MOX (Mixed Oxide)燃料是PuO2和UO2组成的氧化铀钚混合燃料。发展MOX核燃料,可提高天然铀资源利用率,减缓国际铀资源短缺和铀价的持续上升对我国的核电发展产生的不利影响,减少世界上钚的储存量以降低核扩散的危险,保证核安全和环境安全,对我国核电大规模、长期、可持续发展具有重要的意义。MOX芯块成形烧结是MOX核燃料芯块生产的重要环节,是影响MOX核燃料组件的堆内反应性能指标的核心,因此,开展MOX芯块成形烧结工艺及装置研究具有明确的应用前景,为后续建立MOX核燃料元件生产线奠定基础。本论文采用热力学性质非常相似的Ce代替传统的Pu,避免了 Pu元素的放射性和毒性给在普通实验室进行MOX核燃料芯块的制造技术研究带来的很大不便,通过混料、压制成型和高温烧结等工艺过程制备模拟的MOX (UO2-x%CeO2)核燃料芯块。经研究分析,用CeO2代替PuO2来制备模拟MOX核燃料芯块,符合工艺指标要求。本论文还对MOX芯块制备实验线和MOX芯块成形烧结关键工艺设备进行了研究,分别分析了成型压机、烧结炉的使用特性,分析了成形烧结装置的密封防护技术要求等。本论文还对MOX粉末性能、压制成型及烧结特性等做了进一步的研究,研究结果表明:从对影响球磨混料的不同因素的对比实验中可得到较优化的参数配比,分别为乙醇湿磨或干磨、球磨速度300r·min-1、球料5:1(g/g)、料介比5:2、混料时间2～4h;该配比下能够得到较好的MOX粉末性能,如混合均匀性、比表面积和中位粒径等;压制压力为400MPa、烧结温度为1750℃并保温4h制备的MOX烧结芯块具有更高的致密度(符合ρ>95%TD)、更均匀的内部结构、更适合的开孔率和闭孔率、更小的晶粒尺寸。最后测量了不同工艺条件下烧结MOX核燃料芯块的O/M,排除误差等因素,测量结果基本符合技术指标要求。