DE1589752A1 - Solidified agglomerates of coated nuclear fuel particles - Google Patents
Solidified agglomerates of coated nuclear fuel particlesInfo
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Description
Europäische Atomgemeinschaft (EUKATOM) Brüssel (Belgien)European Atomic Energy Community (EUKATOM) Brussels (Belgium)
Verfestigte Agglomerate von beschichteten KernbrennstoffteilchenSolidified agglomerates of coated nuclear fuel particles
Die Erfindung bezieht sich auf Agglomerate von beschichteten Kernbrennstoffteilchen.The invention relates to agglomerates of coated nuclear fuel particles.
Erfindungsgemäß besteht ein Kernbrennstoffkörper aus einem Agglomerat von Kernbrennstoffteilchen, von denen jedes mit einem Spaltprodukte hemmenden Überzug versehen ist, wobei die Teilchen durch ein synthetisches Harz zu einem Agglomerat verbunden sind.According to the invention, a nuclear fuel body consists of a Agglomerate of nuclear fuel particles, each of which is provided with a coating that inhibits fission products, wherein the particles are linked by a synthetic resin to form an agglomerate.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brennstoffkb'rpers besteht darin, daß auf die beschichteten Brennstoffteilchen eine Schicht aus synthetischem Harz aufgebracht wird und daß eine Masse aus solchen Teilchen eine Ttfärmeeinwirkung in der Weise durchläuft, daß die Masse zonenweise auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der eine merkliche VerminderungA method for producing such a fuel body is that on the coated fuel particles a layer of synthetic resin is applied and that a mass of such particles has a thermal effect in the way that the mass is heated in zones to a temperature at which a noticeable reduction
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der Viskosität des Harzes eintritt, so daß Verfestigung und Agglomerierung progressiv fortschreiten.the viscosity of the resin occurs, so that solidification and agglomeration progress progressively.
Bei einem Durchführungsbeispiel dieses Verfahrens wurde ein carbonisierbares, wärmeaushärtendes Harz mit Graphitpulver gemischt. Die mit einem Spaltprodukte hemmenden Überzug versehenen Brennstoffteilchen wurden dann in diesem Gemisch geschwenkt, bis sie eine äußere Schicht des Pulvers angenommen hatten, wonaoh die Teilchen in die 25,'* nm Durchmesser und 91,5 cm Länge aufweisende Bohrung einer Form gegossen wurden. Mittels eines Kolbens wurde ein Druck von etwa 140,6 kp/cm angewendet, und eine 25ι^ mm lange Zone der Bohrung wurde auf die Vulkanisierungstemperatur des Harzes erhitzt. Diese Erhitzung begann an dem Ende der Bohrung, das dem Kolben entgegengesetzt war, und durchlief dann die Bohrung mit einer solchen Geschwindigkeit, daß vulkanisiertes Harz zurückblieb. Nachdem der Durchlauf beendet war, war das Harz carbonisiert. Das verfestigte Agglomerat, das aus der Form ausgestoßen wurde, wurde dann in einem Ofen gebrannt. Gemäß einem anderen Durchführungsbeispiel werden die Teilchen, nachdem sie durch Schwenken mit einem Harz-Pulver-Gemisch beschichtet worden sind, in die Bohrung eines Graphitkörpers eingeführt. Um die Teilchen an ihren Platz zu halten, wurde eine Halterung eingesetzt, "Während eine Wärmefront durch das Agglomerat hindurohgeführt wurde, wurde geschüttelt. Die Halterung kann lediglich aus einem leichten Gewicht bestehen, das die Teilchen von oben her besohwert,In one example of this method, a carbonizable thermosetting resin was used with graphite powder mixed. The fuel particles provided with a cleavage-inhibiting coating then became in this mixture swiveled until they had taken on an outer layer of powder, with the particles being 25.1 nm in diameter and 91.5 cm long bore of a mold were cast. By means of a piston, a pressure of about 140.6 kp / cm applied, and a 25ι ^ mm long zone of The bore was heated to the vulcanization temperature of the resin. This heating started at the end of the hole, which was opposite to the piston, and then passed through the bore at such a speed that vulcanized Resin remained. After the run was completed, the resin was carbonized. The solidified agglomerate that was ejected from the mold was then fired in a furnace. According to another implementation example the particles, after they have been coated with a resin-powder mixture by swiveling, into the bore a graphite body introduced. To hold the particles in place, a holder was used, "While a thermal front was passed through the agglomerate, was shaken. The bracket can only consist of one light weight that the particles consist of from above worth it,
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Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren kann ein fester, zylindrischer Körper aus agglomerierten Brennstoffteilchen gebildet werden, der weitgehend einheitlich ist und eine hohe Dichte mit einem Länce/Durchmesser-Verhältnis von 24/1 oder mehr aufweist. Es kann also ein Produkt erhalten werden, wie es mit den normalen Preßverfahren nicht erreichbar ist.By the methods described above, a solid, cylindrical body can be formed from agglomerated fuel particles which is largely uniform and high density with a length / diameter ratio of 24/1 or more. A product can therefore be obtained that cannot be obtained with normal pressing processes is attainable.
Gemäß einen zweiten Verfahren zur Bildung eines Brennstoffkörpers der genannten Art werden in eine Höhlung zunächst Spaltprodukte her ende Brennstoffteilchen gegossen, wonach ein flüssiges synthetisches Harz folgt. Man läßt das Harz aus der Höhlung ablaufen, wobei nur so viel Harz zurückbleibt, wie durch die Oberflächenspannung innerhalb der Zwischenräume zwischen den Teilohen zurückgehalten werden kann, wonach das Harz vulkanisiert wird.According to a second method for forming a fuel body of the type mentioned, first of all, in a cavity Fission products her ende fuel particles poured, after which a liquid synthetic resin follows. The resin is allowed to run out of the cavity, leaving only as much resin as the surface tension within the Gaps can be retained between the parts, after which the resin is vulcanized.
Ein Beispiel soll dieses Verfahren erläutern: Spaltprodukte hemmende Brennstoffteilohen wurde in eine hohlgebohrte, ringförmige, blinde Höhlung in einem Graphitkörper gegossen, wobei der letztere' geschüttelt wurde, um eine hohe Schüttdichte zu gewährleisten. Das blinde Ende der Höhlung wurde dann »it einem Ablauf loch verseilen, das zwar das Ablaufen von Flüssigkeit erlaubte, die Brennstoffteilohen jedoch zurückhielt. Dann wurde in die Höhlung eine aus einem Phenolharz in einem Lösungsmittel (30 Gew.-fi Harz, 70 Gew.-^ Lösungsmittel) bestehende Flüssigkeit gegossen, bis dieAn example should explain this process: Fission products inhibiting fuel parts were poured into a hollow, ring-shaped, blind cavity in a graphite body, the latter being shaken to ensure a high bulk density. The blind end of the cave was made then 'strand it in a drainage hole that allowed the liquid to drain off, but allowed the fuel to drain held back. Then a phenolic resin in a solvent (30% by weight resin, 70% by weight) was placed in the cavity Solvent) existing liquid poured until the
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Höhlung gefüllt war, und dann wurde sie durch das Ablaufloch ablaufen gelassen. Als aus dem Ablaufloch nichts mehr ablief, wurde das Mundstück der ringförmigen Höhlung mit einem Graphitstopfen verschlossen, und der Graphitkörper wurde zum Polymerisieren des Harzes auf 180° C erhitzt. Die Temperatur wurde dann gesteigert und zum Carbonisieren des Polymerisates drei Stunden auf 850° C gehalten.The cavity was filled, and then it was drained through the drainage hole. When nothing more ran out of the drainage hole, the mouthpiece of the annular cavity was closed with a graphite plug, and the graphite body was heated to 180 ° C to polymerize the resin. The temperature was then increased to carbonize the polymer Maintained at 850 ° C for three hours.
Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren wird ein Ilarzfilm erzeugt, der benachbarte Brennstoffteilchen an ihren Berührungspunkten miteinander verbindet. Ohne daß Druckanwendung erforderlich ist, wird eine hohe Packdiohte erreicht.By the methods described above, an resin film generated, which connects neighboring fuel particles to each other at their points of contact. Without the application of pressure is required, a high pack diameter is achieved.
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