氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)掺杂改性二氧化铀(UO_2)芯块是高性能核燃料研究的重点方向之一。为实现GO在UO_2芯块中的均匀分布及掺杂量的有效控制,利用固-液混合法和重铀酸铵(Ammonium Diuranate,ADU)共沉淀法制备了不同GO掺杂量的UO_2粉末,研究了制粉方法及GO掺杂量对GO在UO_2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UO_2-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UO_2粉末混合均匀度更好;放电等离子烧结得到的UO_2-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1 000℃下的热导率较常规UO_2芯块提高了85.9%;制备的UO_2-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。