氧化石墨烯掺杂UO2芯块制备工艺及性能研究

摘要: 氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）掺杂改性二氧化铀（UO₂）芯块是高性能核燃料研究的重点方向之一。为实现GO在UO₂芯块中的均匀分布及掺杂量控制，利用固-液混合法和ADU（Ammonium diuranate）共沉淀法制备了不同GO掺杂量的UO₂粉末，研究了制粉方法及GO掺杂量对GO在UO₂中混合均匀性的影响。采用放电等离子烧结制备了不同GO掺杂量的UO₂-GO芯块，探索了不同烧结参数的影响，并对燃料芯块的性能进行测试。结果表明，固-液混合法制备的GO掺杂UO₂粉末混合均匀度更好；放电等离子烧结得到的UO₂-GO芯块密度最高可达97.6% T.D.；GO掺杂量为1.5 wt.%的芯块在1000 ℃下的热导率较常规UO2芯块提高了85.9%；制备的UO₂-GO芯块晶粒尺寸较为均匀，GO均匀分布在晶界处并形成了桥联导热网络，有效提升了掺杂芯块的热导率。