L氨水－去离子水联合洗涤工艺。使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，去除凝胶微球表面的硅油，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟，尽可能地从凝胶微球内部除去多余的硝酸铵、HMTA、尿素等物质；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在60℃干燥14小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在500℃的空气气氛下焙烧7小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，800℃下还原2小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:4，得到UO2微球，最后在1600℃，纯氢气气氛下烧结8小时，得到致密的单分散二氧化铀微球。
实施例二：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:0.43g/mL，在混合液中加入去离子水，在60℃加热溶解5小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至25℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2.8mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至5℃，备用；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺(HMTA)和摩尔浓度为3mol/L的尿素(Urea)的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:1，得到第二混合液，将第二混合液冷却至5℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:0.6，得到铀胶液，铀胶液在5℃下保存，备用；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为2％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以20mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，排除管道内的空气，再将分散相铀胶液以20uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为70℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用三氯乙烯(TCE)－0.5mol/L氨水－去离子水联合洗涤工艺。使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，去除凝胶微球表面的硅油，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟，尽可能地从凝胶微球内部除去多余的硝酸铵、HMTA、尿素等物质；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在80℃干燥12小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在550℃的空气气氛下焙烧6小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，700℃下还原8小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:5，得到UO2微球，最后在1700℃，纯氢气气氛下烧结5小时，得到致密的单分散二氧化铀微球。
实施例三：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:0.44g/mL，在混合液中加入去离子水，在80℃加热溶解2小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至20℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2.8mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至5℃，备用；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺(HMTA)和摩尔浓度为3mol/L的尿素(Urea)的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:1，得到第二混合液，将第二混合液冷却至5℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:0.77，得到铀胶液，铀胶液在5℃下保存，备用；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为2％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以15mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，排除管道内的空气，再将分散相铀胶液以15uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为60℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用三氯乙烯(TCE)－0.5mol/L氨水－去离子水联合洗涤工艺。使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，去除凝胶微球表面的硅油，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟，尽可能地从凝胶微球内部除去多余的硝酸铵、HMTA、尿素等物质；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在60℃干燥12小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在550℃的空气气氛下焙烧7小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，800℃下还原2小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:4，得到UO2微球，最后在1600℃，纯氢气气氛下烧结8小时，得到致密的单分散二氧化铀微球。
本发明制备方法中，用于制备凝胶微球的装置，其结构如图1所示，包括分散相流体入口管1、套管2、连续相流体入口管3、T型三通4、出口管6、水浴槽7和硅油筒8；所述的分散相流体入口管1伸入套管2中，所述的套管2、出口管6的一端在T型三通4的下部横管中相互连通，连续相流体入口管3从T型三通4的上部直管中伸入并与出口管6相互连通，出口管6的另一端与所述的硅油筒7相互连通；所述的水浴槽7套装在出口管6上。
如图1所示，其中1为分散相流体入口管，该管的材质是亲水的玻璃毛细管。2为套管，是用于固定分散相流体入口管，防止T型三通的液体渗出，影响单分散液滴的产生。3为连续相流体入口管，该管材质是特氟龙，具有亲油性。4为T型三通，5为硅油剪切铀胶液产生的单分散液滴，6为出口管，其材料可以是聚四氟乙烯(PTFE)，它的管径可根据所需产生液滴的尺寸灵活调整。7为恒温水浴槽，给产生的大液滴预固化为凝胶微球，为微球固化提供能量。8为硅油筒，放置在水浴锅中。9是预固化的凝胶微球在量筒中进一步固化的状态，使凝胶微球在下落过程固化维持一定的强度，不被之后落下的凝胶微球砸瘪。由此就可以产生大尺寸的球形度好的凝胶微球，在后续的洗涤、干燥和烧结后即可得到大尺寸的球形度好的单分散UO2陶瓷微球。
在本发明的装置中，分散相流体入口管是根玻璃毛细管，玻璃毛细管有两种规格，内外径分别是251μm/358μm和531μm/665μm。连续相流体入口管是内径0.8mm，外径1.6mm的特氟龙管。PTFE出口管有三种规格，内外径分别是0.8mm/1.6mm，1.6mm/3.2mm以及3mm/4mm。改变分散相流体入口管的尺寸，能改变微流体装置所产生液滴的大小，从而改变UO2凝胶微球的尺寸。分散相流体入口管越大，所产生的液滴也就越大。
分散相流体入口管、连续相流体入口管和PTFE出口管分别连在T型三通的三个通路上，即分散相流体入口管和PTFE出口管处于同一水平方向，连续流体入口管以垂直方向进入T型三通。通过两台注射泵将铀胶液和硅油导入分散相流体入口管和连续相流体入口管，从而进入T型三通，硅油将玻璃毛细管末端的铀胶液剪切成尺寸均一的单分散液滴。液滴的尺寸由分散相流体入口管和PTFE出口管的规格以及两台注射泵的流速决定。PTFE出口管的内径尺寸决定了所能产生液滴的最大尺寸。即内径3mm的PTFE出口管最大能产生3mm的液滴。为了制备100-500μm的UO2陶瓷微球，需要适当将分散相流体入口管和PTFE出口管两两组合，来产生尺寸合适的单分散液滴。
水浴槽的温度是可调的，调温区间在30～90℃。可以根据所产生液滴的尺寸来设定水浴槽的加热温度。液滴越大，液滴需要固化的能量也就越多，所需要水浴槽的加热温度也就越高。当然，水浴槽的加热温度也不能太高，这样会导致液滴固化严重，液滴固化后的凝胶微球在PTFE管中运动时会受到重力和摩擦力的影响，使凝胶微球运动的速度降低，从而堵塞PTFE管。铀胶液通过水浴槽加热固化，使液滴预固化为凝胶微球，凝胶微球在PTFE管中运动落入装满热硅油的量筒中进一步固化；固化好的凝胶微球经过洗涤，干燥，烧结步骤后即可获得尺寸均一，单分散的UO2陶瓷微球。
改变分散相流体入口管的尺寸，能改变微流体装置所产生液滴的大小，从而改变UO2凝胶微球的尺寸。分散相流体入口管越大，所产生的液滴也就越大。
PTFE出口管的内径尺寸决定了所能产生液滴的最大尺寸。即内径3mm的PTFE出口管最大能产生3mm的液滴。为了制备100-500μm的UO2陶瓷微球，需要适当将分散相流体入口管和PTFE出口管两两组合，来产生尺寸合适的单分散液滴。
在本发明制备装置的使用过程中，首先需要确认，毛细管没有堵塞以及装置没有泄漏。方法是将水作为连续相和分散相先后通入制备装置中，观察出口管液相是否能顺利流出或者装置其他地方是否有液相渗出。
其中，微流体装置中的水浴槽处于热水中，需要用AB胶将PTFE管进入水浴槽的孔洞密封，从而防止漏液。
将制备装置固定于恒温箱并预冷至5℃。准备好2台注射泵，水浴锅。用一个烧杯，一个装满硅油的长量筒分别作为废料收集器和凝胶球收集器。载带铀胶液的注射泵放置在5℃的恒温箱中，载带硅油的注射泵放置于常温环境中，装满硅油的量筒放置在水浴锅中。
图2为用蔡司体式显微镜拍摄的本发明装置制备的UO2凝胶微球(a)和陶瓷微球(b)的图片。从图片中可以看出，通过微流体装置辅助内凝胶工艺制备的凝胶微球球形度好，尺寸均一。在后续的洗涤，干燥和烧结过程中，微球的球形度不发生变化，即说明凝胶微球的球形度决定了UO2陶瓷微球的球形度。
图2为本发明实施例三所制备的凝胶微球和陶瓷微球图片。图2(a)为25倍放大倍数下拍摄，图2(b)为50倍放大倍数下拍摄。可以看到本发明方法制备出的凝胶微球球形度好，尺寸均一。在后续的洗涤，干燥和烧结过程中，微球的球形度不发生变化，即说明凝胶微球的球形度决定了UO2陶瓷微球的球形度。因此，通过图2(a)和图2(b)也可以间接说明该方法能制备出球形度好，尺寸均一的UO2陶瓷微球。图2(c)为蔡司体式显微镜所拍摄的UO2陶瓷微球，可以看出所制备的微球球形度好，尺寸均一，且具有金属光泽。即说明通过本方法制备单分散的UO2微球是可行的，在核能领域具有广泛的应用前景。
此外，本发明方法所能制备的UO2陶瓷微球的尺寸能在70～500μm之间，满足有效堆积密度80％的球形堆积燃料的要求。本发明方法利用硅油剪切铀胶液来制备单分散的UO2微球，但无论制备液滴的微流体装置如何替换，整个制备单分散UO2陶瓷微球工艺流程都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种单分散二氧化铀微球的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
(1)将U3O8粉末与摩尔浓度为16mol/L的HNO3混合，混合的质量体积比为：U3O8粉末:HNO3＝1:(0.3～0.5)g/mL，在混合液中加入去离子水，在60～90℃加热溶解1～5小时，使U3O8粉末完全溶解后，冷却至20～25℃，过滤，在滤液中加入去离子水，得到浓度为2～3mol/L的硝酸铀酰溶液，记为第一混合液，将配制好的第一混合液冷却至0～5℃，备用；
(2)配制摩尔浓度为3mol/L的六次甲基四胺和摩尔浓度为3mol/L的尿素的混合溶液，混合的体积比为：六次甲基四胺:尿素＝1:(1～3)，得到第二混合液，将第二混合液冷却至0～5℃备用；
(3)将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，边加入边搅拌，加入体积比为：第二混合液:第一混合液＝1:(0.5～1)，得到铀胶液，铀胶液在0～5℃下保存，备用；
(4)将配置好的铀胶液作为分散相，含有体积百分数为1～3％的表面活性剂道康宁749的硅油作为连续相，将连续相硅油以10～30mL/h的流速注入管道中，在连续相硅油充满管道后，将分散相铀胶液以10～30uL/min的流速注入该管道中，分散相铀胶液被硅油剪切成为单分散液滴状态，单分散液滴进入温度为50～80℃的热硅油中，在热硅油中陈化得到凝胶微球；
(5)使用三氯乙烯(TCE)－0.5mol/L氨水－去离子水联合洗涤工艺。使用摩尔浓度为0.5mol/L的三氯乙烯连续洗涤步骤(4)的凝胶微球4次，每次洗涤时间为20分钟，再用摩尔浓度为0.5mol/L的氨水和去离子水连续洗涤4次，每次洗涤时间为30分钟；
(6)将步骤(5)的凝胶微球在60～80℃的干燥12～24小时，得到干燥微球；
(7)将干燥微球在500～600℃的空气气氛下焙烧5～7小时，得到UO3微球，然后在还原性气氛中，700～800℃下还原2～8小时，还原性气氛为氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的比例为1:(4～5)，得到UO2微球，最后在1600～1700℃，纯氢气气氛下烧结5～8小时，得到致密的二氧化铀微球。
2.如权利要求1所述的单分散二氧化铀微球的制备方法，其特征在于步骤(4)中制备凝胶微球的装置，该装置包括分散相流体入口管、套管、连续相流体入口管、T型三通、出口管、水浴槽和硅油筒；所述的分散相流体入口管伸入套管中，所述的套管、出口管的一端在T型三通的下部横管中相互连通，连续相流体入口管从T型三通的上部直管中伸入并与出口管相互连通，出口管的另一端与所述的硅油筒相互连通；所述的水浴槽套装在出口管上。
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