一种基于流延成型的fcm燃料芯块制备方法
阅读说明：本技术 一种基于流延成型的fcm燃料芯块制备方法 (Preparation method of FCM fuel pellet based on tape casting ) 是由 刘荣正 刘超华 黄荣厦 刘马林 刘兵 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法,包括配制SiC流延浆料,往SiC流延浆料加入TRISO燃料颗粒,制得单层FCM燃料生带,将单层FCM燃料生带叠层,裁切制得芯块生坯,对芯块生坯进行冷等静压和排胶,制得定型的半制品芯块,对半制品芯块烧结,制得FCM燃料芯块。本发明实现了生产成本低、周期短的FCM燃料芯块的制备,避免FCM燃料芯块工作时因为温度分布不均匀对燃料芯块完整性有害,提高了FCM燃料的经济性,提高了核反应堆的安全性,有利于实现产业化。(The invention discloses a preparation method of FCM fuel pellets based on tape casting, which comprises the steps of preparing SiC tape casting slurry, adding TRISO fuel particles into the SiC tape casting slurry to prepare a single-layer FCM fuel green tape, laminating the single-layer FCM fuel green tape, cutting to prepare pellet green blanks, carrying out cold isostatic pressing and glue discharging on the pellet green blanks to prepare shaped semi-finished pellets, and sintering the semi-finished pellets to prepare the FCM fuel pellets. The invention realizes the preparation of the FCM fuel pellet with low production cost and short period, avoids the harm to the integrity of the FCM fuel pellet due to uneven temperature distribution when the FCM fuel pellet works, improves the economy of the FCM fuel, improves the safety of a nuclear reactor, and is beneficial to realizing industrialization.)
技术领域
本发明涉及核燃料制备技术领域，具体为一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法。
背景技术
在商业压水堆核电站中，其所使用的核燃料通常是使用锆合金作为包壳材料，正常运行时锆合金的综合性能足以满足使用要求，但是一旦发生事故导致环境温度过高，锆合金的性能会严重退化，而且会发生锆水反应产生氢，可能会导致发生爆炸，造成灾难性的后果。
福岛事故发生后，为了提高核电站的安全性、可靠性和降低运行成本，新一代燃料概念事故容错燃料（ATF)应运而生，该燃料显著提升了对事故的承受能力，可以有效减小在事故工况下发生氢爆的概率，同时在正常运行时保持良好的性能，全陶瓷微封装燃料（FCM）就是其中一种。
FCM燃料主要由TRISO燃料颗粒和SiC基陶瓷组成，SiC基体具有良好的导热性、抗辐射损伤性、环境稳定性和抗扩散性。此外，将TRISO颗粒包裹在致密的SiC基体中为裂变产物的释放提供了多重障碍。
目前的FCM燃料主要是由弥散在SiC基体中的TRISO燃料颗粒通过热压制成的。为了更高效的制备FCM燃料，科研工作者研究了多种制备方法。
如文献《Ang C, Singh G,Snead L , et al. Preliminary study of sinteringzero‐rupture Fully Ceramic Microencapsulated (FCM) fuel[J]. InternationalJournal of Applied Ceramic Technology, 2019》中，作者采用将SiC与Al2O3、Y2O3、PEI混合，经过干燥、去团聚，形成带有凹痕圆形生坯，再将TRISO颗粒填入凹痕中，之后将生坯堆叠并烧结制备FCM芯块。这种方法制备的FCM芯块密度较高，避免TRISO颗粒发生破裂。但是这种制备方法步骤复杂，难以实现产业化。
又如文献《Kim H M , Kim Y W , Lim K Y . Pressureless sintered siliconcarbide matrix with a new quaternary additive for fully ceramicmicroencapsulated fuels[J]. Journal of the European Ceramic Society, 2019, 39(14)》中，作者将SiC与AlN、Y2O3、Sc2O3、MgO混合，经过球磨、干燥和过筛获得基体粉末，然后用基体粉末分别压制没有TRISO颗粒的外壳和有涂层的TRISO颗粒与基体粉末混合的芯体。再把外壳与芯体组装在一起，后采用无压烧结制备FCM芯块。FCM芯块的TRISO颗粒体积分数较低，TRISO颗粒分布不均匀，SiC基体中残留的气孔较多，可能会影响FCM芯块的工作性能。
又如公开号为CN107578837A的专利说明书公开了一体化成型制备板状全陶瓷包覆燃料芯块的方法，其步骤为：(1)分别制备出SiC/TRISO复合生带和单一SiC生带；(2)制成具有上层结构、中层结构和下层结构的生坯；其中，上层结构和下层结构均为一层以上的单一SiC生带，中层结构为一层以上的SiC/TRISO复合生带；(3)将生坯进行冷等静压和排胶处理后制成半成品；(4)半成品经过烧结后制成成品。该专利的SiC/TRISO复合生带内部的TRISO燃料颗粒分布不均匀、间距无法控制，而且其FCM芯块的TRISO燃料颗粒体积分数较低，有损FCM燃料的经济性；同时工艺流程比较繁杂，不适用于产业化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法。
为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：
一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，配制SiC流延浆料；
步骤2，往SiC流延浆料加入TRISO燃料颗粒，制得单层FCM燃料生带；
步骤3，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯；
步骤4，对芯块生坯进行冷等静压和排胶，制得定型的半制品芯块；
步骤5，对半制品芯块烧结，制得FCM燃料芯块。
进一步地，步骤1中配制SiC流延浆料的子步骤为：
步骤1.1，混合SiC粉、助烧剂、分散剂和无水乙醇，对混合物进行24h球磨，制得浆料A，其中所述助烧剂的比例为10wt％～15wt％，所述助烧剂为氧化铝和氧化钇，质量比为（4-7）：（6-9），所述分散剂为蓖麻油，所述分散剂的比例为0.4wt％～0.5wt％，所述无水乙醇的比例为45wt％～55wt％；
步骤1.2，将5wt％～9wt％粘接剂和4wt％～7wt％增塑剂加入浆料A中，进行第二次球磨24h，制得浆料B，所述粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛（PVB），所述增塑剂为邻苯二甲基二丁酯（DBP）与聚乙二醇（PEG），体积比为5：1；
步骤1.3，将浆料B在真空度为0.1Pa的条件下除泡，得到SiC流延浆料。
进一步地，步骤2中往SiC流延浆料加入TRISO燃料颗粒，制得单层FCM燃料生带的子步骤为：
步骤2.1，把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上，其中所述TRISO燃料颗粒的分布呈正三角形、间距为0.05mm~0.20mm；
步骤2.2，用步骤1中的SiC流延浆料掩盖在带有TRISO燃料颗粒的流延膜上得到TRISO/SiC浆料混合物；
步骤2.3，对步骤2.2得到的TRISO/SiC浆料混合物流延成型制得单层FCM燃料生带，所述流延成型的条件为流延速度为10mm/min～40mm/min、干燥温度为30℃～60℃、流延刮刀1高度为 1.5mm~2.5mm。
进一步地，步骤2.1中把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上的子步骤为：
步骤2.1.1，用流延刮刀2在流延膜上流延出无TRISO燃料颗粒的SiC生带，所述流延刮刀2高度为0.6mm～0.7mm；
步骤2.1.2，负压吸取装置移动到TRISO燃料颗粒的上方，真空泵提供负压，TRISO燃料颗粒被吸附在分布均匀、间距一致的针头上；
步骤2.1.3，负压吸取装置移动到无TRISO燃料颗粒的SiC生带上方，真空泵切换为正压提供吹力，使TRISO燃料颗粒陷入SiC生带得到固定；
优选地，步骤2.1中，把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上的子步骤还可以为：
步骤2.1.1，移动点胶机在流延膜上均匀、间距一致地点胶；
步骤2.1.2，将TRISO燃料颗粒洒在已点胶的流延膜上，再用软毛刷把TRISO燃料颗粒分散并固定在胶的位置上；
步骤2.1.3，将没有固定的TRISO燃料颗粒用真空机吸走。
进一步地，所述负压吸取装置或点胶机的移动由导轨滑块装置或机械臂来控制。
进一步地，步骤3中，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯的子步骤为：
步骤3.1，将步骤2得到的单层FCM燃料生带裁剪成相等的长度，得到等长FCM燃料生带；
步骤3.2，将等长FCM燃料生带在模具中叠层，使得相邻叠层间（即各个叠层之间）的TRISO燃料颗粒的间隔为0.10mm～0.20mm；
步骤3.3，将叠层后的等长FCM燃料生带沿着TRISO燃料颗粒的边缘裁切，制得芯块生坯，其中TRISO燃料颗粒含量为40vol％～50vol％。
优选地，所述芯块生坯或者芯块的形状可以为柱状或者板状。
优选地，步骤3中，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯的子步骤还可以为：
步骤3.1，将单层FCM燃料生带裁剪成相等的长度，得到等长FCM燃料生带；
步骤3.2.1， 设置初始值为1的变量i；设N为叠层的次数（N一般取值10~50次）；则i取值范围[1,N+1]；将第1个等长FCM燃料生带作为第1个生带层；
步骤3.2.2，在第i个生带层的上方铺上TRISO燃料颗粒作为第i个燃料层；把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在生带层上，在生带层原有的燃料颗粒上叠加TRISO燃料颗粒，由于相当于在温度不一样的情况下铺了两次燃料层，使得制得的芯块生坯提高了热导率、燃烧的温度分布均匀、燃烧效果更好，其中，TRISO燃料颗粒的间隔为0.10mm～0.20mm；
步骤3.2.3，获取第i个燃料层的红外热成像图，并对红外热成像图灰度化得到灰度图；（此时的灰度图中的灰度值对应了燃料层温度的高低）；
步骤3.2.4，通过边缘检测算子提取灰度值中的边缘线，各个边缘线将灰度值划分为多个温控区域；计算各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值；
步骤3.2.5，令各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域为A；在各个温控区域中与A相邻的各个温控区域构成为集合B；
令集合B中各个像素的灰度值的算术平均值最小的温控区域为Bmin；则设置第一温控阈值为Bmin中像素的最大灰度值；
令集合B中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域为Bmax；则设置第二温控阈值为Bmax中像素的最大灰度值；
步骤3.2.6，当各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值超过第一温控阈值时记为满足第一条件，否则记为不满足第一条件并且不满足第二条件，其中第一条件和第二条件的开始时均为不满足；
当满足第一条件时进一步判断该温控区域内各个像素中灰度值最大的像素点的灰度值是否超过第二温控阈值，如果是则记为满足第二条件，否则记为不满足第二条件；（即计算出第i个燃料层上可能导致局部温度不均衡的区域）；
步骤3.2.7，当满足第一条件并且满足第二条件时，每间隔T重新执行步骤3.2.3到步骤3.2.6直到满足第一条件并且不满足第二条件时转到步骤3.2.9；（此时燃料层温度达到均衡）；
步骤3.2.8，当满足第一条件并且不满足第二条件时，每间隔T重新执行步骤3.2.3到步骤3.2.6直到不满足第一条件并且不满足第二条件时转到步骤3.2.9；（此时燃料层温度达到均衡，均衡后提高了生坯的热导率、燃烧的温度分布均匀）；
步骤3.2.9，将第i+1个等长FCM燃料生带作为第i+1个生带层铺设在第i个燃料层的上方；
步骤3.2.10，当i≤N时，令i的值增加1并转到步骤3.2.2；当i＞N时，此时得到了叠层后的等长FCM燃料生带并转到步骤3.2.11；
步骤3.2.11，将叠层后的等长FCM燃料生带沿着TRISO燃料颗粒的边缘裁切，制得芯块生坯，其中TRISO燃料颗粒含量为40vol％～50vol％。
进一步地，步骤4中所述冷等静压的压力为100MPa～200MPa，保压时间为300s；所述排胶采用二次排胶工艺，最高温度为300℃～450℃，排胶的升温速率为0.3℃/min～3℃/min，在排胶的最高温度保温0.5h～1h。
进一步地，步骤5中所述烧结方式为放电等离子烧结，烧结条件为：烧结温度为1700℃～1900℃，烧结压力为10MPa～50MPa，升温速率为50℃/min～150℃/min，保温时间为0.1h～0.5h，烧结气氛为N2或Ar或真空。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1.本发明可以简化制备工艺流程、实现产业化，且生产成本低、周期短；
2.本发明实现了TRISO颗粒分布均匀、间距一致的FCM芯块的制备，避免工作时因为温度分布不均匀对燃料芯块完整性有害；
3.本发明制备的FCM芯块其TRISO颗粒体积分数较高，提高了FCM燃料的中子经济性；
4.本发明制备的FCM芯块，具有高热导率、耐腐蚀、封闭裂变产物和气体的特性，进一步提高了核反应堆的安全性。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1是安装负压吸取装置的流延机示意图；
图2是安装点胶机的流延机局部示意图；
图3是负压吸取装置的针头分布示意图，其中吸头以正三角形形式分布，相邻针头的间距一致；
图4是FCM燃料芯块经过抛光的表面，图中圆形为抛光过的TRISO燃料颗粒；
图5为本发明提供的一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图5所示为一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法的流程图，下面结合图5来阐述根据本发明的实施方式的一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法。
图1是安装负压吸取装置的流延机示意图，其中，S1为卷膜机，S2为滚筒，S3为干燥箱，S4为流延刮刀1，S5为流延刮刀2，S6为流延浆料料槽1，S7为料斗1，S8为气压管，S9为真空泵，S10为导轨滑块装置，S11为流延刮刀3，S12为流延刮刀4，S13为流延浆料料槽2，S14为卷筒。
图2是安装点胶机的流延机局部示意图，其中，S15为吸料口，S16为软毛刷，S17为料斗2，S18为点胶机。
图3是负压吸取装置的针头分布示意图，其中吸头以正三角形形式分布，相邻针头的间距一致。
图4是FCM燃料芯块经过抛光的表面，图中圆形为抛光过的TRISO燃料颗粒。
以下示例性地说明本发明提供的一种基于流延成型的FCM燃料芯块制备方法，包括以下步骤：
步骤1，配制SiC流延浆料；
步骤2，往SiC流延浆料加入TRISO燃料颗粒，制得单层FCM燃料生带；
步骤3，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯；
步骤4，对芯块生坯进行冷等静压和排胶，制得定型的半制品芯块；
步骤5，对半制品芯块烧结，制得FCM燃料芯块。
进一步地，步骤1中配制SiC流延浆料的子步骤为：
步骤1.1，混合SiC粉、助烧剂、分散剂和无水乙醇，对混合物进行24h球磨，制得浆料A，其中所述助烧剂的比例为10wt％～15wt％，所述助烧剂为氧化铝和氧化钇，质量比为（4-7）：（6-9），所述分散剂为蓖麻油，所述分散剂的比例为0.4wt％～0.5wt％，所述无水乙醇的比例为45wt％～55wt％；
步骤1.2，将5wt％～9wt％粘接剂和4wt％～7wt％增塑剂加入浆料A中，进行第二次球磨24h，制得浆料B，所述粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛（PVB），所述增塑剂为邻苯二甲基二丁酯（DBP）与聚乙二醇（PEG），体积比为5：1；
步骤1.3，将浆料B在真空度为0.1Pa的条件下除泡，得到SiC流延浆料。
进一步地，步骤2中往SiC流延浆料加入TRISO燃料颗粒，制得单层FCM燃料生带的子步骤为：
步骤2.1，把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上，其中所述TRISO燃料颗粒的分布呈正三角形、间距为0.05mm~0.20mm；
步骤2.2，用步骤1中的SiC流延浆料掩盖在带有TRISO燃料颗粒的流延膜上得到TRISO/SiC浆料混合物；
步骤2.3，对步骤2.2得到的TRISO/SiC浆料混合物流延成型制得单层FCM燃料生带，所述流延成型的条件为流延速度为10mm/min～40mm/min、干燥温度为30℃～60℃、流延刮刀1高度为 1.5mm~2.5mm。
进一步地，步骤2.1中把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上的子步骤为：
步骤2.1.1，用流延刮刀2在流延膜上流延出无TRISO燃料颗粒的SiC生带，所述流延刮刀2高度为0.6mm～0.7mm；
步骤2.1.2，负压吸取装置移动到TRISO燃料颗粒的上方，真空泵提供负压，TRISO燃料颗粒被吸附在分布均匀、间距一致的针头上；
步骤2.1.3，负压吸取装置移动到无TRISO燃料颗粒的SiC生带上方，真空泵切换为正压提供吹力，使TRISO燃料颗粒陷入SiC生带得到固定；
优选地，步骤2.1中，把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在流延膜上的子步骤还可以为：
步骤2.1.1，移动点胶机在流延膜上均匀、间距一致地点胶；
步骤2.1.2，将TRISO燃料颗粒洒在已点胶的流延膜上，再用软毛刷把TRISO燃料颗粒分散并固定在胶的位置上；
步骤2.1.3，将没有固定的TRISO燃料颗粒用真空机吸走。
进一步地，所述负压吸取装置或点胶机的移动由导轨滑块装置或机械臂来控制。
进一步地，步骤3中，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯的子步骤为：
步骤3.1，将步骤2得到的单层FCM燃料生带裁剪成相等的长度，得到等长FCM燃料生带；
步骤3.2，将等长FCM燃料生带在模具中叠层，使得相邻叠层间的TRISO燃料颗粒的间隔为0.10mm～0.20mm；
步骤3.3，将叠层后的等长FCM燃料生带沿着TRISO燃料颗粒的边缘裁切，制得芯块生坯，其中TRISO燃料颗粒含量为40vol％～50vol％。
优选地，步骤3中，将单层FCM燃料生带叠层，裁切制得芯块生坯的子步骤还可以为：
步骤3.1，将单层FCM燃料生带裁剪成相等的长度，得到等长FCM燃料生带；
步骤3.2.1， 设置初始值为1的变量i；设N为叠层的次数（N一般取值10~50次）；将第1个等长FCM燃料生带作为第1个生带层；
步骤3.2.2，在第i个生带层的上方铺上TRISO燃料颗粒作为第i个燃料层；把TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致地固定在生带层上，在生带层原有的燃料颗粒上叠加TRISO燃料颗粒，由于相当于在温度不一样的情况下铺了两次燃料层，使得制得的芯块生坯提高了热导率、燃烧的温度分布均匀、燃烧效果更好，其中，TRISO燃料颗粒的间隔为0.10mm～0.20mm；
步骤3.2.3，获取第i个燃料层的红外热成像图，并对红外热成像图灰度化得到灰度图；（此时的灰度图中的灰度值对应了燃料层温度的高低）；
步骤3.2.4，通过边缘检测算子提取灰度值中的边缘线，各个边缘线将灰度值划分为多个温控区域；计算各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值；
步骤3.2.5，令各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域为A；在各个温控区域中与A相邻的各个温控区域构成为集合B；
令集合B中各个像素的灰度值的算术平均值最小的温控区域为Bmin；则设置第一温控阈值为Bmin中像素的最大灰度值；
令集合B中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域为Bmax；则设置第二温控阈值为Bmax中像素的最大灰度值；
步骤3.2.6，当各个温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值最大的温控区域中各个像素的灰度值的算术平均值超过第一温控阈值时记为满足第一条件，否则记为不满足第一条件并且不满足第二条件，其中第一条件和第二条件的开始时均为不满足；
当满足第一条件时进一步判断该温控区域内各个像素中灰度值最大的像素点的灰度值是否超过第二温控阈值，如果是则记为满足第二条件，否则记为不满足第二条件；（计算出第i个燃料层上可能导致局部温度不均衡的区域）；
步骤3.2.7，当满足第一条件并且满足第二条件时，每间隔T重新执行步骤3.2.3到步骤3.2.6直到满足第一条件并且不满足第二条件时转到步骤3.2.9；（此时燃料层温度达到均衡）；
步骤3.2.8，当满足第一条件并且不满足第二条件时，每间隔T重新执行步骤3.2.3到步骤3.2.6直到不满足第一条件并且不满足第二条件时转到步骤3.2.9；（此时燃料层温度达到均衡）；
步骤3.2.9，将第i+1个等长FCM燃料生带作为第i+1个生带层铺设在第i个燃料层的上方；
步骤3.2.10，当i≤N时，令i的值增加1并转到步骤3.2.2；当i＞N时，此时得到了叠层后的等长FCM燃料生带并转到步骤3.2.11；
步骤3.2.11，将叠层后的等长FCM燃料生带沿着TRISO燃料颗粒的边缘裁切，制得芯块生坯，其中TRISO燃料颗粒含量为40vol％～50vol％。
进一步地，步骤4中所述冷等静压的压力为100MPa～200MPa，保压时间为300s；所述排胶采用二次排胶工艺，最高温度为300℃～450℃，排胶的升温速率为0.3℃/min～3℃/min，在排胶的最高温度保温0.5h～1h。
进一步地，步骤5中所述烧结方式为放电等离子烧结，烧结条件为：烧结温度为1700℃～1900℃，烧结压力为10MPa～50MPa，升温速率为50℃/min～150℃/min，保温时间为0.1h～0.5h，烧结气氛优选为N2或Ar或真空。
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
配制SiC流延浆料：称取SiC粉35.58g、Al2O3粉4.9045g、Y2O3粉6.5172g和蓖麻油0.5ml放入球磨罐中混合，再添加无水乙醇75ml，进行第一次球磨，球磨时间24h，制得浆料A；再将6g的PVB75、5ml的DBP和1ml的PEG有机物加入浆料A中，进行第二次球磨，球磨时间24h，制得浆料B；将浆料B在真空度为0.1Pa的条件下脱泡，得到SiC流延浆料；
制备TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致的单层FCM燃料生带：将流延刮刀3（高设置为 0.7mm，流延刮刀4高设置为 0.6mm，然后将SiC流延浆料进行流延，得到无TRISO燃料颗粒的SiC生带；负压吸取装置由导轨滑块控制移动到装有TRISO燃料颗粒的料斗1上方，真空泵提供负压把TRISO燃料颗粒吸到针头上，负压吸取装置再移动到无TRISO燃料颗粒的SiC生带上方，真空泵由抽真空转换为吹气，把TRISO燃料颗粒喷到生带上，利用冲击力陷入生带中得到固定，再将SiC流延浆料从料槽1往下将其掩盖，然后进行流延成型，设置流延速度为20mm/min、干燥温度为40℃、流延刮刀1高度为2.3mm和流延刮刀2高度为2.5mm，经干燥后，制备出单层FCM燃料生带；
制备芯块生坯：将单层FCM燃料生带分段，裁剪成相等的100mm长度；再将长度相等的单层FCM燃料生带在相应的模具中叠层，且上下层的TRISO燃料颗粒错开0.10mm；根据所需尺寸，沿着TRISO燃料颗粒的边缘将叠层的单层FCM燃料生带裁切成芯块生坯。
芯块生坯经过冷等静压和排胶，制得定型的半制品芯块：冷等静压的具体过程是：将芯块进行冷等静压，压力为200MPa，保压时间为300s。
冷等静压后的生坯进行排胶处理，为防止TRISO颗粒热解碳的去除，采用二次排胶工艺。具体步骤：将冷等静压后的芯块置于排胶炉内，以0.3℃/min的升温速度升温至300℃并保温30min，然后随炉冷却至室温。再以2℃/min的升温速度升温至450℃并保温30min，之后随炉冷却，制得定型的半制品芯块。
半制品芯块经过烧结，制得内部TRISO颗粒均匀分布的FCM燃料芯块：采用放电等离子烧结技术进行烧结，将半制品芯块装入模具中，置于烧结炉中，烧结温度为1800℃，烧结气氛为Ar，烧结压力为10 MPa，升温速率为100±50℃/min，烧结的保温时间为10min，最终制得TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致的FCM燃料芯块。
实施例2
配制SiC流延浆料：称取SiC粉35.58g、Al2O3粉4.9045g、Y2O3粉6.5172g和蓖麻油0.5ml放入球磨罐中混合，再添加无水乙醇75ml，进行第一次球磨，球磨时间24h，制得浆料A；再将6g的PVB75、5ml的DBP和1ml的PEG有机物加入浆料A中，进行第二次球磨，球磨时间24h，制得浆料B；将浆料B在真空度为0.1Pa的条件下脱泡，得到SiC流延浆料；
制备出TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致的单层FCM燃料生带：点胶机在流延膜上均匀、间距一致地点胶；其次，将TRISO燃料颗粒洒在已点胶的流延膜上，再用软毛刷把TRISO燃料颗粒分散并固定在胶的位置上；最后，将没有固定的TRISO燃料颗粒用真空机吸走。再用步骤（1）配制的SiC流延浆料从料槽1往下将其掩盖，然后进行流延成型，设置流延速度为20mm/min、干燥温度为40℃、流延刮刀1高度为2.3mm和流延刮刀2高度为2.5mm，经干燥后，制备出单层FCM燃料生带；
制备芯块生坯：将单层FCM燃料生带分段，裁剪成相等的100mm长度；再将长度相等的单层FCM燃料生带在相应的模具中叠层，且上下层的TRISO燃料颗粒错开0.10mm；根据所需尺寸，沿着TRISO燃料颗粒的边缘将叠层的单层FCM燃料生带裁切成芯块生坯。
芯块生坯经过冷等静压和排胶，制得定型的半制品芯块：冷等静压的具体过程是：将芯块进行冷等静压，压力为200MPa，保压时间为300s。
冷等静压后的生坯进行排胶处理，为防止TRISO颗粒热解碳的去除，采用二次排胶工艺。具体步骤：将冷等静压后的芯块置于排胶炉内，以0.3℃/min的升温速度升温至300℃并保温30min，然后随炉冷却至室温。再以2℃/min的升温速度升温至450℃并保温30min，之后随炉冷却，制得定型的半制品芯块。
半制品芯块经过烧结，制得内部TRISO颗粒均匀分布的FCM燃料芯块：采用放电等离子烧结技术进行烧结，将半制品芯块装入模具中，置于烧结炉中，烧结温度为1800℃，烧结气氛为Ar，烧结压力为10 MPa，升温速率为100±50℃/min，烧结的保温时间为10min，最终制得TRISO燃料颗粒分布均匀、间距一致的FCM燃料芯块。
本发明未尽事宜为公知技术。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行若干推演或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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