压水堆是商用核能反应堆的主流堆型。压水堆的主要核心是核燃料,目前UO₂是最常用的陶瓷燃料。国内生产UO₂粉末的广泛用于工业大生产的工艺主要有IDR（Integrated Dry Route）干法和ADU（重铀酸铵）法,过去我国工业上生产粉末的工艺流程是ADU法,国内核燃料制造厂经过不断改进设备和工艺,目前基本选用IDR干法来制造UO₂粉末,但仍保留了一条湿法的返料回收线。IDR干法具备工艺流程短,产生极少的废物废水等优点,但粉末的松装密度较低、流动性较差,一次成型成品率较低,而湿法生产的粉末松装密度和流动性明显好于IDR干法粉末。基于IDR干法粉末和返料粉末之间成型性和烧结性的显著差异,从理论上来讲,通过在IDR干法粉末中适量添加返料粉末,应该不仅能够解决返料粉末烧结活性差导致的芯块密度低等性能欠佳的难题,同时也能改善IDR干法粉末的成型性,提高生坯强度,减少芯块掉块缺陷率、提高芯块外观质量。本文分析研究IDR干法UO₂粉末中添加返料UO₂粉末工艺对粉末性能和UO₂芯块性能的影响,首先通过试验试制研究来初步分析该工艺的可行性和对粉末、芯块性能的影响。前期试验结果显示,IDR干法粉末中添加返料粉末对混合粉末的性能有较大的影响,采用该工艺制备的UO₂芯块烧结密度稳定可控、微观结构良好,初步说明采用该工艺是可行的。在验证过成熟行的核燃料生产线中进行生产应用试验。试验和生产应用均表明:混合粉末混匀效果良好,IDR干法和返料工艺生产的粉末可以按一定比例进行混合,混合后粉末的主要物理性能和化学性能均满足技术文件的要求,混合粉末具备压制成型成UO₂芯块的基础,采用该工艺能够生产出性能优良的芯块产品。混合UO₂粉末性能比纯IDR干法粉末有显著的改善,生坯强度明显提高;烧结性能良好,芯块密度稳定可控,外观质量良好,成品率也比纯IDR干法粉末有所提高。