DE3218779A1 - Herstellung von tabletten fuer nukleare brennelemente - Google Patents
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Description
DR. BER6k «:: DIPL.-ING. &
PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86
BRITISH NUCLEAR FUELS LTD. RISLEY, WARRINGTON, CHESHIRE / GROSSBRITANNIEN
Herstellung von Tabletten für nukleare Brennelemente
r (089) 98 8272 Telegramme: Binkkonten: Hypo-Bmk München 44101228»
988273 BERGSTAPFPATEfiT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM
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983310 05 24 560BEROd PoslKheck München 65343-808 (BLZ 70010080)
B eschreibung
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Tabletten für nukleare Brennelemente.
Nuklearer Brennstoff wird derzeit in Form von kleinen, geraden,
kreisförmigen Zylindern aus keramischem i.uklearen Material (z.B. Urandioxid, Thoriumdioxid, Plutoniumdioxid oder Gemischen
daraus) hergestellt, die im allgemeinen als Tabletten (Pellets) bezeichnet werden. Diese Tabletten werden normalerweise durch
Kompaktieren einer pulverisierten keramischen Verbindung in einer Form bei Raumtemperatur und Sintern des erhaltenen Preßlings
bei hoher Temperatur hergestellt, so daß ein dichter, homogener keramischer Körper, d.h. die Tablette, entsteht. Für
eine bessere Nutzung des tablettenförmigen Kernbrennstoffs
wurde jedoch vorgeschlagen, die Tabletten aus einem inneren Kernstück und einem äußeren Ring, der den Kern umgibt, zusammenzusetzen,
wobei sich die beiden Teile in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Derartige nukleare Brennstofftabletten
werden nachfolgend als ringförmig beschichtete Tabletten bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ringförmig beschichtete Tabletten, bei dem das Kernstück
und der Ring jeder Tablette während des Sinterns miteinander verbunden werden.
Die erfindungsgemäße Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstofftablette, die im wesentlichen aus
einem Kern und einem diesen Kern umgebenden äußeren Ring besteht, sieht die folgenden Schritte vor: pulverisiertes Keramikmaterial,
das granuliert wurde, wird gepreßt, so daß jeweils getrennt ein Kernstück und ein äußerer Ring entstehen,
die sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden; die Teile werden zusammengesetzt, kompaktiert, und der Preßling gesintert.
·· Il III! Ii . .
• · ItI · · · ι
I I I 1 , , ,
ι · · · ι ι ι ι ι <
Zu Unterschieden in der Zusammensetzung gehören Unterschiede in Dichte und Isotopenanreicherung ebenso wie chemische Unterschiede.
Es können Unterschiede in mehr als einer dieser Eigenschaften vorliegen.
Sowohl Oxide als Carbide gelten als geeignete Keramikstoffe für Kernbrennstofftabletten und können für die erfindungsgemäßen
Zwecke verwendet werden. Bei der Wahl des Keramikmaterials für das erfindungsgemäße Verfahren müssen jedoch die jj
normalen Vorkehrungen getroffen werden, daß für die beiden Bestandteile
keramische Pulver gleicher Aktivität verwendet werden, und daß ferner
a) die beiden Teile chemisch miteinander und mit der Sinteratmosphäre
verträglich sind,
b) die Wärmeausdehnungseigenschaften der beiden Bestandteile verträglich sind,
c) keines der Bestandteile eine Phasenänderung durchmacht, die bei der während des Sinterns auftretenden Temperatur
eine Volumenänderung· hervorruft,
d) die beiden Bestandteile soweit keramisch identisch sind, η
daß sie während des Sinterns im gleichen Ausmaß und mit j|
etwa derselben Geschwindigkeit schrumpfen. ;
Als Keramikmaterial wird Urandioxid bevorzugt, dem noch andere %
Stoffe als Sinterhilfe, zur Vergrößerung der Korngröße bzw. ^
des Kornwachstums, oder zur Erzeugung von Poren zur Kontrolle S
der Dichte zugefügt werden können, ferner Zusätze, die nukle- [\
are Eigenschaften haben, so z.B. Plutoniumdioxid. p}
Die Vorteile der ringförmig beschichteten Tabletten, deren Bestandteile
entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander verbunden werden, liegen in einer klaren Abgrenzung
der beiden Teile, der festgelegten Position der beiden Teile zueinander, sowie der vollen Ausnutzung des für die Brennstoff
tabletten zur Verfügung stehenden Raumes.
-/5
II « · · t · t »
-δ-Ι
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen \[
1 Verfahrens wurden zwei Chargen von Urandioxidpulver mit 3,52%-
;, iger bzw. 0,387%iger Anreicherung verwendet. Das Pulver mit
I 3,52%iger Anreicherung wurde mit einem flüchtigen Porenbild-I
ner gemischt, um die endgültige Dichte der aus diesem Oxid ? hergestellten gesinterten Tabletten um 5% zu verringern
■ - dem Oxid mit 0,387%iger Anreicherung wurde nichts zugesetzt.
' 2
Die Pulver wurden getrennt mit 7,4 kN/cm vorkompaktiert und
i£ durch ein 12 00 ym Sieb granuliert. Zu beiden Granulatchargen
'; wurde dann als Gleitmittel 0,2% Zinkstearat gegeben. Sie wuri
'C 2
?l den anschließend mit 14,7 kN/cm in Formen zu Kern- und Ringv<
3
η teilen von Tabletten mit einer Dichte von 4,9 bis 5,2 g/cm
\ gepreßt - dabei wurde das Material mit 3,52%iger Anreicherung
.j für den äußeren Ring, und das Material mit 0,387%iger Anrei-
I cherung für den Kern verwendet. Die äußeren Ringe wurden in
'$ einer Form mit einem entfernbaren Kernstab gepreßt, der nach
I dem Pressen herausgezogen wurde und ein Loch hinterließ. In
■'; dieses Loch jedes Außenrings wurde dann ein Kernstück einge-
I setzt, und mit einem ebenen Oberstempel wurden die zusammenge-
;| setzten Teile mit einem Druck von 39 kN/cm zu einer endgülti-
■'ϊ 3
$ gen Rohdichte von 5,6 bis 5,8 g/cm gepreßt. Die zusammenge-
I setzten Preßlinge wurden anschließend etwa 5 h bei 1700 0C
|| gesintert. Dies ergab zusammenhängende Tabletten mit einer κ theoretischen Durchschnittsdichte im Bereich von 95,2 bis
α 95,6 %, wobei Ringe und Kerne eine ungefähre Dichte von 98,7
bzw. 9 3,7 % hatten.
Ringförmig beschichtete Tabletten mit einem zentralen Loch können auf gleiche Weise unter Verwendung einer Form mit
festem Kernstab zum Pressen der zusammengesetzten Innen- und
Außenteile hergestellt werden.
Ende der Beschreibung
-/6
Claims (1)
- DR. BERG \!DIPPING..S^Pi'; -■ |iDIPL.-ING. SCHERE \DR*.DR.:sA>ttl>1MAIR 3218779 $PATENTANWÄLTE ^Postfach 86 02 45 · 8000 München 86 t"Anwalts-Akte: 32 2 27Patentansprüche(lj Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstoff tablette, die im wesentlichen aus einem Kernstück und einem äußeren Ring, der den Kern umgibt, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Schritte durchgeführt werden: pulverisiertes Keramikmaterial, das granuliert wurde, wird gepreßt, so daß jeweils getrennt ein Kernstück und ein äußerer Ring entstehen, die sich in ihrer Zusammensetzung voneinander unterscheiden; die Teile werden zusammengesetzt, gepreßt, und der Preßling wird gesintert.2. Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstofftablette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernstück ringförmig ist.3. Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstofftablette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernstück und der äußere Ring im wesentlichen aus Urandioxid bestehen und sich durch die Isotopenanreicherung unterscheiden.U. Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstofftablette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kernstück und der äußere Ring im wesentlichen aus Urandioxid bestehen und sich durch ihre Dichte unterscheiden.-/2MM« IcI4A1T^ B^kkonten: Hypo-B«,k München 44101228»2"!J BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM9J331O noiwipcnrn Biyet Vereinibwik München 453100 (BLZ 70320270)913310 . 0524560BERGd Poslicheck München 65343-808 (BLZ 70010010)5. Herstellung einer ringförmig beschichteten nuklearen Brennstofftablette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Bestandteile Plutoniumdioxid enthält.6. Ringförmig beschichtete nukleare Brennstofftablette, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.-/3
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| DE19912824A1 (de) * | 1999-03-22 | 2000-09-28 | Siemens Ag | Brennelement mit Brennstäben für einen Siedewasserreaktor |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19846019C1 (de) * | 1998-10-06 | 2000-04-13 | Siemens Ag | Brennstoff-Tablette mit Schichtaufbau |
| DE19912824A1 (de) * | 1999-03-22 | 2000-09-28 | Siemens Ag | Brennelement mit Brennstäben für einen Siedewasserreaktor |
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