DE69512147T2 - Verfahren zur Herstellung einer Oxydgemischbrennstoffpille - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer OxydgemischbrennstoffpilleInfo
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf spaltbares Brennstoffmaterial zum Einsatz in Kernreaktoren. Im Besonderen ist die Erfindung auf eine Verbesserung im Verfahren zum Herstellen von Mischoxid-Brennstoff gerichtet.
- Die Notwendigkeit, aus der Demontage von Kernwaffen gewonnenes Plutonium zu beseitigen, ist ein ernstes Problem. Eine Stufe zur Erleichterung dieses Problems ist das Rückführen von Waffen-Plutonium als Brennstoff in eine Kernreaktor-Energieanlage. Diese Lösung erfordert, dass das Plutonium von der Waffenstelle zur Fabrik zur Herstellung des Brennstoffes transportiert wird. Dies verursacht Bedenken hinsichtlich des besten Verfahrens zum Plutonium-Transport und -Lagerung sowohl vom Standpunkt der Sicherheit als auch des Umlaufes.
- Historisch wurde Plutonium als Metall, Nitrat oder Oxid transportiert. Die Metallform muss innerhalb einer inerten Atmosphäre transportiert werden, um die Oxidation zu verhindern. Bei einem postulierten Unfall wäre es schwierig, das Plutoniummetall wegen seiner dichten Form in der Umgebung zu verteilen. Kommt das Plutoniummetall jedoch in Kontakt mit Luft, dann kann es sich oxidieren oder brennen und so das Oxid bilden. Das Oxid ist ein feines Pulver, das leicht in der Umgebung verteilt werden könnte. Weiter ist Plutoniummetall ideal für die Herstellung von Kernwaffen und somit als ein Ziel zum Abzweigen sehr empfindlich. Das Nitrat ist eine Flüssigkeit, die dem Abzweigen gegenüber etwas beständiger ist, doch kann es im Falle des Bruches des Lagerbehälters während eines Unfalles oder eines Aktes der Sabotage leicht in der Umgebung verteilt werden. Das Oxid wird im Allgemeinen als ein feines Pulver transportiert, das dem Abzweigen gegenüber beständiger ist als das flüssige Nitrat. Das Oxid kann jedoch leicht in der Umgebung verteilt werden, wenn der Lagerbehälter während eines Unfalles oder eines Aktes der Sabotage bricht. Es gibt somit einen Bedarf für ein sicheres Verfahren zum Transportieren von Waffen- Plutonium zu der Fabrik zur Herstellung von Brennstoff.
- Die frühere Herstellung von Mischoxid-Brennstoff hat feines Plutoniumoxid-Pulver eingesetzt, das durch direkte Ausfällungs-Verfahren oder als eine gemeinsam mit Uran ausgefällte Verbindung aus Plutoniumnitrat-Lösungen in das Oxid umgewandelt worden war. Diese Umwandungs-Verfahren führen zu einem sehr feinen Pulver, das mit Uranoxid vermischt wird, um Mischoxid-Zufuhrmaterial zu produzieren, wie in den FR-A-2148174 und 2 049 034 beschrieben. In einigen Fällen wurde dieses gemischte Material mittels eines Hochenergie-Verfahrens gemahlen, um die Plutonium-Dispersion zu verbessern. Statistische Probennahme und metallographische Untersuchungs-Techniken werden benutzt, um jede Pulvermischung zu qualifizieren. Es werden 100%-ige Inspektions-Techniken benutzt, um zu verifizieren, dass keine grobe Plutonium-Dispersion in irgendeinem Teil eines fertigen Brennstabes aufgetreten ist.
- Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Mischoxid-Brennstoff geschaffen, das durch die Stufen gekennzeichnet ist:
- Umwandeln von Plutoniummetall in Plutoniumoxid-Pulver an einer von der Brennstoff- Herstellungseinrichtung entfernt liegenden Stelle;
- Pressen des Plutoniumoxid-Pulvers in die Gestalt eines Pellets an der entfernt liegenden Stelle;
- Brennen des gepreßten Pulvers zur Bildung eines Plutoniumoxid-Pellets an der entfernt liegenden Stelle;
- Transportieren des Plutoniumoxid-Pellets zu der Brennstoff-Fabrikationseinrichtung;
- Zerbrechen des Plutoniumoxid-Pellets zu Stücken;
- Mahlen der Stücke zu Plutoniumoxid-Pulver;
- Abtrennen feiner Teilchen von Plutoniumoxid von dem Plutoniumoxid-Pulver zur Bildung eines feinen Plutoniumoxid-Pulvers und
- Vermischen des feinen Plutoniumoxid-Pulvers mit Uranoxid-Pulver.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren, um Waffen-Plutonium zu Mischoxid-Brennstoff zum Einsatz in einem Kernreaktor zu verarbeiten. Das Plutonium wird an einer von der Brennstoff-Herstellungseinrichtung entfernt liegenden Stelle in Plutoniumoxid-Pulver umgewandelt und dann wird das Plutoniumoxid-Pulver zum Transport zur Brennstoff- Herstellungseinrichtung gepresst und zu hochdichten Pellets gebrannt. Da die Pellets relativ unlöslich sind, ist es schwierig, das Plutonium aus den hochdichten Pellets abzutrennen, die als ein abzweigungs-beständiges und umweltmäßig gesundes Verfahren zum Transportieren des Plutoniumoxids zum Einsatz als ein Zufuhrmaterial dienen.
- Plutoniumoxid in Pelletform bietet die größte Fabrikations-Herausforderung vom Standpunkt der Plutonium-Homogenität. Es müssen Zerkleinerungs-Verfahren benutzt werden, um die Plutoniumoxid-Pellets zu einem feinen Pulver zum Vermischen mit Uranoxid zur Herstellung von Mischoxid, das für den Raktorbetrieb akzeptabel ist, zu zerkleinern. Bei diesem Verfahren werden die Plutoniumoxid-Pellets zu einem feinen Pulver gemahlen und zum Abtrennen der feinen Bestandteile gesiebt. Die feinen Bestandteile werden mit Uranoxid vermischt, um eine Mischoxid- Pulvermischung zu bilden, die nach Standardtechniken zu Brennstoff-Pellets verarbeitet werden kann. Da das durch Zerkleinerungs-Verfahren hergestellte feine Plutoniumoxid-Pulver nicht, wie durch chemische Verfahren hergestelltes Pulver, zum Agglomerieren neigt, kann eine homogene Mischung von Mischoxid einfacher hergestellt werden.
- Die Erfindung wird nun detaillierter in Beispielform beschrieben.
- Es wird nun ein Verfahren zum Verarbeiten von Waffen-Plutonium zu Mischoxid-Brennstoff zum Einsatz in einem Kernreaktor beschrieben. Die bevorzugte Form von Plutonium-Zufuhrmaterial zur Verarbeitung in der Brennstoff-Fabrikationsanlage ist Plutoniumoxid, PuO&sub2;. Das metallische Waffen-Plutonium muss daher in Keramik-Plutoniumoxid umgewandelt werden, das zu der Stelle der Brennstoff-Herstellungseinrichtung geliefert wird. Aus Waffen-Plutonium hergestelltes Plutoniumoxid ist von genügender Reinheit, so dass keine weitere Raffination zur Entfernung von Verunreinigungen, ausgenommen möglicherweise Gallium, erforderlich ist.
- Es gibt verschiedene alternative Verfahren zum Umwandeln des Plutoniums in Plutoniumoxid: (1) kontrolliertes Verbrennen des Metalles zur Bildung des Oxids, gefolgt von einer mechanischen Mahlstufe; (2) kontrolliertes Verbrennen des Metalles, gefolgt von Auflösungs- und Ausfällungs-Verfahrensstufen und (3) kontrolliertes Hydrieren, Dehydrieren und Oxidieren.
- Das bevorzugte Verfahren zum Umwandeln von Plutonium in Plutoniumoxid ist das kontrollierte Verbrennen und nachfolgende Mahlen. Die potentiell verringerte Aktivität von Plutoniumoxid kann die Mischoxid-Zusammensetzung auf ein Maximum von etwa 10% Plutoniumoxid begrenzen und gestattet Pelletdichten im unteren 90-ger Bereich. Dieses Verfahren verursacht die geringsten Kosten und es wird erwartet, dass damit Plutoniumoxid hergestellt wird, das die Anforderungen für die Brennstoff-Leistungsfähigkeit für die Plutonium-Beseitigung erfüllt. Ist Plutonium höherer Aktivität oder geringerer Teilchengröße erforderlich, dann kann das Verfahren der zweiten oder dritten Alternative benutzt werden. Das Hydrierungs-Dehydrierungs-Verfahren, gekoppelt mit einer kontrollierten Oxidation, ergibt Plutoniumoxid mit einer höheren Aktivität oder einer feineren Teilchengröße. Die Hydrierungsstufe gestattet eine bessere Kontrolle des abschließenden Oxidations-Verfahrens.
- Nachdem das Plutonium in Plutoniumoxid-Pulver umgewandelt worden ist, wird das Plutoniumoxid-Pulver zu hochdichten Pellets gepresst und in einem Sinterofen zum Transport zur Brennstoff-Herstellungseinrichtung gebrannt. Konventionelle Zerkleinerungs-Techniken werden benutzt, um die Plutoniumoxid-Pellets zu einem feinen Pulver zum Vermischen mit Uranoxid-Pulver zur Herstellung von Mischoxid-Zufuhrmaterial, das für den Reaktorbetrieb akzeptabel ist, zu zerkleinern. Spezifischer wurden die hochdichten Plutoniumoxid-Pellets zerbrochen und gemahlen, um ein feines Pulver herzustellen, das nicht zum Agglomerieren neigt. Das Plutoniumoxid wurde gemahlen, bis es durch ein Sieb von 325 Maschen (< 44 um) hindurchging. Dann wurde Uranoxid- Pulver mit dem gemahlenen und gesiebten Plutoniumoxid-Pulver vermischt, um eine Mischoxid- Pulvermischung gemäß konventionellen mechanischen Mischtechniken zu produzieren.
- Das Verfahren zur Herstellung feinen Plutoniumoxid-Zufuhrpulvers zu Oxid-Brennstoffpellets wurde benutzt, um sowohl Uranoxid- als auch Mischoxid-Brennstoff für Leichtwasser- Reaktoren, Mischoxid-Brennstoff für Flüssigmetall-Reaktoren und Urannitrid-Brennstoff für Raumreaktor-Anwendungen herzustellen. Das grundlegende Mahl-Block-Granulat-Verfahren wurde vor über 20 Jahren entwickelt. Bei diesem Verfahren werden die Zufuhr-Pulver in der erwünschten Konzentration miteinander vermischt, zur Verbesserung der Inhomogenität gemahlen und vorgepresst und granuliert, um freifließendes Pulver zum Pelletpressen herzustellen. Die resultierenden Pellets wurden in einer reduzierenden Atmosphäre 1 bis 5 Stunden bei 1.600ºC bis 1.750ºC gesintert, was zu Pellets führte, die vom Standpunkt der Homogenität des Plutoniums akzeptabel waren. Die Pellets wurden dann gemahlen, inspiziert und in Brennstäbe gefüllt. Die Brennstäbe wurden durch Verschweißen abgedichtet, inspiziert und zu Brennelementen zusammengebaut. Die vollständigen Brennelemente wurden an der Fabrikationsstelle gelagert, bis sie benötigt wurden, um anfängliche oder Wiederbeladungs-Brennelemente für einen Reaktor zu liefern.
- Die relativ geringe Radioaktivität bei Waffen-Plutonium gestattet das Ausführen der Brennstoff-Herstellungsaktivitäten in einem Handschuhkasten. Das Erfordernis der minimierten Aussetzung des Arbeiters wird durch Mechanisieren aller Bearbeitungs-Operationen gehandhabt, was die Zeit verringert, in denen sich das Betriebspersonal in großer Nähe zum Nuklearmaterial aufhält. Auch werden eine lokalisierte Abschirmung installiert und Bleiglas und -blech dem Äußeren der Handschuhkästen hinzugefügt, wie erforderlich.
- Die Zufuhrmaterialien für das Brennstoff-Herstellungsverfahren, das eine Pulververmischung benutzt, sind die Oxidformen von Uran, Plutonium und Gadolinium. Das Uranoxid (entweder natürliches oder abgereichertes) wird als ein aktives Pulver zugeführt, das zu hoher Dichte gesintert werden kann. Das Plutoniumoxid muss die Anforderungen von ASTM C557, "Nuclear- Grade Plutonium Dioxide Powder, Sinterable" erfüllen.
- Bei dem Verfahren zur Herstellung von Brennstoffpellets werden die zugeführten Oxide vom Lager zu geometrisch sicheren Behältern übertragen. Gewichts-Zufuhreinrichtungen werden benutzt, um die geeignete Menge von Materialien in eine Vibrationsmühle zu füllen, wo die Pulver miteinander vermischt und gemahlen werden. Die resultierende Mischung wird in acht Teile aufgeteilt, und die nachfolgenden acht Teile werden über Kreuz vermischt, um eine große gleichmäßige Zufuhr von Pulver zu bilden. Die Mischungsteile werden in einer geometrisch sicheren Anordnung gelagert und für das fortgesetzte Verarbeiten jeweils einzeln entfernt. Während des Wiedervermischens oder Kreuzvermischens wird jeder Mischungsteil bis zu glatten Mischungs-Unterschieden und zur Herstellung eines agglomerierten Pulvers zur Zufuhr zum Pelletpressen vibrationsgemahlen. Kleine hydraulische Pelletpressen, die für den Einsatz in Handschuhkästen entwickelt wurden, werden zum Pressen von Pellets benutzt. Jede Presse kann gegebenenfalls mit Werkzeugen mit mehreren Hohlräumen versehen sein, was von den Anforderungen an den Durchsatz abhängt.
- Die "grünen" Pellets werden in Molybdän-Sinterschiffchen gefüllt. Speziell entworfene Sinteröfen mit entfernbaren Refraktorabschnitten werden benutzt, um die Mischoxid-Pellets zu sintern. Die Sauerstoff-Atmosphäre des Sinterofens wird kontrolliert, um Brennstoff-Pellets der erwünschten Stöchiometrie zu erhalten. Alle gesinterten Pellets werden nach Inspektionen der Sinter-Charakteristika zur Kontrolle der Press-Operationen durch eine zentrumsfreie Schleifstation geführt. Die Schleifvorrichtung hat eine automatische Regel-Rückführungsschleife, die das Schleifen automatisch einstellt, um das Pellet zwischen Grenzen zu halten. Die Säule von Pellets, die aus der Schleifoperation austritt, gelangt direkt in die automatisierte Pellet-Inspektionsstation. In dieser Station werden die Pellets inspiziert und nach geometrischen Eigenschaften (Durchmesser, Länge, Dichte, Oberflächengüte, Risse und Löchelchen) sortiert. Nach der Probennahme für chemische Charakteristika werden die Pellets gelagert, um die Genehmigung zum Brennstoffladen abzuwarten. Die genehmigten Brennstoffpellets werden zu Säulen ausgerichtet, wobei eine endgültige Säulengeometrie vor dem Einfüllen in die Brennstoffhülle (Rohre mit einem an Ort und Stelle geschweißten Endstopfen) erhalten wird.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Mischoxid-Brennstoff zum Einsatz in einem Kernreaktor,
umfassend die folgenden Stufen:
Umwandeln von Plutoniummetall in Plutoniumoxid-Pulver an einer von der Brennstoff-
Herstellungseinrichtung entfernt liegenden Stelle;
Pressen des Plutoniumoxid-Pulvers in die Gestalt eines Pellets an der entfernt liegenden
Stelle;
Brennen des gepreßten Pulvers zur Bildung eines Plutoniumoxid-Pellets an der entfernt
liegenden Stelle;
Transportieren des Plutoniumoxid-Pellets zu der Brennstoff-Fabrikationseinrichtung;
Zerbrechen des Plutoniumoxid-Pellets zu Stücken;
Mahlen der Stücke zu Plutoniumoxid-Pulver;
Abtrennen feiner Teilchen von Plutoniumoxid von dem Plutoniumoxid-Pulver zur Bildung
eines feinen Plutoniumoxid-Pulvers und
Vermischen des feinen Plutoniumoxid-Pulvers mit Uranoxid-Pulver.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Umwandlungsstufe das kontrollierte Brennen des
Plutoniummetalles zur Bildung von Plutoniumoxid umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Plutoniummetall aus einer
auseinandergebauten Kernwaffe gewonnen ist.
4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, einschließend:
Vermischen einer ersten vorbestimmten Menge des feinen Plutoniumoxid-Pulvers mit einer
zweiten vorbestimmten Menge des Uranoxid-Pulvers und
Vibrationsmahlen der gemischten Plutoniumoxid- und Uranoxid-Pulver zur Bildung eines
homogenen Mischoxid-Pulvers.
5. Verfahren nach Anspruch 4, einschließend:
Pressen des vibrationsgemahlenen Mischoxid-Pulvers in die Form eines Pellets und
Sintern des Pellets in einer reduzierenden Atmosphäre.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Pellet 1 bis 5 Stunden bei 1.600ºC bis 1.750ºC
gesintert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die abgetrennten feinen Teilchen von Plutoniumoxid
eine Größe von weniger als 44 um aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Mischstufe weiter das Vermischen einer dritten
vorbestimmten Menge von Gadoliniumoxid-Pulver mit der ersten vorbestimmten Menge von
Plutoniumoxid-Pulver und der zweiten vorbestimmten Menge von Uranoxid-Pulver einschließt.
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| CA1240497A (en) * | 1977-12-22 | 1988-08-16 | Harvey R. Lee | Method of controlling grain size in nuclear fuel compacts |
| US4299722A (en) * | 1978-04-21 | 1981-11-10 | Stock Equipment Company | Introduction of fluent materials into containers |
| US4264540A (en) * | 1978-05-15 | 1981-04-28 | British Nuclear Fuels Limited | Production of nuclear fuel pellets |
| JPS6042435B2 (ja) * | 1978-06-29 | 1985-09-21 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 核燃料の製造法 |
| US4261934A (en) * | 1978-11-30 | 1981-04-14 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method for homogenizing mixed oxide nuclear fuels |
| US4637900A (en) * | 1984-01-13 | 1987-01-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fabrication of high exposure nuclear fuel pellets |
| JPH0636076B2 (ja) * | 1985-04-12 | 1994-05-11 | 株式会社日立製作所 | 放射性廃棄物の造粒装置 |
| DE3519825A1 (de) * | 1985-06-03 | 1986-12-04 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren zum herstellen von oxidischen kernbrennstoffsinterkoerpern |
| JPS62225993A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-03 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | セラミツク核燃料焼結体の製造法 |
| FR2622343B1 (fr) * | 1987-10-26 | 1990-01-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire a base d'oxyde mixte (u, pu)o2 |
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