DE2221956A1

DE2221956A1 - Process for applying deformable coatings to nuclear fuel spheroids which already have cladding that inhibits fission products

Info

Publication number: DE2221956A1
Application number: DE19722221956
Authority: DE
Inventors: Davies Timothy Alan; Sturge Derek William James
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1971-04-28
Filing date: 1972-04-27
Publication date: 1972-11-09
Also published as: FR2134518A1; ATA334972A; GB1331573A; NL7205129A; BE782549A; IT952698B; LU65240A1; FR2134518B1; AT333905B

Description

Europäische Atomgemeinschaft
(EURATOM) Europazentrum Kirchberg
LuxemburgEuropean Atomic Energy Community
(EURATOM) European Center Kirchberg
Luxembourg

Verfahren zum Aufbringen von verformbaren Überzügen auf Kernbrennstoffsphäroide, die bereits spaltprodukthemmende Umhüllungen tragen.Process for applying deformable coatings to nuclear fuel spheroids that have already been Wear cladding that inhibits fission products.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kernbrennstoffpresslingen, die sich aus mit spaltprodukthemmendem Material umhüllten Kernbrennstof:%>häroiden zusammensetzen. The present invention relates to the production of nuclear fuel compacts, which consist of with fission product-inhibiting Material encased nuclear fuel:%> composed of a hemoid.

Bekanntlich besteht ein übliches Verfahren zum Bilden eines solchen Presslinges darin, daß die Sphäroide in einer Graphitmatrix festgelegt werden, die als passendes Baumaterial wirkt und sonstige erwünschte Eigenschaften hat. Obwohl ein möglicher Ausgangspunkt zum Bilden solcher Presslinge das Vermischen der Sphäroide, des Matrixmaterials und eines Bindemittels sein kann, hat sich herausgestellt, daß sich eine zweckmäßigere Verteilung der Sphäroide in der Matrix erreichen läßt, wenn jedes Sphäroid seinen eigenen Matrixmaterialanteil erhält, indem jedes einzelne im Rohzustand mit Matrixmaterial überzogen wird. Nachdem ein Posten aus überzogenen Sphäroiden zusammengeballt und verdichtet worden ist, wird der Pressling erhitzt, um das Matrixmaterial auszuhärten, so daß es die Sphäroide als ein festgefügtes Bauteil zusammenhält.As is well known, there is a common method of forming a such compact in that the spheroids are fixed in a graphite matrix, which acts as a suitable building material and has other desirable properties. Although one possible starting point for forming such pellets is mixing the Can be spheroids, the matrix material and a binder, it has been found that a more expedient distribution the spheroids in the matrix can be achieved if each spheroid receives its own proportion of matrix material in that each individual is coated in the raw state with matrix material. After a lot of coated spheroids agglomerated and condensed the pellet is heated to cure the matrix material so that it has the spheroids as an integral component holds together.

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Das gegenwärtig bevorzugte Verfahren zum Aufbringen des Überzugs ist das Wälzen einer Menge von Sphäroiden in einer umlaufenden Trommel bei gleichzeitigem Einbringen der Bestandteile des Überzuges in die Trommel. Zu diesen Bestandteilen gehören Pulverkörnchen aus Füllstoff wie Graphit, ein polymer^isierbares Harz und ein Bindemittel. Um zu gewährleisten, daß diese Bestandteile an den sich wälzenden Sphäroiden haften, wird von Zeit zu Zeit auf diese Bestandteile flüssiges Lösungsmittel aufgesprüht. The presently preferred method of applying the coating is by rolling a quantity of spheroids in a circular motion Drum with simultaneous introduction of the components of the coating into the drum. These ingredients include powder granules made of filler such as graphite, a polymerizable resin and a binder. It takes time to ensure that these components adhere to the rolling spheroids at times sprayed liquid solvent on these components.

Die gegenwärtige Erfahrung mit diesem Verfahren zeigt, daß sich bei Benutzung von Überzugspulver mit über einer bestimmten mittleren Körnchengröße ( etwa 70 ,um) liegender Körnchengröße Schwierigkeiten ergeben und daß zumindest bei Graphitpulver für die verwendbare Körnchengröße eine Grenze gesetzt ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg vorzusehen, der die Möglichkeit eröffnet, den Korngrößenbereich des beim Verfahren zunüberziehen von bereits mit einer spaltprodukthemmenden Schicht umhüllten Kernbrennstoffsphäroiden verwendbaren Matrixpulver zu erweitern.Current experience with this method shows that when using coating powder with over a certain average grain size (about 70 .mu.m) lying grain size problems and that at least with graphite powder there is a limit to the grain size that can be used. The object of the invention is to provide a way that the This opens up the possibility of overcoating the grain size range of the process by already using a fission product-inhibiting Layer coated nuclear fuel spheroids usable matrix powder to expand.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Aufbringen von verformbaren Überzügen auf Kernbrennstoffsphäroide, die bereits eine spaltprodukthemmende Umhüllung tragen, besteht darin, daß eine Menge Sphäroide auf einer sich bewegenden Fläche gewälzt wird, während Körner aus ein Bindemittel enthaltendem trockenen pulverförmigen Überzugsmaterial auf die Sphäroide gestreut werden, und zugleich auf die sich bewegende Fläche ein Film aus flüssigem Lösungsmittel für das Bindemittel aufgebracht wird.The method according to the invention for applying deformable Coatings on nuclear fuel spheroids, which already inhibit fission products Carrying wrapping consists in rolling a lot of spheroids on a moving surface while Grains of dry powder form containing a binder Coating material is sprinkled on the spheroids, and at the same time a film of liquid solvent is applied to the moving surface for the binder is applied.

Die Fläche ist vorzugsweise die einer Trommel, die wie beim bekannten Verfahren um ihre zur Waagerechten geneigte Achse umläuft. Die Trommel hat vorzugsweise eine offene Seite, über die die Sphäroide und später die Pulverkörnchen enthaltenden Überzugsbestandteile in die Trommel eingebracht werden. EinThe surface is preferably that of a drum which, as in the known method, about its axis inclined to the horizontal running around. The drum preferably has an open side over which the spheroids and later the powder granules contain Coating components are introduced into the drum. A

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bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen eines Lösungsmittelfilms auf die Fläche, auf der die Sphäroide gewälzt werden, sieht ein mit Lösungsmittel getränktes Kissen vor, das gegen die Fläche der Trommel an einer von den sich wälzenden Sphäroiden entfernten Stelle anliegt.preferred method of applying a solvent film on the surface on which the spheroids are rolled, a cushion soaked with solvent provides that against the surface the drum rests at a point remote from the rolling spheroids.

Gemäi3 der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung ist eine ßeschichtungstrommel 1 drehbar auf einer Achse 2 angebracht, die zur Waagerechten in einem Winkel gehalten ist. Das obere Ende der schräggestellten Trommel ist offen zur Aufnahme der Sphäroide und des Überzugsmaterials. Die Innenfläche der Trommel ist mit einer Gummilage 3 ausgekleidet, um die Reibung zwischen den zu überziehenden Sphäroiden und der Trommelinnenfläche zu erhöhen. Im Inneren der Trommel ist in Nähe ihres oberen Teiles ein FiIzkissen k angebracht, das durch Federn 5 elastisch leicht gegen die Trommel angepreßt wird. Ein Behälter 6 mit flüssigem Lösungsmittel, und zwar mit ha uelsüblichem denaturiertem Spiritus, hält das Kissen ausreichend feucht um zu gewährleisten, daß beim Umlaufen der Trommel auf ihre Auskleidungsfläche ein Spiritusfilm aufgebracht wird. Vor dem Filzkissen ist eine Drahtbürste so angebracht, daß beim Vorbeigang der Trommel über der Bürste jegliches an der Trommelwand haftende Pulver beseitigt wird, während der Lösungsmittelfilm kaum beeinträchtigt wird.According to the single figure of the accompanying drawing, a layering drum 1 is rotatably mounted on an axis 2 which is held at an angle to the horizontal. The upper end of the inclined drum is open to receive the spheroids and the coating material. The inner surface of the drum is lined with a rubber layer 3 in order to increase the friction between the spheroids to be coated and the inner surface of the drum. In the interior of the drum, near its upper part, a felt cushion k is attached, which is gently elastically pressed against the drum by springs 5. A container 6 with liquid solvent, namely with ha uels usual denatured alcohol, keeps the cushion sufficiently moist to ensure that a film of alcohol is applied to its lining surface as the drum rotates. A wire brush is attached in front of the felt pad in such a way that, as the drum passes over the brush, any powder adhering to the drum wall is removed, while the solvent film is hardly affected.

Bei Anwendung des Verfahrens wird eine Menge Kernbrennstoffsphäroide, die bereits mit Substanzen zum Hemmen oder Verzögern der Freigabe von Spaltprodukten umhüllt worden sind, in die Trommel eingebracht, die dann mit etwa 60 Upm in Drehbewegung Λ-ersetzt wird. Eine pulverförmige Matrixzubereitung wird zusammengestellt aus Graphitpulver, dessen Körner vorher mit einem Gemisch aus drei Bestandteilen, und zwar Phenolformaldehydharz, llexamin und Stearinsäure, umhüllt worden sind. Diese Zubereitung bedingt das Mischen dieser Bestandteile unter Verwendung von denaturiertem Spiritus als Lösungsmittel, um das Harz, das Hexamin und die Stearinsäure um die Graphitpulverkörner herum zuWhen using the method, a lot of nuclear fuel spheroids, which have already been coated with substances to inhibit or delay the release of fission products into the Drum introduced, which is then Λ-replaced with a rotating movement of about 60 rpm. A powdery matrix preparation is put together from graphite powder, the grains of which are previously mixed with a mixture of three components, namely phenol-formaldehyde resin, llexamine and stearic acid. This preparation involves mixing these ingredients using denatured alcohol as a solvent to add the resin, hexamine and stearic acid around the graphite powder grains

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verteilen. Darauf wird der denaturierte Spiritus verdampft unter Zurücklassung von mit den drei anderen Bestandteilen umhülltem trockenen Graphitpulver. Das trockene Produkt wird aus einem Vorratsbehälter 8 in die Trommel eingestreut, wobei es auf die sich im unteren Teil der Trommel wälzenden Sphäroide fällt. Beim Umlaufen der Trommel wälzt die Gummiauskleidung der Trommel die Sphäroide um, die bei ihrem Abwälzen an der durch das Filzkissen benetzten Auskleidung mit Lösungsmittel angefeuchtet werden, wie es in entsprechender Weise mit allen Körnern des auf die Trommelinnenfläche fallenden Überzugsmaterials geschieht. Die Pulverkörnchen haften bald an den Sphäroiden und bilden einen Überzug.to distribute. The denatured alcohol is then evaporated, leaving behind with the three other components coated dry graphite powder. The dry product is sprinkled from a storage container 8 into the drum, falling on the spheroids rolling in the lower part of the drum. When the drum rotates, the rubber lining rolls the drum around the spheroids, which as they roll on the lining wetted by the felt pad Solvents are moistened, as is done in a corresponding manner with all grains of the falling on the inside of the drum Coating material happens. The powder grains adhere soon on the spheroids and form a coating.

Mit Hilfe dieses Verfahrens ist Graphitpulver, dessen mittlere Korngröße 60 um beträgt, mit Erfolg als Überzug auf die Sphäroide aufgebracht worden. Die aus überzogenen Sphäroiden geformten Presslinge enthielten 35 Volfo Sphäroide (Brennstoffkerne mit einem Durchmesser von 800 um plus 155 um dicke spaltprodukthemmende Schicht) und 65 Vol% Matrixmaterial (durch Beschichten).With the aid of this process, graphite powder, the mean grain size of which is 60 µm, has been successfully applied as a coating to the spheroids. The pellets formed from coated spheroids contained 35 Volfo spheroids (fuel cores with a diameter of 800 μm plus a 155 μm thick fission product-inhibiting layer) and 65% by volume of matrix material (by coating).

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Claims

Claim

Process for applying deformable coatings Nuclear fuel spheroids, the already fission product-inhibiting coatings wear, characterized in that a lot of spheroids on the inner surface (3) of a circumferential Drum (i) is rolled while grains of dry powdery coating material containing a binder are applied the rolling spheroids are scattered, and that at the same time a film of liquid solvent on the inner surface (3) for the binder is applied.

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