一种全陶瓷型包覆燃料颗粒及其制备方法、燃料元件的制作方法_2

文档序号:9434152阅读:来源:国知局
化娃层。
[0043]所述陶瓷燃料核心的物质组成为二氧化铀和碳化铀混合物,所述陶瓷核芯为直径700?800 μm的圆球;
[0044]所述疏松碳化硅层由六甲基二硅烷制得,其密度为1.80g/cm3,厚度为60?80 μ mD
[0045]所述碳化硅过渡层由六甲基二硅烷制得,其密度为2.60g/cm3,厚度为10?15 μ mD
[0046]所述致密碳化硅层由六甲基二硅烷制得,其密度为3.18g/cm3,厚度为30?40 μ mD
[0047]实施例3
[0048]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒,以陶瓷燃料为核芯,在所述核芯外依次包覆的疏松碳化娃层、碳化娃过渡层和致密碳化娃层。
[0049]所述陶瓷燃料核心的物质组成为二氧化铀和碳化铀混合物,所述陶瓷核芯为直径500?600 μ m的圆球;
[0050]所述疏松碳化硅层由甲基三氯硅烷制得,其密度为2.00g/cm3,厚度为70?90 μ mD
[0051]所述碳化硅过渡层由甲基三氯硅烷制得,其密度为2.70g/cm3,厚度为15?25 μ mD
[0052]所述致密碳化硅层由甲基三氯硅烷制得,其密度为3.20g/cm3,厚度为50?60 μ mD
[0053]实施例4
[0054]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒,以陶瓷燃料为核芯,在所述核芯外依次包覆的疏松碳化娃层、碳化娃过渡层和致密碳化娃层。
[0055]所述陶瓷燃料核心的物质组成为氧化钍,所述陶瓷核芯为直径400?500 μ m的圆球;
[0056]所述疏松碳化娃层由二甲基二氯娃烧制得,其密度为1.80g/cm3,厚度为60?80 μ mD
[0057]所述碳化硅过渡层由二甲基二氯硅烷制得,其密度为2.80g/cm3,厚度为15?25 μ mD
[0058]所述致密碳化硅层由二甲基二氯硅烷制得,其密度为3.19g/cm3,厚度为30?50 μ mD
[0059]实施例5
[0060]本实施例涉及一种球形碳化硅基全陶瓷型燃料元件,由实施例1所得包覆燃料颗粒经穿衣后分散在碳化硅基体中,经压制成型后常压烧结得到。其中,所述燃料元件的直径为10cm,无燃料区厚度为0.5?0.7cm。
[0061]所得燃料元件的结构示意图如图1,其整体及截面照片如图2所示。
[0062]实施例6
[0063]本实施例涉及一种球形碳化硅基全陶瓷型燃料元件,由实施例2所得包覆燃料颗粒经穿衣后分散在碳化硅基体中,经压制成型后常压烧结得到。其中,所述燃料元件的直径为6cm,无燃料区厚度为0.4?0.6cm。
[0064]实施例7
[0065]本实施例涉及一种圆柱形碳化硅基全陶瓷型燃料元件,由实施例3所得包覆燃料颗粒经穿衣后分散在碳化硅基体中,经压制成型后采用放电等离子烧结得到。其中,所述燃料元件的直径为8cm,高度为6cm,无燃料区厚度为0.2?0.5cm。
[0066]所得燃料元件经磨抛后的截面照片如图3所示。
[0067]实施例8
[0068]本实施例涉及一种六棱柱形碳化硅基全陶瓷型燃料元件,由实施例4所得包覆燃料颗粒经穿衣后分散在碳化硅基体中,经压成型后热压烧结得到。其中,所述六棱柱形燃料元件的对角线长度为8cm,高度为10cm,无燃料区厚度为O。
[0069]实施例9
[0070]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒的制备方法,其具体步骤如下:
[0071]I)在氩气气氛下将流化床反应器加热至1100°C,放入陶瓷燃料核芯;
[0072]2)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为5.0:1,在温度1450°C的条件下对燃料核芯进行包覆,包覆时间为12min,得到包覆了疏松碳化硅层的燃料颗粒;
[0073]3)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气和氢气混合气体为流化气体(氢气与氩气体积比为1:1),所述载带气体与流化气体的流量比为1.8:1,在温度1500°C的条件下进行包覆,包覆时间为30min,得到包覆了疏松碳化硅层和碳化硅过渡层的燃料颗粒;
[0074]4)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氢气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为0.2:1,在温度1560°C的条件下进行包覆,包覆时间为240min,得到包覆了疏松碳化硅层、碳化硅过渡层和致密碳化硅层的燃料颗粒。
[0075]实施例10
[0076]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒的制备方法,其具体步骤如下:
[0077]I)在氩气气氛下将流化床反应器加热至1000°C,放入陶瓷燃料核芯;
[0078]2)选择六甲基二硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为2.0:1,在温度1300°C的条件下对燃料核芯进行包覆,包覆时间为30min,得到包覆了疏松碳化硅层的燃料颗粒;
[0079]3)选择六甲基二娃烧为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气和氢气混合气体为流化气体(氢气与氩气体积比为1:2),所述载带气体与所述流化气体的流量比为1.0:1,在温度1200°C的条件下进行包覆,包覆时间为30min,得到包覆了疏松碳化硅层和碳化硅过渡层的燃料颗粒;
[0080]4)选择六甲基二娃烧为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气和氢气混合气体为流化气体(氢气与氩气体积比为2:1),所述载带气体与所述流化气体的流量比为
0.15:1,在温度1000°C的条件下进行包覆,包覆时间为120min,得到包覆了疏松碳化硅层、碳化硅过渡层和致密碳化硅层的燃料颗粒。
[0081]实施例11
[0082]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒的制备方法,其具体步骤如下:
[0083]I)在氮气气氛下将流化床反应器加热至1100°C,放入陶瓷燃料核芯;
[0084]2)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氮气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为3.0:1,在温度1400°C的条件下对燃料核芯进行包覆,包覆时间为20min,得到包覆了疏松碳化硅层的燃料颗粒;
[0085]3)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氮气和氢气混合气体为流化气体(氢气与氮气体积比为3:1),所述载带气体与流化气体的流量比为1.5:1,在温度1480°C的条件下进行包覆,包覆时间为20min,得到包覆了疏松碳化硅层和碳化硅过渡层的燃料颗粒;
[0086]4)选择甲基三氯硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氢气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为0.10:1,在温度1500°C的条件下进行包覆,包覆时间为180min,得到包覆了疏松碳化硅层、碳化硅过渡层和致密碳化硅层的燃料颗粒。
[0087]实施例12
[0088]本实施例涉及一种包覆燃料颗粒的制备方法,其具体步骤如下:
[0089]I)在氩气气氛下将流化床反应器加热至1000°C,放入陶瓷燃料核芯,核芯在流化气体作用下流化;
[0090]2)选择甲基硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为2.0:1,在温度1200°C的条件下对燃料核芯进行包覆,包覆时间为40min,得到包覆了疏松碳化娃层的燃料颗粒;
[0091]3)选择甲基硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为0.8:1,在温度1100°C的条件下进行包覆,包覆时间为40min,得到包覆了疏松碳化硅层和碳化硅过渡层的燃料颗粒;
[0092]4)选择甲基硅烷为前驱体材料,以氢气为载带气体,以氩气为流化气体,所述载带气体与所述流化气体的流量比为0.15:1,在温度950°C的条件下进行包覆,包覆时间为ISOmin,得到包覆了疏松碳化硅层、碳化硅过渡层和致密碳化硅层的燃料颗粒。
[0093]实施例13
[0094]本实施例涉及一种燃料元件的制备方法,其具体步骤如下:
[0095]I)将实施例9所得燃料颗粒在转鼓中用乙醇润湿后持续均匀将碳化硅基体粉撒在颗粒表面,颗粒粘附基体粉长大滚圆,在包覆燃料颗粒外表面形成穿衣层,穿衣层厚度为200 ?400 μ mD
[0096]2)将穿衣颗粒弥散分布在碳化硅基体材料中,燃料颗粒与基体碳化硅粉体的体积比为0.5:1,弥散后的混合物压制成球形,得到
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