DD254336A1

DD254336A1 - Verfahren zur herstellung einer transportfaehigen pulvermischung

Info

Publication number: DD254336A1
Application number: DD29731286A
Authority: DD
Inventors: Eva-Marie Nicht; Wolfgang Kurze; Reiner Krompass
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer transportfaehigen Pulvermischung aus feinteiligem, nichtfliessfaehigem oxidischen Kernbrennstoffpulver und einem groeberen Aluminiumpulver fuer die Fertigung von Kernbrennstoffstaeben. Das Ziel der Erfindung besteht in der Vermeidung der Entmischung eines Pulvergemischs aus feinteiligem oxidischen Kernbrennstoff und groeberen Aluminium bei Transportprozessen, um Kernbrennstoffstaebe mit weitgehend homogener Verteilung beider Komponenten zu erzeugen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem im Prozess des Mischens eine Agglomeratbildung erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die beiden Komponenten einem Mischwerk mit Mahlkugeln aufgegeben und bis zur vollstaendigen Agglomeratbildung behandelt werden. Ueberraschenderweise tritt bei den beiden Komponenten bei Einstellen normaler Mahlparameter keine Zerkleinerung auf, sondern es kommt zu einer festen Anlagerung der feinen Kernbrennstoffteilchen auf der groberen Aluminiumkomponente.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer transportfähigen Pulvermischung aus feinteiligem, nichtfließfähigem oxidischen Kernbrennstoffpulver und einem gröberen Aluminiumpulver für die Fertigung von Kernbrennstoffstäben.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Im technologischen Prozeß der Brennstoffelementherstellung treten bei Einsatz von oxidischen Kernbrennstoffen und Aluminium wesentlich voneinander abweichender Korngrößen bei den Verfahrensschritten Transport, Einfüllen und Vibrieren Entmischungseffekte auf. Das führt dazu, daß eine homogene Verteilung beider Komponenten im Brennstoffelement nicht erreicht werden kann.

Ein weiterer Nachteil ist, daß die Komponente Brennstoffpulver—vorzugsweise UO2—in der Regel als nichtfließfähiges Pulver vorliegt. Sie neigt beim Transport zur Staubbildung und zur Brückenbildung.

Eine intensive Mischung beider Komponenten ist nicht ausreichend, um Entmischungseffekte zu vermeiden und ändert nichts am Fließverhalten der Einzelkomponenten.

Zur Herstellung fließfähiger oxidischer Kernbrennstoffe sind bereits Verfahren bekannt (DE 1 592478, DE 1240055,

Im industriell angeführten Verfahren zur Herstellung von Kernbrennstoffsinterkörpern wird das Pulver in geeigneten Mühlen gemahlen, mit Plastifikatoren und Preßhilfsmitteln versetzt und einer Druckgranulierung oder drucklosen Aufbaugranulierung unterzogen.

Damit liegen nun zwei fließfähige Einzelkomponenten vor. Beim Transport daraus hergestellter Mischungen treten aber weiterhin Entmischungseffekte auf. Um eine homogene Verteilung von zw'ei metallischen Komponenten zu erreichen, ist es bereits bekannt, diese in einem metallischen Prozeß zu verschmelzen. Dieses Verfahren ist sehr energie- und arbeitsaufwendig.

Es erfordert spezielle Ausrüstungen, die im pulvermetallurgischen Prozeß nicht vorgesehen sind. Durch Verschmelzen der Komponenten liegen diese in einer anderen Phase vor, die wiederum andere chemische Eigenschaften aufweisen als die Ausgangsstoffe.

Aus den industriell eingeführten Verfahren der Brennstoffelementfertigung ist bekannt, das Kernbrennstoffpulver zu pelletieren.

Das Problem des entmischungsfreien Transports vom Mischer in die Pelletiereinrichtung ist damit aber nicht gelöst, so daß innerhalb eines Pellets mit Verteilungsschwankungen zu rechnen ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Vermeidung der Entmischung eines Pulvergemisch^ aus feinteiligem oxidischen Kernbrennstoff und gröberen Aluminium bei Transportprozessen, um Kernbrennstoffstäbe mit weitgehend homogener Verteilung beider Komponenten zu erzeugen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem im Prozeß des Mischens eine Agglomeratbildung erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Komponenten einem Mischwerk mit Mahlkugeln aufgegeben und bis zur vollständigen Agglomeratbildung behandelt werden. Überraschenderweise tritt bei den beiden Komponenten bei Einstellen normaler Mahlparameter keine Zerkleinerung auf, sondern es kommt zu einer festen Anlagerung derfeinen Kernbrennstoffteiichen auf der gröberen Aluminiumkomponente. Ist die Schichtbildung abgeschlossen, muß die Behandlung abgebrochen werden, da eine Fortführung nun zur Zerstörung der Schicht und zur Zerkleinerung beider Komponenten führt.

Das erfindungsgemäß gewonnene Agglomerat ist frei fließend nicht stäubend und von hoher Schüttdichte. Die innige Verbindung der beiden Pulverkomponenten bleibt auch beim Transport, Einfüllen und Vibrationsverdichten in Hüllrohren erhalten. Die mit diesem Agglomerat hergestellten Kernbrennstoffstäbe weisen optimale homogene Verteilung beider Komponenten auf. Vorteilhaft wird die Behandlung in Trommelmühlen oder Schwingmühlen durchgeführt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstenend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Essollen Kernbrennstoffstäbe aus einer Mischung aus Aluminiumpulver der Fraktion 100-250/u.m bzw. 250-400 μ.ιπ und nicht frei fließendem UO₂-Pulverder Fraktion < 50 um hergestellt werden.

Es wird optimale homogene Verteilung angestrebt. Die transportfähige Mischung wurde erreicht, indem die Komponenten einer Trommelmühle aufgegeben werden. Das Verhältnis AL:UO₂ wurde im Rahmen der Gesamttechnologie auf 1,7:1 festgelegt.

Nach einer „Mahldauer" von 45 Minuten hatte sich auf den Aluminiumteilchen eine geschlossene Schicht aus UO2

ausgebildet.

Die Schichtbildung konnte sowohl licht- als auch elektronenmikroskopisch nachgewiesen werden. Im nachfolgendem Transport sowie beim Einfüllen und Vibrationsverdichten traten keine Entmischungseffekte auf.

Verteilungsprüfungen zeigten optimale Homogenität an. Das erfindungsgemäß hergestellte Agglomerat besaß ausgezeichnete Fließeigenschaften.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer transportfähigen Pulvermischung ausfeinteiligem, nichtfließfähigem oxidischem Kernbrennstoffpulver und einem gröberen Aluminiumpulver, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pulverkomponenten einem Mahlwerk mit Mahlkugeln aufgegeben und bis zur vollständigen Agglomeratbildung behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten einer Trommelmühle oder einer Schwingmühle aufgegeben werden.