本發(fā)明屬于反應堆燃料芯塊技術領域，具體涉及一種小長徑比二氧化鈾環(huán)形芯塊的制備方法。
背景技術：
在外行星即深空探測中，由于空間探測器遠離太陽，難以利用太陽能電池發(fā)電，必須采用核電源。我國于20世紀70年代開始空間堆的研究工作，后一度中止?！熬盼濉逼陂g，空間堆研究被列入總裝備部預先研究項目，由原子能院和空間技術研究院共同承擔，完成了空間堆概念設計?！笆濉逼?，開始了空間堆初步設計和關鍵技術公關，在設計技術、制造技術、試驗技術以及安全研究等方面均取得一定突破。目前，我國進行的空間堆研究工作處于從技術設計到施工設計的過度階段，正進行設備和部件的研制和單項試驗。計劃2015年完成地面試驗，2020年定型，2025年發(fā)射“百千瓦級核反應堆試驗星”，進行在軌演示試驗驗證，掌握超大功率空間核反應堆電源技術。俄羅斯、美國、法國、德國和日本等國從20世紀60年代起就開始開展空間堆的研究，美國在1960年代就開始將核反應堆裝上衛(wèi)星，但出于安全考慮，與前蘇聯(lián)相比數(shù)量較少。但近年來，美國和歐洲又重新開始新一代核動力衛(wèi)星的研發(fā)，空間反應堆用環(huán)形芯塊沒有查閱到相關資料?？臻g核反應堆是一種將反應堆核裂變能轉變?yōu)殡娔芄┖教炱骷捌湄撦d使用的新型電源。與傳統(tǒng)的太陽能電池陣和蓄電池聯(lián)合供電相比，空間核反應堆可以提供更充足的能源，而且可以通過減少太陽能板減輕衛(wèi)星負荷。環(huán)形燃料是一種能大幅度提高反應堆安全性和經濟性的新型燃料元件，可以在確保輸出功率不變的前提下，大幅降低燃料元件平均溫度和裂變氣體釋放量， 可顯著提升反應堆堆芯的安全性。目前，我國進行的空間堆研究工作處于從技術設計到施工設計的過渡階段，正進行設備和部件的研制和單項試驗。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種小長徑比二氧化鈾環(huán)形芯塊的制備方法，制備的熱離子二氧化鈾環(huán)形芯塊用于空間核反應堆的地面實驗。
為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：
一種小長徑比二氧化鈾環(huán)形芯塊的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，二氧化鈾粉末準備：
步驟1.1，采用壓力20～30mpa、保壓時間為15s～25s的壓制參數(shù)壓制坯體，壓坯經顆粒機擦篩后振篩篩分獲取150μm～300μm之間的顆粒作為成品粒；
步驟1.2，將粘合劑與造粒后二氧化鈾粉末用三維混料機混合2h～4h，混合后擦篩過300μm的標準篩，作為成型原始粉末；
步驟2，二氧化鈾芯塊成型：
步驟2.1，采用模壓成型，裝料時先將下沖頭裝進陰模，再裝墊塊，將料裝于墊塊之上，再利用上沖頭對料進行壓制；升壓速率為0.5kn/min，脫模速率為0.75kn/min，生坯密度控制在5.10g/cm3～5.30g/cm3之間；
步驟3，二氧化鈾芯塊燒結在氫氣氣氛下進行。
所述的粘合劑為阿克蠟。
采用硬脂酸鋅混合四氯化碳作為成型的潤滑劑。
所述的陰模采用碳化鎢硬質合金。
所述的二氧化鈾芯塊燒結溫度控制在1700℃～1800℃，保溫時間為4h～8h。
本發(fā)明所取得的有益效果為：
本發(fā)明包括二氧化鈾粉末準備、二氧化鈾芯塊成型和二氧化鈾芯塊燒結等步驟。其中粉末準備包括造粒與粘結劑的添加；燒結包括升溫、保溫、降溫等步驟。本發(fā)明工藝簡單，成本低，過程易控制，不需要設備的很大投入，提高了生產效率，有利于工業(yè)化生產，為空間核反應堆的地面實驗提供了可靠保障。
附圖說明
圖1為成型模具示意圖，；
圖中：1、上沖頭；2、陰模；3、墊塊；4、下沖頭。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
一種小長徑比熱離子二氧化鈾環(huán)形芯塊的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，二氧化鈾粉末準備
步驟1.1，造粒，使用ф40mm的高強鋼模具作為制粒模具，采用壓力20～30mpa、保壓時間為15s～25s的壓制工藝壓制坯體，壓坯經顆粒機擦篩后振篩篩分獲取150μm～300μm之間的顆粒作為成品粒。
步驟1.2，粘合劑添加，使用粘合劑阿克蠟與造粒后二氧化鈾粉末采用三維混料機混合2h～4h。混合后擦篩過300μm的標準篩，作為成型原始粉末。
步驟2，二氧化鈾芯塊成型
步驟2.1，成型采用模壓成型，采用硬脂酸鋅混合四氯化碳作為成型的潤滑劑。陰模2采用碳化鎢硬質合金，沖頭桿為軸承鋼。升壓速率為0.5kn/min，脫模速率為0.75kn/min，生坯密度控制在5.10g/cm3～5.30g/cm3之間。裝料時，先將下沖頭4裝進陰模2，再裝墊塊3，將料裝于墊塊3之上，再利用上沖頭1對料進行壓制。
步驟3，二氧化鈾芯塊燒結
步驟3.1，本發(fā)明制備的二氧化鈾芯塊燒結在氫氣氣氛下進行，燒結溫度控制在1700℃～1800℃，保溫時間為4h～8h。