一种模拟乏燃料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113488217A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110692169.8(22)申请日2021.06.22(71)申请人中国原子能科学研究院地址102413北京市房山区新镇三强路1号院(72)发明人周小毛王玲钰李腾崔大庆(74)专利代理机构北京天悦专利代理事务所(普通合伙)11311代理人田明周敏毅(51)Int.Cl.G21C21/16(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种模拟乏燃料的制备方法(57)摘要本发明属于核材料制备技术领域，涉及一种模拟乏燃料的制备方法，包括如下步骤：(1)把柠檬酸溶于乙二醇，持续搅拌并加入目标元素的相应的金属盐至溶解；(2)水浴下持续搅拌，直至溶胶化达到溶胶为红色透明且有丁达尔效应现象，然后渐次升温直至凝胶化，且每次升温前无肉眼可见的挥发物质溢出，转入烘箱烘干，然后渐次升温直至不再发泡；(3)产物转入马弗炉进行灰化，冷却后取出进行研磨，然后转入管式炉在还原性气氛下还原；(4)产物添加粘结助剂后压制成型，然后转入烧结炉，在还原性气氛下烧结成型。利用本发明的制备方法，能够制备得到各元素达到分子水平的分散、物理性能和化学组成与真实乏燃料更为接近、产品性能好的模拟乏燃料。CN113488217ACN113488217A权利要求书1/1页1.一种模拟乏燃料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法采用化学法混合原料，具体包括如下步骤：(1)把柠檬酸溶于乙二醇，持续搅拌并加入目标元素的相应的金属盐至溶解；(2)水浴下持续搅拌，直至溶胶化达到溶胶为红色透明且有丁达尔效应现象，然后渐次升温直至凝胶化，且每次升温前无肉眼可见的挥发物质溢出，转入烘箱烘干，然后渐次升温直至不再发泡；(3)产物转入马弗炉进行灰化，冷却后取出进行研磨，然后转入管式炉在还原性气氛下还原；(4)产物添加粘结助剂后压制成型，然后转入烧结炉，在还原性气氛下烧结成型。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的相应的金属盐选自UO2(NO3)2·6H2O、Y(NO3)3·6H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Nd(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、ZrOCl2.8H2O、Ba(NO3)2、(NH4)2MoO4·4H2O、RuCl3·xH2O、Rh(NO3)3、Pd(NH3)4Cl2.H2O中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的相应的金属盐添加次序为先加含钼金属盐，然后依次加包括含铀金属盐、含钯金属盐在内的金属盐，最后加含钌金属盐，每次添加前溶液应澄清无不溶颗粒残留。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的水浴的温度为50‑70℃，所述的渐次升温直至凝胶化的程序为每升高5℃保温1‑2小时，在无肉眼可见的挥发物质溢出时执行下一次升温。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的烘箱烘干温度为80‑120℃，所述的渐次升温直至不再发泡的程序为每升高3℃保温10‑30分钟，在无持续发泡时执行下一次升温。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的灰化的温度为200‑250℃，保温3‑12个小时。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的还原性气氛下还原的还原性气氛为4‑95v/v％H2‑Ar，其中氩气为平衡气，还原温度为400‑600℃，还原时间为3‑12小时。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的在还原性气氛下烧结成型的还原性气氛由还原性气体与氩气组成，所述的还原性气体选自氢气、一氧化碳或氨气，含量为4‑95v/v％，所述的氩气为平衡气，烧结成型温度为1200‑1500℃，保温6‑12h。2CN113488217A说明书1/5页一种模拟乏燃料的制备方法技术领域[0001]本发明属于核材料制备技术领域，涉及一种模拟乏燃料的制备方法。背景技术[0002]核电以其安全、清洁、低碳、经济和高效在当今世界能源结构中占有重要地位。未来数十年全球商用核电站数量将会出现快速增长，我国核电事业发展尤为迅速。然而伴随核电事业发展的同时，核电工业产生的乏燃料(又称辐照核燃料，是经受过辐照，燃耗深度达到卸料设计水平的核燃料，通常是由核电站的反应堆卸出)也在日益增多。乏燃料因具有强放射性毒性和大量长半衰期核素，对环境具有潜在威胁，如不能妥善处理将严重危害人类赖以生存的自然界。[0003]235大部分核电反应堆使用的燃料为含有一定质量分数U的UO2烧结体，从反应堆卸235出的乏燃料其主体仍为UO2，但受初始U的含量、燃烧时的燃耗及卸