本发明属于核电领域，具体涉及一种大晶粒氧化铀烧结方法及燃料芯块。
背景技术：
1、氧化铀(uo2)作为当前商业核反应堆采用的主要燃料芯块材料，对核能设施的安全性与效率有着重要的影响。在反应堆运行过程中，随着燃料芯块的燃耗，氧化铀组织在高温与裂变反应的作用下会发生一系列变化，在辐照作用下芯块的缺陷会聚集形成空洞，而裂变反应还会产生xe等气体产物，进而引起燃料芯块的变形肿胀或脆化，影响反应堆的效率与安全性。由于空洞容易在晶界等位置聚集，因此增大氧化铀的晶粒尺寸有助于改善氧化铀芯块的性能。但是，目前大晶粒氧化铀芯块通常需要在水蒸气掺杂的氢气氛围(湿氢)中进行烧结，而常规的氧化铀芯块烧结设备一般只能提供氢气还原气氛。大晶粒氧化铀芯块的批量生产涉及大规模的设备改造或替换，工艺迁移成本高昂。进一步地，目前的大晶粒氧化铀烧结工艺难以兼顾晶粒尺寸与致密度，制约了氧化铀芯块的成品质量。因此，提供一种改进的大晶粒氧化铀烧结方法，对于改进大晶粒氧化铀芯块的生产效率具有积极意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种大晶粒氧化铀烧结方法，提高大晶粒氧化铀的烧结质量。本发明还提供一种燃料芯块。
2、根据本发明一个方面的实施例，提供一种大晶粒氧化铀烧结方法，该方法包括以下步骤：提供氧化铀原料粉末，在所述氧化铀原料粉末中掺入掺杂剂与润滑剂得到混合粉体，其中所述掺杂剂包括cr2o3和tio2；将所述混合粉体压制为生坯；在氢气气氛下对生坯进行烧结，烧结温度为1700℃-1800℃，得到氧化铀烧结体。
3、掺加cr2o3有利于提高烧结氧化铀的晶粒尺寸，然而本发明在大量研究实践中发现，cr2o3在纯氢气氛下容易被还原为cr单质并在高温下挥发，影响cr促进晶粒生长的效果；通过添加少量tio2能够有效增加氧化铀晶粒的尺寸，但是如果仅添加tio2则容易引起芯块密度的显著降低；以cr2o3与tio2混合作为掺杂剂则能够有效提高氧化铀芯块的烧结质量。
4、进一步地，在部分实施例中，所述混合粉体中按重量比计，cr2o3的含量为1000-2500ppm，tio2的含量为300-1000ppm。在优选配比下，可以实现最优的芯块晶粒尺寸与烧结质量。
5、进一步地，在部分实施例中，所述掺杂剂还包括al2o3和/或sio2。al2o3和/或sio2能够抑制i、cs等放射性同位素的扩散。
6、进一步地，在优选实施例中，所述混合粉体中按重量比计，al2o3的含量不超过300ppm，sio2的含量不超过2500ppm。
7、进一步地，在部分实施例中，所述润滑剂包括阿克蜡或硬脂酸锌，所述混合粉体中按重量比计所述润滑剂占0.2％-0.5％。
8、进一步地，在部分实施例中，所述生坯的密度为5.9-6.1g/cm3。
9、进一步地，在部分实施例中，进行烧结时，所述生坯采用钼舟装载。
10、进一步地，在部分实施例中，在烧结后还包括对所述氧化铀烧结体进行无心磨削的步骤。
11、根据本发明另一个方面的实施例，提供一种大晶粒氧化铀燃料芯块，该燃料芯块采用前述任一实施例中所提供的大晶粒氧化铀烧结方法制造。
12、进一步地，在部分实施例中，所述大晶粒氧化铀燃料芯块的平均晶粒尺寸为50-80μm，芯块密度为95t.d.％-97t.d.％，其中t.d.为氧化铀的真密度。
1.一种大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，所述混合粉体中按重量比计，cr2o3的含量为1000-2500ppm，tio2的含量为300-1000ppm。
3.根据权利要求1所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，所述掺杂剂还包括al2o3和/或sio2。
4.根据权利要求3所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，所述混合粉体中按重量比计，al2o3的含量不超过300ppm，sio2的含量不超过2500ppm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，所述润滑剂包括阿克蜡或硬脂酸锌，所述混合粉体中按重量比计所述润滑剂占0.2％-0.5％。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，所述生坯的密度为5.9-6.1g/cm3。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，进行烧结时，所述生坯采用钼舟装载。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的大晶粒氧化铀烧结方法，其特征在于，在烧结后还包括对所述氧化铀烧结体进行无心磨削的步骤。
9.一种大晶粒氧化铀燃料芯块，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的大晶粒氧化铀烧结方法制造。
10.根据权利要求9所述的大晶粒氧化铀燃料芯块，其特征在于，所述大晶粒氧化铀燃料芯块的平均晶粒尺寸为50-80μm，芯块密度为95t.d.％-97t.d.％，其中t.d.为氧化铀的理论密度。
