1.一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:包括以下步驟:
(1)確定原材料
本發(fā)明采用的原料為UO2粉末和U3O8粉末的混合物以及潤(rùn)滑劑;
其中U3O8粉末的添加量不超過(guò)批次總質(zhì)量的20%,潤(rùn)滑劑的添加量不超過(guò)批次總質(zhì)量的0.4%,單批次總質(zhì)量不超過(guò)500kg;
(2)混合均勻化
按步驟(1)中確定的物質(zhì)配比將UO2粉末和U3O8粉末的混合物放入密封的單錐的錐形混料機(jī)中,充0.5~1MPa氮?dú)膺M(jìn)行混合均勻化;
(3)預(yù)壓制粒
混合均勻后,進(jìn)行粉末的預(yù)壓制粒;
(4)混合球形化
制粒后的粉末加入不超過(guò)批次總質(zhì)量0.4%的潤(rùn)滑劑后進(jìn)行雙錐的錐形混料計(jì)進(jìn)行混合球形化;
(5)生坯壓制
球形化后的粉末進(jìn)入旋轉(zhuǎn)壓機(jī)進(jìn)行生坯壓制,生坯壓制的規(guī)格是每塊是直徑為10~10.2mm,高度為15~16.5mm的柱狀,中心開(kāi)孔直徑為1.3~4.5mm;
(6)高溫?zé)Y(jié)
壓制后的生坯在純氫氣氣氛、1730℃~1760℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)6~8h;
(7)磨削
在金剛石砂輪上進(jìn)行貫穿式磨削,將燒結(jié)后的生坯外表面磨削到產(chǎn)品設(shè)定的技術(shù)規(guī)格。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:潤(rùn)滑劑為阿克臘和草酸銨粉末中的至少一種,阿克臘是分析純的純度,粒徑<100μm;草酸銨是分析純的純度,粒徑<63μm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:UO2粉末滿足以下技術(shù)指標(biāo):①1≤U235富集度≤5;1≤U235富集度≤2時(shí),偏差為±0.02%;2<U235富集度≤5時(shí),偏差為±0.05%;②當(dāng)量硼含量≤4μg/g鈾;③粒度分布滿足正態(tài)分布,粒度的平均值為1.5~3μm;④氧鈾比為2.02~2.18;
U3O8粉末滿足以下技術(shù)指標(biāo):①1≤U235富集度≤5;1≤U235富集度≤2時(shí),偏差為±0.02%;2<U235≤5時(shí),偏差為±0.05%;②當(dāng)量硼含量≤2.5μg/g鈾;③氧鈾比為2.6~2.7;④比表面的平均值為0.3-1.5m2/g;⑤松裝密度為1.2-3g/cm3。
4.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:步驟(2)中,錐形混料機(jī)的自轉(zhuǎn)速度為59轉(zhuǎn)/分,公轉(zhuǎn)速度為2轉(zhuǎn)/分,混合時(shí)間為30-40分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:步驟(3)中,制粒時(shí)的壓力為20~70kN,制粒粉末過(guò)篩時(shí)篩網(wǎng)尺寸為1.5mm~2.0mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:步驟(4)中,錐形混料計(jì)的頻率為25Hz,球化時(shí)間10-30分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:步驟(5)中,壓制速度為70~250塊/分鐘,壓制壓力為2~8MPa,壓制時(shí)生坯密度保持在5.6g/cm3~6.2g/cm3。
8.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:步驟(7)中,柱面粗糙度小于3.2μm。
9.如權(quán)利要求1所述的一種采用粉末冶金法進(jìn)行中心開(kāi)孔UO2燃料芯塊的制造方法,其特征在于:潤(rùn)滑劑為阿克臘和草酸銨粉末中的至少一種,阿克臘是分析純的純度,粒徑<100μm;草酸銨是分析純的純度,粒徑<63μm;
UO2粉末滿足以下技術(shù)指標(biāo):①1≤U235富集度≤5;1≤U235富集度≤2時(shí),偏差為±0.02%;2<U235富集度≤5時(shí),偏差為±0.05%;②當(dāng)量硼含量≤4μg/g鈾;③粒度分布滿足正態(tài)分布,粒度的平均值為1.5~3μm;④氧鈾比為2.02~2.18;
U3O8粉末滿足以下技術(shù)指標(biāo):①1≤U235富集度≤5;1≤U235富集度≤2時(shí),偏差為±0.02%;2<U235≤5時(shí),偏差為±0.05%;②當(dāng)量硼含量≤2.5μg/g鈾;③氧鈾比為2.6~2.7;④比表面的平均值為0.3-1.5m2/g;⑤松裝密度為1.2-3g/cm3;
步驟(2)中,錐形混料機(jī)的自轉(zhuǎn)速度為59轉(zhuǎn)/分,公轉(zhuǎn)速度為2轉(zhuǎn)/分,混合時(shí)間為30-40分鐘;
步驟(3)中,制粒時(shí)的壓力為20~70kN,制粒粉末過(guò)篩時(shí)篩網(wǎng)尺寸為1.5mm~2.0mm;
步驟(4)中,錐形混料計(jì)的頻率為25Hz,球化時(shí)間10-30分鐘;
步驟(5)中,壓制速度為70~250塊/分鐘,壓制壓力為2~8MPa,壓制時(shí)生坯密度保持在5.6g/cm3~6.2g/cm3;
步驟(7)中,柱面粗糙度小于3.2μm。