本發(fā)明涉及核燃料，尤其涉及一種復(fù)合燃料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、目前，耐事故燃料的研發(fā)主要包括包殼材料改進(jìn)、先進(jìn)燃料芯塊研發(fā)和先進(jìn)包殼研發(fā)三方面。其中，先進(jìn)燃料芯塊研發(fā)的重點(diǎn)在于發(fā)展比uo2燃料具有更好導(dǎo)熱性能和裂變產(chǎn)物包容能力的新型燃料。
2、uo2燃料因具有熔點(diǎn)高、耐腐蝕、高溫蠕變低、輻照穩(wěn)定性好等性能優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用于商用核反應(yīng)堆燃料。但uo2燃料芯塊在事故工況下還存在不足，其主要的缺點(diǎn)在于uo2燃料導(dǎo)熱性能較差，不利于事故工況下反應(yīng)堆余熱地有效排除。鑒于目前使用的uo2燃料存在上述缺點(diǎn)，下一代先進(jìn)燃料芯塊需要著重提高燃料的導(dǎo)熱性能，降低燃料在運(yùn)行過程中的溫度，從而提高燃料的固有安全性。
3、un燃料以及u3si2燃料具有導(dǎo)熱性能好、鈾密度高等特點(diǎn)，是下一代耐事故燃料的重要候選燃料之一。但研究表明，un燃料易與水發(fā)生反應(yīng)，限制了其在壓水堆中的應(yīng)用。為了改善un燃料的耐水腐蝕性能，部分研究學(xué)者利用了u3si2燃料芯塊耐水腐蝕性能好這一特點(diǎn)，將un燃料與u3si2燃料相復(fù)合，研制了un/u3si2復(fù)合燃料芯塊。然而，簡單地將un燃料與u3si2燃料進(jìn)行復(fù)合，雖然可以提高un/u3si2復(fù)合燃料耐水腐蝕性能，但效果不顯著。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請實(shí)施例提供一種復(fù)合燃料及其制備方法，使用該制備方法得到的復(fù)合燃料在微觀上具有特定的組織結(jié)構(gòu)，即u3si2相形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)能夠包覆具有孤島狀結(jié)構(gòu)特征的un相，從而使得復(fù)合燃料具有耐水腐蝕性能好、熱導(dǎo)率高等優(yōu)異的綜合性能。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合燃料的制備方法，包括：
3、對(duì)un/u3si2復(fù)合燃料芯塊生坯執(zhí)行兩步燒結(jié)，得到復(fù)合燃料；其中，所述兩步燒結(jié)包括第一次燒結(jié)和第二次燒結(jié)，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間大于所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度小于所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)溫度；所述復(fù)合燃料包括u3si2相和un相，其中u3si2相形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)能夠包覆具有孤島狀結(jié)構(gòu)特征的un相。
4、在一些實(shí)施例中，所述un/u3si2復(fù)合燃料芯塊生坯的制備方法包括：
5、將粘接劑溶于無水乙醇中，得到粘接劑溶液；
6、將u3si2粉末和所述粘接劑溶液混合均勻，得到含有粘接劑的u3si2粉末的漿料；
7、將所述含有粘接劑的u3si2粉末的漿料加入到un粉末中得到物料并混合均勻；其中，所述u3si2粉末的粒徑小于un粉末的粒徑；
8、將所述物料中的無水乙醇烘干，得到un、u3si2混合燃料粉末；
9、對(duì)所述un、u3si2混合燃料粉末壓制成型，得到un/u3si2復(fù)合燃料芯塊生坯。
10、在一些實(shí)施例中，所述粘接劑為聚乙二醇、液體石蠟或聚乙烯醇縮丁醛。
11、在一些實(shí)施例中，所述將所述含有粘接劑的u3si2粉末的漿料加入到un粉末中得到物料并混合均勻的步驟包括：
12、將所述含有粘接劑的u3si2粉末的漿料分多次加入到un粉末中得到物料，其中每次加入所述漿料時(shí)攪拌均勻。
13、在一些實(shí)施例中，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度為1400℃-1650℃；所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)溫度不低于1665℃。
14、在一些實(shí)施例中，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間為1h-8h。
15、在一些實(shí)施例中，所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間小于或等于1h。
16、在一些實(shí)施例中，所述u3si2粉末的粒徑小于5μm。
17、在一些實(shí)施例中，所述un粉末的粒徑為1μm-30μm。
18、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合燃料，包括u3si2相和un相，其中u3si2相形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)能夠包覆具有孤島狀結(jié)構(gòu)特征的un相。
19、本申請?zhí)峁┑囊环N復(fù)合燃料及其制備方法，使用該制備方法得到的復(fù)合燃料在微觀上具有特定的組織結(jié)構(gòu)，即u3si2相形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)能夠包覆具有孤島狀結(jié)構(gòu)特征的un相，從而使得復(fù)合燃料具有耐水腐蝕性能好、熱導(dǎo)率高等優(yōu)異的綜合性能。
1.一種復(fù)合燃料的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述un/u3si2復(fù)合燃料芯塊生坯的制備方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述粘接劑為聚乙二醇、液體石蠟或聚乙烯醇縮丁醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述含有粘接劑的u3si2粉末的漿料加入到un粉末中得到物料并混合均勻的步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)溫度為1400℃-1650℃；所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)溫度不低于1665℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間為1h-8h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二次燒結(jié)的燒結(jié)時(shí)間小于或等于1h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述u3si2粉末的粒徑小于5μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述un粉末的粒徑為1μm-30μm。
10.一種復(fù)合燃料，其特征在于，包括u3si2相和un相，其中u3si2相形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，并且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)能夠包覆具有孤島狀結(jié)構(gòu)特征的un相。