CN1319848A - 用U3O8粉末制备Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的方法 - Google Patents
用U3O8粉末制备Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的制备方法,包括以下工艺步骤:采用三碳酸铀酰(AUC)或重铀酸铵(ADU)煅烧成的八氧化三铀(U3O8)粉末为原料,加入适量三氧化二钆(Gd2O3)粉末,经混料、制粒、冷压成型、干H2中逐步升温烧结,制成三氧化二钆-二氧化铀(Gd2O3-UO2)可燃毒物燃料芯块,本发明提供的制备方法比原有工艺简单、安全、成本低、制备的芯块外观好、质量稳定。
Description
本发明属于核燃料的制备方法,具体涉及一种三氧化二釓-二氧化铀可燃毒物燃料芯块的制备方法。
传统方法制备三氧化二钆-二氧化铀(Gd2O3-UO2)可燃毒物燃料芯块,一般采用二氧化铀粉末为原料;《Journal of NuclearMaterials》,1988,P115~126,标题为:“Survey of binary oxide fuelmanufacturing and quality control”的文献公开了一种制备方法,将二氧化铀粉末与三氧化二钆混合、冷压成型后,先在微氧化气氛(湿H2),后在还原气氛(干H2)下烧结而成。其原料UO2粉末由湿法三碳酸铀酰(AUC)和重铀酸铵(ADU)经分解、还原及完全干法(IDR)获得。但该方法存在以下不足:1.按传统工艺制备UO2粉末,需要经“分解、还原、稳定化”工序,繁琐且成本高;2.由于烧结过程中形成固溶体时缺氧,烧结时须先在微氧化气氛、后在还原气氛中进行,操作麻烦、缺乏安全性。
本发明的目的是提供一种用U3O8粉末制备Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的方法,该方法具有简单、安全、稳定、成本低、产品质量好等特点。
本发明的目的是通过以下方案实现的。
一种用U3O8粉末制备Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)将三碳酸铀酰(AUC)或重铀酸铵(ADU)煅烧成八氧化三铀(U3O8),煅烧的条件为:将AUC或ADU从室温逐步升温,升温速度为300~400℃/小时,升至700~900℃,保温2~6小时后逐步降至室温,得U3O8粉末;
(2)U3O8粉末与Gd2O3粉末混合,制成颗粒、粒度为10~50μm,然后冷压成型,坯体密度为5.0~6.0g/cm3;
(3)将坯体置于烧结炉中在H2气氛中烧结,以200~300℃/小时升温速度将温度升至1000℃,以400~500℃/小时升温速度将温度升至1600~1800℃,然后保温2~5小时,得Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块。
本发明提出的制备方法,由于直接采用U3O8为原料,省去了制备UO2粉末必须进行的“分解、还原、稳定化”工序,简化工艺,降低了成本;由于U3O8粉末具有很好的流动性、松散性,因而有良好的可压制性,给混料、成型带来很多便利,制成的芯块外观无缺陷,质量好;烧结过程中,由于U3O8富氧,不需要微氧化气氛和还原气氛,可以直接在干H2中进行,提高了工艺的安全性和稳定性。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
(1)取1000克三碳酸铀酰(AUC)粉末或重铀酸铵(ADU)粉末于料舟中,将料舟置于煅烧炉中,从室温开始逐步升温,升温速度为300℃/小时,升至800℃,保温3小时,停止加热,待降温至室温,取出料舟得具有较高活性的U3O8粉末500克;
(2)将U3O8粉末与占总重量4%的Gd2O3粉末用机械混合均匀后,制成颗粒,粒度为10~50μm,然后冷压成型,生坯密度为5.0g/cm3;
(3)将生坯置于中频感应炉中在H2气氛下烧结,1000℃之前升温速度为200℃/小时,1000~1700℃之间升温速度为400℃/小时,在1700℃保温3小时,制成Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块,密度为94%T.D。
实施例2。
(1)取1000克三碳酸铀酰(AUC)粉末或重铀酸铵(ADU)粉末于料舟中,将料舟置于煅烧炉中,室温开始逐步升温,升温速度为350℃/小时,升至850℃,保温4小时,停止加热,待降温至室温,取出料舟得具有较高活性的U3O8粉末500克;
(2)将U3O8粉末与占总重量6%的Gd2O3粉末用机械混合均匀后,制成粒状,粒度为10~50μm,然后冷压成型,生坯密度为5.5g/cm3;
(3)将生坯置于中频感应炉中在H2气氛下烧结,1000℃之前升温速度为250℃/小时,1000~1750℃之间升温速度为450℃/小时,在1750℃保温3.5小时,制成Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块,密度为95%T.D。
实施例3。
(1)取1000克重铀酸铵(ADU)粉末重铀酸铵(ADU)粉末于料舟中,将料舟置于煅烧炉中,从室温开始逐步升温,升温速度为400℃/小时,升至900℃,保温5小时,停止加热,待降温至室温,取出料舟得具有较高活性的U3O8粉末500克;
(2)将U3O8粉末与占总重量8%的Gd2O3粉末用机械混合均匀后,制粒状,粒度为10~50μm,然后冷压成型,生坯密度为5.5g/cm3;
(3)将生坯置于中频感应炉中在H2气氛下烧结,1000℃之前升温速度为300℃/小时,1000~1700℃之间升温速度为500℃/小时,在1700℃保温4小时,制成Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块,密度为97%T.D.。
Claims (5)
1.一种用U3O8粉末制备Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)将U3O8与占总重量的1~10%Gd2O3粉末混合,制成颗粒,粒度为10~50μm,然后冷压成型,坯体密度为5.0~6.0g/cm3;
(2)将坯体置于烧结炉中在H2气氛下烧结,温度为1600~1800℃、时间为2~5小时,制得Gd2O3-UO2可燃毒物燃料芯块。
2.如权利要求1所述的可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在于八氧化三铀(U3O8)是由三碳酸铀酰(AUC)或重铀酸铵(ADU)经煅烧而成,煅烧温度为700~900℃、保温2~6小时。
3.如权利要求1或2所述的可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在于在H2气氛下烧结,以200~300℃/小时的升温速度将温度升至1000℃,以400~500℃/小时的升温速度将温度升至1600~1800℃之间。
4.如权利要求3所述的可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在AUC或ADU在煅烧时,升温速度为300~400℃/小时。
5.如权利要求4所述的可燃毒物燃料芯块的方法,其特征在于AUC或ADU在煅烧时,从室温逐步升温,升到一定温度后再降到室温。
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