UO₂/SiC全陶瓷微密封燃料制备及其高温导热性能

摘要

利用自研磨球化包覆和放电等离子烧结技术，通过调控升温速率、温度、压力、SiC添加量等参数，制备了一系列UO₂/SiC复合全陶瓷微密封燃料芯块。在金相显微镜和扫描电子显微镜下观察了芯块的物相组成与结构特征，并通过激光热导仪获得了芯块从室温到1200℃的热导率数据，讨论了不同工艺参数对芯块组织及热导率的影响。结果表明，UO₂@SiC复合包覆颗粒具有良好的球形度和包覆效果，UO₂/SiC复合芯块中SiC基体呈现三维连通的网状结构特征。烧结压力对芯块中UO₂颗粒的结构完整性影响较大，烧结温度对SiC基体的形貌、相对密度等影响较大。相对密度低于95%时，烧结温度对热导率的影响更大；相对密度高于95%时，SiC添加比例对热导率影响更大。所制备燃料芯块的热导率相比纯UO₂提升最高达到256.6%。

关键词

事故容错燃料 / 全陶瓷微密封 / 芯块 / 热导率

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51604250,U20B2021,U22B20129,52174348,52072322); 核能开发项目(HNKF202001); 中物院基金资助项目(JMJJ202101)