DE1592468B2 - PROCESS FOR MANUFACTURING A BINDER-FREE, DIRECTLY COMPRESSIBLE, GRAINABLE URANDIUM DIOXIDE GRANULATE WITH GOOD SINTERABILITY - Google Patents

PROCESS FOR MANUFACTURING A BINDER-FREE, DIRECTLY COMPRESSIBLE, GRAINABLE URANDIUM DIOXIDE GRANULATE WITH GOOD SINTERABILITY

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DE1592468B2 DE1966N0028178 DEN0028178A DE1592468B2 DE 1592468 B2 DE1592468 B2 DE 1592468B2 DE 1966N0028178 DE1966N0028178 DE 1966N0028178 DE N0028178 A DEN0028178 A DE N0028178A DE 1592468 B2 DE1592468 B2 DE 1592468B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahien zur Herstellung eines bindemittelfreier., direkt verpreßbaren, rieselfähigen Urandioxidgranulats guter Sinterfähigkeit, das zu dichten Kernbrennstoffpellets weiterverarbeitet werden kann.The invention relates to a method of manufacture a binder-free, directly compressible, free-flowing uranium dioxide granulate with good sinterability, that can be further processed into dense nuclear fuel pellets.

Bekanntlich findet Urandioxid verschiedenen Anreicherungsgrades vorwiegend in Form von Sinterkörpern (Pellets) vielseitige Verwendung als Kernbrennstoff. It is well known that uranium dioxide is concentrated in various degrees, mainly in the form of sintered bodies (Pellets) versatile use as nuclear fuel.

Die Herstellung von Urandioxid-Sinterkörpern setzt voraus, daß das Urandioxidpulver aktiv, d. h. sinterfähig ist, gut verpreßbar, also gewisse Gleiteigenschaften besitzt und gut rieselfähig ist, so daß beim Pressen eine stets gleichbleibende Matrizenfüllung gewährleistet wird.The production of uranium dioxide sintered bodies presupposes that the uranium dioxide powder is active, i. H. sinterable is, well compressible, so has certain sliding properties and is easy to pour, so that when Pressing a constant die filling is guaranteed.

Die Anforderungen, die in bezug auf Maßhaltigkeit, Dichte und Struktur an den Urandioxid-Sinterkörper gestellt werden, sind sehr hoch; daher müssen diese Eigenschaften bei einem Produktionsprozeß sehr genau eingestellt bzw. kontrolliert werden. Das ist außerordentlich schwierig. Weil Chargeneffekte besonders stark ins Gewicht fallen, wird das Urandioxid normalerweise unter Zusatz eines Binde- und Gleitmittels als Granulat verpreßt.The requirements in terms of dimensional accuracy, density and structure of the uranium dioxide sintered body are very high; therefore these properties must be used in a production process can be set or checked very precisely. It is extremely difficult. Because batch effects The uranium dioxide is normally with the addition of a binding agent and is particularly important Compressed lubricant as granules.

Dazu wird das Urandioxidpulver zunächst mit Wasser, Bindemittel und Gleitmittel (z.B. Stearinsäure) versetzt und dann granuliert.To do this, the uranium dioxide powder is first mixed with water, binding agent and lubricant (e.g. stearic acid) added and then granulated.

Darauf wird das Granulat getrocknet und die gewünschte Kornfraktion ausgesiebt. Diese wird anschließend zu Pellets verpreßt, die danach vorsichtig entwachst und gesintert werden.The granulate is then dried and the desired grain fraction is sieved out. This is then pressed into pellets, which are then carefully dewaxed and sintered.

Bei einem anderen Verfahren wird zunächst aus Urandioxidpulver Wasser, Binde- und Gleitmittel ein Schlicker hergestellt, der anschließend getrocknet und zu einem unregelmäßigen Granulat gebrochen wird.In another process, uranium dioxide powder is first turned into water, a binding agent and a lubricant Slurry is produced, which is then dried and broken into irregular granules.

Diese nassen Granulierverfahren besitzen folgende Nachteile:These wet granulation processes have the following disadvantages:

1. Auf Grund der Wassermoderation wird bei angereichertem Urandioxid die kritische Menge und damit die zulässige Chargengröße erheblich herabgesetzt.1. Due to the water moderation, enriched Uranium dioxide significantly reduces the critical amount and thus the permissible batch size.

2. Der Granulierprozeß ist recht umständlich und arbeitsintensiv, besonders da Ober- und Unterkorn des Granulats wieder in den Granulationsprozeß zurückgeführt werden müssen. 2. The granulation process is very cumbersome and labor-intensive, especially because of the upper and lower grain of the granulate must be fed back into the granulation process.

3. Das verpreßte Pellet muß erst vorsichtig entwachst und kann erst dann gesintert werden. Das erfordert beispielsweise einen Entwachsungs3. The pressed pellet must first be carefully dewaxed and only then can it be sintered. That requires dewaxing, for example

und einen Sinterofen.and a sintering furnace.

4. Auf Grund der relativ hohen Dichte des Granulats nach dem Trocknen zeigt das gesinterte Pellet in vielen Fällen unerwünschte Texturen.4. Due to the relatively high density of the granulate after drying, the sintered pellet shows in many cases unwanted textures.

Es ist bekannt, ein Urandioxidpulver mit guten Sintereigenschaften durch chemische Ausfällung und anschließender Temperaturbehandlung unter genau einzuhaltenden Reaktions- und Temperaturbedingungen aus Uransalzlösungen herzustellen, das ohne zusätzliche Bindemittel direkt oder über ein entsprechendes Granulat zu Kernbrennstoffpellets verarbeitet werden kann (DT-AS 1173 885). Das so erzeugte Urandioxidpulver hat jedoch den Nachteil, daß das Herstellungsverfahren durch die erforderliche genaueIt is known that uranium dioxide powder has good sintering properties by chemical precipitation and subsequent temperature treatment under precisely adhered to reaction and temperature conditions to produce from uranium salt solutions, directly or via a corresponding Granules can be processed into nuclear fuel pellets (DT-AS 1173 885). That generated However, uranium dioxide powder has the disadvantage that the manufacturing process is required by the exact

!5 Einhaltung der Reaktionsparameter recht aufwendig ist und das Pulver infolge dieser Verfahrensbedingungen ein großes offenes Porensystem aufweist, das beträchtliche Wasser- und Gasmengen einschließt, was beim späteren Reaktorbetrieb der Pellets zu Störungen führen kann.! 5 Compliance with the reaction parameters is quite complex and the powder has a large open pore system as a result of these process conditions, the considerable Includes water and gas quantities, which can lead to malfunctions in the subsequent operation of the pellets in the reactor can lead.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu finden, das es gestattet, aus einem sinterinaktiven, auf beliebigem Weg hergestellten, gas- und feuchtigkeitsfreien Urandioxidpulver ein bindemittelfreies, direkt verpreßbares, rieselfähiges Urandioxidgranulat mit guten Sintereigenschaften auf möglichst einfache Weise zu erzeugen.It was therefore an object of the present invention to find a method that allows a sinter-inactive, gas- and moisture-free uranium dioxide powder produced in any way binder-free, directly compressible, free-flowing uranium dioxide granulate with good sintering properties as simple as possible to generate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das sinterinaktive Urandioxidpulver durch Feinmahlung auf eine Korngröße von < 1 μηι bis 5 μπι aktiviert und anschließend trocken zu runden Partikeln granuliert wird.This object is achieved according to the invention in that the sinter-inactive uranium dioxide powder by Fine grinding to a grain size of <1 μm to 5 μm activated and then rounded dry Particles is granulated.

Die Feinmahlung kann beispielsweise in einer Luftstrahl- bzw. Dampfstrahlmühle (auch Mikronizer oder Jetonizer genannt) erfolgen, die Granulierung auf einem Granulierteller oder in einer Dragee-Trommel. Diese Granulate können dann direkt zu Pellets verpreßt und gesintert werden.Fine grinding can be done, for example, in an air jet or steam jet mill (also called micronizer or jetonizer) take place, the granulation on a Granulating plates or in a dragee drum. These granulates can then be pressed directly into pellets and be sintered.

Die Feinmahlung wird vorzugsweise bis zu Korngrößen im Bereich = 1 μ durchgeführt.The fine grinding is preferably carried out up to grain sizes in the range = 1 μ.

Unter sinterinaktiv versteht man die Eigenschaft eines keramischen Materials, sich nur sehr schwer zu einem dichten und festen keramischen Körper verarbeiten zu lassen.Under sintering inactive one understands the property of a ceramic material to become only very difficult to have a dense and solid ceramic body processed.

Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:The following examples are intended to explain the process according to the invention in more detail:

Beispiel 1example 1

In einer Luftstrahlmühle von 200 mm Kammer-5" durchmesser wurden UO2-Pulver mit einer Ausgangskorngröße zwischen 20 und 60 μ mit einem Stundendurchsatz von 25 oder 40 kg/h feingemahlen (Teilchengröße is 1 μ). Ein Teil des gemahlenen Produkts wurde in einer 10 1 Dragee-Trommel 30 Minuten lang trocken granuliert. Das Granulat (Teilchen von 0,5 bis 1 mm 0) wurde anschließend zu Pellets von 12 mm 0 und 15 mm Höhe verpreßt und direkt gesintert. Die Pellets waren von ausgezeichneter Beschaffenheit und besaßen Sinterdichten von 10,6 g/ cm3. In an air jet mill with a 200 mm chamber 5 "diameter, UO 2 powder with an initial particle size between 20 and 60 μ was finely ground (particle size is 1 μ) with an hourly throughput of 25 or 40 kg / h 10 1 dragee drum dry granulated for 30 minutes. The granules (particles from 0.5 to 1 mm 0) were then pressed into pellets 12 mm 0 and 15 mm high and sintered directly. The pellets were of excellent quality and had sintered densities of 10.6 g / cm 3 .

Beispiel 2Example 2

Das nach Beispiel 1 erhaltene feine UO2-Pulver The fine UO 2 powder obtained according to Example 1

wurde auf einem Granulierteller kontinuierlich granuliert. Das Granulat wurde wie in Beispiel 1 verpreßt und gesintert. Wie in Beispiel 1 wurden gute Pelletswas continuously granulated on a granulating plate. The granules were compressed as in Example 1 and sintered. As in Example 1, good pellets were made

mit Dichten von 10,6 g/cm3 erhalten.obtained with densities of 10.6 g / cm 3 .

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung eines bindemittelfreien, direkt verpreßbaren, rieselfähigen Urandioxidgranulats mit guten Sintereigenschaften aus einem sinterinaktiven Urandioxidpulver, dadurch gekennzeichnet, daß das Urandioxidpulver durch Feinmahlung auf eine Korngröße von < 1 μτη bis 5 μπι aktiviert und anschließend trokken zu runden Partikeln granuliert wird.1. Process for the production of a binder-free, directly compressible, free-flowing uranium dioxide granulate with good sintering properties from a sinter-inactive uranium dioxide powder, thereby characterized in that the uranium dioxide powder by fine grinding to a grain size of <1 μτη to 5 μπι activated and then dry is granulated into round particles. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinmahlung bis zu Korngrößen im Bereich äi 1 μπι durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the fine grinding up to grain sizes is carried out in the range ai 1 μπι.
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