FR2852970A1 - Procede et dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium, et feuille d'uranium ainsi fabriquee - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif pour fabriquer en continu une feuille d'uranium à caractéristiques améliorées, à épaisseur uniforme et grande largeur, dans lesquels un métal en fusion est retenu dans un four (21a) en réduisant la pression à l'intérieur du four (21a) et en accroissant la pression à l'intérieur d'une chambre (11a), le métal en fusion est déversé sur le pourtour extérieur d'un cylindre de refroidissement (31a) et transformé en feuille via une fente (23 a) du four (21a) dans des conditions telles que la fente (23a) se trouve près du cylindre de refroidissement (31a), et la feuille est rapidement refroidie par contact avec le cylindre de refroidissement (31a) de façon que se forment de petits grains cristallins de la feuille d'uranium à orientation irrégulière.
Description
i
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR FABRIQUER UNE FEUILLE D'URANIUM, ET FEUILLE D'URANIUM AINSI FABRIQUEE La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de fabrication en continu d'une feuille d'uranium ayant des caractéristiques améliorées, une épaisseur uniforme et une grande largeur, dans lesquels du métal en fusion est maintenu dans un four en réduisant la pression à l'intérieur du four et en accroissant la pression à l'intérieur d'une chambre, le métal en fusion est déversé sur le pourtour 10 extérieur d'un cylindre de refroidissement et mis en forme de feuille en passant par une fente du four dans des conditions o la fente se trouve près du cylindre de refroidissement et la feuille est rapidement refroidie par contact avec le cylindre de refroidissement, de telle sorte qu'il se forme dans la feuille d'uranium de petits grains cristallins à orientation irrégulière.
Dans un procédé de fabrication de feuille d'uranium connu des spécialistes de la technique, un lingot d'uranium ou d'alliage d'uranium est réalisé, coupé, puis soumis au processus de laminage à chaud, en se transformant de la sorte en feuille.
Plus particulièrement, le lingot est maintenu à une température constante de 1300'C, puis est coulé sous la forme d'une tôle dans un four de fusion à induction sous vide. Pour le reste, le lingot est découpé en tôles de dimensions appropriées, puis les tôles découpées subissent de façon répétitive un laminage à chaud et un traitement thermique à une température de 600'C sous une atmosphère 25 gazeuse inerte de façon que l'épaisseur de la tôle soit progressivement réduite. Enfin, on obtient une feuille d'uranium d'une épaisseur de 100 grm à 500 jim.
Pour empêcher la feuille d'uranium de gonfler pendant l'essai d'irradiation, une structure isotrope de la feuille, comportant de petits grains cristallins, est nécessaire. Cette structure isotrope de la feuille est obtenue par 30 chauffage à 800'C, puis par trempe.
Par conséquent, le procédé classique pour fabriquer la feuille d'uranium est très compliqué et malcommode.
De plus, comme l'uranium ou l'alliage d'uranium reste rigide tout en manquant de ductilité, il est très difficile de laminer à chaud l'uranium ou l'alliage 35 d'uranium.
Pendant le laminage, les contraintes résiduelles existant dans l'uranium provoquent une fissuration de la feuille, ce qui aboutit à des feuilles défectueuses et réduit le taux de restauration de l'uranium.
Par conséquent, le procédé classique pour fabriquer la feuille d'uranium à taux de restauration réduit n'est pas économique.
Comme l'uranium est une matière qui s'oxyde facilement, l'uranium doit subir l'opération de laminage à chaud sous vide ou sous atmosphère gazeuse inerte. Ainsi, la répétition des passes de laminage à chaud de l'uranium est très problématique, elle nécessite beaucoup de temps et elle réduit fortement la 1 0 productivité de la feuille d'uranium.
La feuille d'uranium produite, comportant des contraintes résiduelles résultant de la répétition du laminage à chaud, peut se déformer ou être endommagée par suite de ces cycles thermiques pendant la fabrication ou l'irradiation.
Le procédé de fabrication de feuille d'uranium par laminage à chaud 1 5 nécessite en outre une opération supplémentaire pour supprimer des impuretés telles que les produits d'oxydation de surface se mélangeant lors du laminage, ce qui est compliqué.
Par conséquent, la présente invention a été mise au point compte 20 tenu des problèmes évoqués ci-dessus et la présente invention vise à réaliser un procédé et un dispositif pour fabriquer en continu une feuille d'uranium ayant de meilleures caractéristiques, une épaisseur uniforme et une grande largeur, dans lesquels du métal soit maintenu dans un four en réduisant la pression à l'intérieur du four et en accroissant la pression à l'intérieur d'une chambre, le métal en fusion soit 25 déversé sur le pourtour extérieur d'un cylindre de refroidissement et soit transformé en feuille en passant par une fente du four dans des conditions o la fente se trouve près du cylindre de refroidissement et la feuille soit rapidement refroidie par contact avec le cylindre de refroidissement de telle sorte que de petits grains cristallins à orientation irrégulière se forment dans la feuille d'uranium.
La présente invention vise également à réaliser un procédé et un dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium rigide sans nécessiter l'opération de laminage.
La présente invention vise aussi à réaliser un procédé et un dispositif de fabrication rapide en grande série d'une feuille d'uranium à excellentes 35 caractéristiques, permettant une augmentation du taux de restauration de l'uranium.
La présente invention vise en outre à réaliser un procédé et un dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium sans créer de contraintes résiduelles dans la feuille.
La présente invention vise par ailleurs à réaliser une feuille 5 d'uranium à structure isotrope, dans laquelle de petits grains cristallins à orientation différente soient disposés de façon irrégulière.
Selon un premier aspect de la présente invention, les objectifs ci-dessus et d'autres peuvent être atteints grâce à un procédé proposé pour fabriquer une feuille d'uranium, caractérisé par les étapes consistant à: (a) charger de l'alliage d'uranium dans un four comportant un injecteur dans le fond, et chauffer le four sous vide; (b) casser le vide dans une chambre avant la fusion de l'alliage d'uranium et remplir la chambre et le four avec un gaz inerte jusqu'à ce que la chambre et le four atteignent des pressions données; (c) fermer hermétiquement le four après le remplissage complet de la chambre et du four avec le gaz inerte, et injecter une quantité supplémentaire de gaz inerte dans la chambre de façon que la chambre se trouve à une pression supérieure à celle du four pour générer une contrepression dans le four; (d) chauffer de manière continue l'alliage d'uranium tout en 20 maintenant la contrepression de manière à former un alliage d'uranium complètement fondu à température donnée, et abaisser le four de façon qu'une fente s'approche du pourtour extérieur d'un cylindre de refroidissement tournant à une vitesse donnée; (e) injecter un gaz inerte dans le four de façon que la contrepression dans le four soit cassée après que la fente s'est approchée du cylindre de 25 refroidissement, et déverser l'alliage d'uranium en fusion sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, sous une pression uniforme, via la fente de façon à couler l'alliage d'uranium en fusion sous la forme d'une feuille via la fente; (f) faire tourner le cylindre de refroidissement et la feuille sur celui- ci de façon que la feuille se refroidisse rapidement après qu'une face de la 30 feuille en alliage d'uranium en fusion déversé via la fente est venue au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement; et (g) faire entrer la feuille refroidie et solidifiée dans un plateau collecteur situé près du cylindre de refroidissement.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un 35 dispositif de fabrication de feuille d'uranium, caractérisé en ce qu'il comprend: une installation de vide comportant: une chambre hermétiquement fermée; une pompe d'aspiration installée à l'extérieur de la chambre; et un tuyau d'aspiration destiné à relier la chambre et la pompe d'aspiration, l'installation de vide servant à créer un état de vide dans la chambre; une installation de fusion et de déversement, comportant: un four installé dans la chambre; un injecteur faisant corps avec le fond du four; une fente ménagée à une extrémité de l'injecteur; et 10 une bobine d'induction à haute fréquence enroulée autour d'une surface extérieure du four; une installation de refroidissement par contact comportant un cylindre de refroidissement placé sous la fente à l'intérieur de la chambre et tournant à une vitesse donnée de façon qu'une face de la feuille en alliage d'uranium en fusion 15 déversé via la fente vienne au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement; un dispositif de déplacement pour élever et abaisser le four de façon que la fente soit proche du cylindre de refroidissement; un dispositif de fermeture situé entre le dispositif de déplacement et 20 le four pour fermer hermétiquement et fixer le four; un dispositif générateur de contrepression, comportant: un tuyau d'alimentation en gaz relié à la chambre et pourvu d'une vanne d'alimentation en gaz; et un tuyau de circulation dans le four, relié à la chambre et au four 25 par l'intermédiaire du dispositif de fermeture et pourvu d'une vanne d'inversion; et un dispositif d'injection comportant un tuyau d'injection de gaz constituant une ramification du tuyau de circulation dans le four et pourvu d'une vanne d'injection de gaz.
L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent apparaîtront facilement plus clairement en référence à la description détaillée ciaprès, faite en considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est un schéma de principe illustrant un procédé de fabrication de feuille d'uranium selon une forme de réalisation de la présente 35 invention; la Fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif pour produire une feuille d'uranium selon la première forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 3 est une vue latérale schématique du dispositif de la Fig. 2; les figures 4a à 4f sont des vues en coupe longitudinale partiellement écorchées du dispositif, illustrant son fonctionnement, selon la première forme de réalisation de la présente invention, et plus particulièrement: la Fig. 4a est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant la fusion sous vide de l'alliage d'uranium, la Fig. 4b est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant le remplissage d'une chambre avec un gaz inerte; la Fig. 4c est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant la formation de la contrepression; la Fig. 4d est une vue en coupe longitudinale agrandie du 15 dispositif, illustrant le déversement de l'alliage d'uranium en fusion lorsqu'une fente s'approche d'un cylindre de refroidissement; la Fig. 4e est une vue agrandie d'une partie "A" de la Fig. 4d; et la Fig. 4f est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant le réglage de l'angle d'injection de l'alliage d'uranium en fusion; 20 la Fig. 5 est une photographie d'une feuille d'uranium fabriquée dans le cadre d'un premier exemple du procédé selon la forme de réalisation de la présente invention, prise au microscope électronique à balayage; la Fig. 6 est un graphique illustrant une texture, examinée analyse cristallographique par diffraction, de la feuille d'uranium fabriquée dans le cadre du 25 premier exemple du procédé selon la forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 7 est une photographie d'une feuille d'uranium fabriquée dans le cadre d'un deuxième exemple du procédé selon la forme de réalisation de la présente invention, prise au microscope électronique à balayage; et la Fig. 8 est un graphique illustrant une texture, examinée par 30 analyse cristallographique par diffraction, de la feuille d'uranium fabriquée dans le cadre du deuxième exemple du procédé selon la forme de réalisation de la présente invention.
En référence aux dessins annexés, on va maintenant décrire en détail 35 des formes préférées de réalisation de la présente invention.
La Fig. 1 est un schéma de principe illustrant un procédé de fabrication d'une feuille d'uranium selon une forme de réalisation de la présente invention. En référence à la Fig. 1, voici en quoi consiste le procédé de fabrication de la feuille d'uranium.
Le procédé ci-dessus pour fabriquer la feuille d'uranium comprend, successivement, une étape (S0) d'établissement de distance accessible, une étape (S 10) de chauffage sous vide, une étape (S20) de remplissage par un gaz inerte, une étape (S30) de génération de contrepression, une étape (S40) d'approche de fente, une étape (S50) d'injection d'alliage d'uranium en fusion et de formation de feuille, 10 une étape (S60) de refroidissement par contact, et une étape (S70) de collecte de feuille.
Le procédé ci-dessus de fabrication de la feuille d'uranium peut être appliqué à un alliage d'uranium aussi bien qu'à de l'uranium. En particulier, l'alliage d'uranium contient de l'uranium et trois éléments (ci-après appelés U-Q-X-Y). Les 15 éléments Q, X et Y sont des éléments différents choisis dans le groupe comprenant Al, Fe, Ni, Si, Cr, Zr, Mo et Nb. L'élément Q est présent à raison de 0 à 10% en poids, l'élément X est présent à raison de 0 à 1% en poids et l'élément Y est présent à raison de 0 à 1% en poids.
Plus particulièrement, lors de l'étape (SO) d'établissement de distance 20 accessible, un four s'abaisse de façon qu'une fente du four vienne au contact du pourtour extérieur d'un cylindre de refroidissement. Une telle position de la fente est appelée point zéro. Ensuite, le four s'élève de façon que la fente du four se trouve près du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement. Une telle position de la fente est appelée position proximale. La position proximale donnée de la fente est 25 déterminée avec précision par rapport au cylindre de refroidissement.
Lors de l'étape (S10) de chauffage sous vide, de l'alliage d'uranium est chargé dans le four qui comporte un injecteur dans le fond, et une chambre destinée à recevoir le four est hermétiquement fermée pour qu'un vide soit créé dans la chambre. Lorsque la chambre atteint un degré de vide approprié, le four est 30 chauffé par une bobine d'induction à haute fréquence enroulée autour de la surface extérieure du four.
A ce stade, le four est chauffé par une bobine induction à haute fréquence enroulée de façon que l'alliage d'uranium dégaze et fonde sous vide.
De préférence, lors de l'étape (S10) de chauffage sous vide, le degré 35 de vide à l'intérieur de la chambre est compris entre 10-3 et environ 105 torr. Dans le cas o le degré de vide à l'intérieur de la chambre n'est pas inférieur à 10-3 torr, il est difficile de dégazer l'alliage d'uranium. D'autre part, dans le cas o le degré de vide à l'intérieur de la chambre n'est pas supérieur à 10-5 torr, l'excédent de vide est créé à l'intérieur de la chambre et il est difficile de remplir la chambre avec un gaz inerte et de générer une contrepression dans la chambre.
Lors de l'étape (S20) de remplissage par un gaz inerte, avant la fusion sous vide de l'alliage d'uranium par chauffage du four lors de l'étape (S10) de chauffage sous vide, le vide dans la chambre est cassé et la chambre et le four sont remplis avec un gaz inerte jusqu'à ce que la chambre et le four atteignent des 10 pressions données.
A ce stade, le vide dans la chambre doit être cassé avant la fusion de l'alliage d'uranium afin de générer la contrepression avant que l'alliage d'uranium en fusion ne soit déversé dans la chambre, depuis le four, via l'injecteur.
Lors de l'étape (S30) de génération de contrepression, après le 15 remplissage complet de la chambre et du four avec le gaz inerte lors de l'étape (S20) de remplissage par un gaz inerte, le four est hermétiquement fermé. Ensuite, le gaz inerte est à nouveau injecté dans la chambre de façon que la chambre ait une pression supérieure à celle du four, ce qui crée une contrepression dans le four.
A ce stade, l'étape (S30) de génération de contrepression sert à 20 empêcher les fuites d'alliage d'uranium via l'injecteur situé dans le fond du four pendant la fusion du fait de la différence de pression entre le four et la chambre.
De préférence, la différence de pression entre le four et la chambre est de l'ordre de 30 torr à 300 torr. Dans le cas o la différence de pression ne dépasse pas 30 torr, l'alliage d'uranium en fusion s'échappe par l'injecteur en raison 25 du poids de l'alliage. Dans le cas o la différence de pression n'est pas inférieure à 300 torr, le four est endommagé ou l'alliage d'uranium en fusion déborde du four.
Lors de l'étape (S40) d'approche de fente, l'alliage d'uranium est chauffé de manière continue pendant le maintien de la contrepression lors de l'étape (S30) de génération de contrepression afin de doter l'alliage d'uranium en fusion 30 d'une température donnée. Ensuite, le four s'abaisse de façon que la fente s'approche du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement tournant de manière uniforme à grande vitesse.
A ce stade, de préférence, la température de l'alliage d'uranium en fusion lors de l'étape (S40) d'approche de la fente est de l'ordre de 1150 à 1400'C. 35 Dans le cas o la température de l'alliage d'uranium en fusion ne dépasse pas 1150'C, l'alliage d'uranium ne peut pas fondre entièrement. Dans le cas o la température de l'alliage d'uranium en fusion n'est pas inférieure à 1400'C, l'alliage d'uranium en fusion subit une surchauffe.
Par ailleurs, de préférence, la distance entre la fente et le cylindre de 5 refroidissement lors de l'étape (S40) d'approche de la fente est de l'ordre de 0,3 mm à 1,0 mm. Dans le cas o la distance entre la fente et le cylindre de refroidissement ne dépasse pas 0,3 mm, l'alliage d'uranium en fusion déversé depuis le four se solidifie autour de la fente, ce qui empêche une fabrication efficace de la feuille. D'autre part, dans le cas o la distance entre la fente et le cylindre de refroidissement n'est pas 10 inférieure à 1,0 mm, l'alliage d'uranium en fusion se déverse irrégulièrement depuis le four vers le cylindre de refroidissement via la fente, ce qui provoque, dans la feuille solidifiée sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, des irrégularités telles qu'une rugosité.
Lors de l'étape (S50) d'injection d'alliage d'uranium en fusion et de 15 formation de feuille, après que la fente s'est approchée du cylindre de refroidissement, une nouvelle quantité de gaz inerte est injectée dans le four, ce qui casse la contrepression dans le four. Ensuite, l'alliage d'uranium en fusion est déversé sous la forme d'une feuille sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, à une pression uniforme, via la fente.
Dans ce cas, de préférence, la largeur de la fente est de l'ordre de 0,3 mm à 1,0 mm. Dans le cas o la largeur de la fente n'est pas supérieure à 0,3 mm, la feuille est coupée, aussi la feuille ne peut-elle pas être fabriquée en continu.
D'autre part, dans le cas o la largeur de la fente n'est pas inférieure à 1,0 mm, la feuille présente sur sa surface supérieure des irrégularités telles qu'une rugosité.
Par ailleurs, de préférence, la pression d'injection de l'alliage d'uranium en fusion via la fente de l'injecteur lors de l'étape (S50) d'injection d'alliage d'uranium en fusion et de formation de feuille est comprise entre 0,2 kg/cm2 et 2,5 kg/cm2. Dans le cas o la pression d'injection de l'alliage d'uranium en fusion ne dépasse pas 0,2 kg/cm2, il est difficile de déverser convenablement l'alliage 30 d'uranium en fusion via la fente. D'autre part, dans le cas o la pression d'injection de l'alliage d'uranium en fusion n'est pas inférieure à 2,5 kg/em2, comme l'alliage d'uranium en fusion est déversé en trop grande quantité via la fente, il est difficile de produire une feuille d'une épaisseur uniforme.
Lors de l'étape (S60) de refroidissement par contact, après que la 35 feuille formée à l'aide de l'alliage d'uranium en fusion déversé via la fente est venue au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, le cylindre de refroidissement tourne avec la feuille sur celui-ci, ce qui refroidit rapidement la feuille.
A ce stade, de préférence, la vitesse de rotation du cylindre de 5 refroidissement est comprise entre 200 tours/min et 1200 tours/min. Dans le cas o la vitesse de rotation du cylindre de refroidissement ne dépasse pas 200 t/min, comme l'alliage d'uranium en fusion en forme de feuille s'empile sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, la feuille ne peut pas avoir une épaisseur uniforme.
D'autre part, dans le cas o la vitesse de rotation du cylindre de refroidissement n'est 10 pas inférieure à 1200 t/min, la feuille ne peut pas avoir une épaisseur uniforme ni être formée en continu.
Lors de l'étape (S70) de collecte de feuille, la feuille refroidie et solidifiée est contenue et recueillie dans un bac collecteur situé près du cylindre de refroidissement.
Selon le procédé de fabrication de feuille d'uranium décrit ci-dessus, l'alliage d'uranium dégaze et fond sous vide, il fond entièrement à condition que les fuites d'alliage soient empêchées par la contrepression générée dans le four et la chambre à l'aide du gaz inerte, il est transformé en feuille en étant déversé via la fente et en venant au contact du cylindre de refroidissement de manière à être 20 rapidement refroidi lorsque la fente s'approche du cylindre de refroidissement. Il est donc possible de fabriquer facilement la feuille d'uranium à petits grains cristallins.
La Fig. 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium selon la première forme de réalisation de la présente invention. En référence à la Fig. 2, on va maintenant décrire le 25 dispositif de fabrication de la feuille d'uranium.
Le dispositif de fabrication de feuille d'uranium comprend une installation de vide lOa, une installation de fusion et de déversement 20a, une installation de refroidissement par contact 30a, un dispositif de déplacement 40a, un dispositif de fermeture 50a, un dispositif générateur de contrepression 60a, un 30 dispositif d'injection 70a, un dispositif collecteur 80a et un dispositif de commande d'angle d'injection 90a. L'installation de vide lOa crée un vide dans une chambre lla.
L'installation de fusion et de déversement 20a se trouve à l'intérieur de la chambre lia et sert à faire fondre l'uranium ou l'alliage d'uranium et à couler l'uranium ou l'alliage en fusion pour produire une feuille. L'installation de refroidissement par 35 contact 30a vient au contact de la feuille coulée par l'installation de fusion et de déversement 20a en refroidissant donc rapidement la feuille. Le dispositif de déplacement 40a abaisse un four 21a de façon qu'une fente 23a du four 21a s'approche tout près du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31a. Le dispositif générateur de contrepression 60a sert à générer une contrepression dans la 5 chambre 1 la et le four 21 a. Le dispositif d'injection 70a injecte l'alliage d'uranium en fusion venant du four 21a via la fente 23a. Le dispositif collecteur 80a sert à recueillir la feuille fabriquée. Le dispositif de commande 90a d'angle d'injection déplace horizontalement le four 21a en commandant de ce fait l'angle d'injection de l'alliage d'uranium en fusion vers le cylindre de refroidissement 3 la.
Plus particulièrement, l'installation de vide lOa comprend la chambre hermétiquement fermée 1 la, et une pompe d'aspiration 12a située à l'extérieur de la chambre 1 la et reliée à la chambre 1 la par l'intermédiaire d'un tuyau d'aspiration 13a. L'air présent dans la chambre 1 la est aspiré à l'extérieur via le tuyau d'aspiration 13a en mettant en marche la pompe d'aspiration 12a. Ainsi, l'intérieur de la chambre 15 i1 a se trouve à un degré de vide approprié.
L'installation de fusion et de déversement 20a comprend le four 21a en quartz transparent, un injecteur 22a installé à travers le fond du four 21a et pourvu d'une fente 23a, et une bobine d'induction à haute fréquence 24a enroulée autour du pourtour extérieur du four 21a. Le four 21a est chargé d'uranium ou d'alliage 20 d'uranium, puis est chauffé par la bobine d'induction à haute fréquence 24a de façon que l'alliage d'uranium fonde pour former de l'alliage d'uranium en fusion. L'alliage d'uranium en fusion est injecté via la fente 23a en étant ainsi coulé en forme de feuille.
Le dispositif de refroidissement par contact 30a comprend un 25 cylindre de refroidissement 3 la placé sous la fente 23a à l'intérieur de la chambre lia et tournant à une vitesse donnée. La feuille déchargée du four 21 a via la fente 23a vient au contact du cylindre de refroidissement 3 la en étant de ce fait rapidement refroidie.
Le dispositif de déplacement 40a comprend une tige coulissante 41a 30 reliée au sommet du four 21a, un vérin hydraulique 42a fixé en haut de la tige coulissante 41a par une plaque de fixation 43a de façon que la tige coulissante 41a s'abaisse sous l'action du vérin hydraulique 42a, un arbre rotatif 44a en spirale couplé de manière rotative à la plaque de fixation 43a, une roue 45a à vis sans fin en prise avec l'arbre rotatif 44a en spirale et une manivelle 46a pour faire tourner la roue 45a 35 à vis sans fin. il
Dans le cas présent, la tige coulissante 41a du dispositif de déplacement 40a s'abaisse sous l'action du vérin hydraulique 42a de façon que la fente 23a du four 21a s'approche tout près du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a.
Tout d'abord, la tige coulissante 41a s'abaisse sous l'action de la roue 45a à vis sans fin du fait de la rotation de la manivelle 46a de façon que la distance entre la fente 23 a et le cylindre de refroidissement 31 a puisse être prédéterminée par un utilisateur. Ensuite, lorsque la fente 23a arrive à proximité du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 3 la, la position de la fente 23a est réglée sous l'action 10 du vérin hydraulique 42a de façon que la distance entre la fente 23a et le cylindre de refroidissement 31 a atteigne la valeur prédéterminée.
Le dispositif de fermeture 50a se trouve dans le haut du four 21a et sert à fermer hermétiquement et fixer le four 21 a.
Le dispositif 60a générateur de contrepression comprend un tuyau 15 d'alimentation 61 a en gaz pourvu d'une vanne d'alimentation 62a en gaz, et un tuyau de circulation 63a du four pourvu d'une vanne inverseuse 64a pour relier le four 21a et la chambre 1 la.
Un gaz inerte est injecté dans la chambre l la et le four 21a par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 61 a en gaz de façon que la chambre 11 a et le 20 four 21a aient la même pression. Ensuite, la vanne inverseuse 64a du tuyau de circulation 63a du four est verrouillée et une nouvelle quantité de gaz inerte est injectée, uniquement dans la chambre 1 la, par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 61a en gaz de façon qu'une différence de pression apparaisse entre la chambre 1 la et le four 21a. De ce fait, l'alliage d'uranium en fusion obtenu par chauffage du four 21a 25 par la bobine d'induction 24a à haute fréquence ne se déverse pas du four 21a dans la chambre 1 la via la fente 23a.
Le dispositif d'injection 70a comprend un tuyau d'injection 71a de gaz qui constitue une ramification du tuyau de circulation 63a du four, et une vanne d'injection 72a de gaz installée dans le tuyau d'injection 71a de gaz. Lorsque l'alliage 30 d'uranium en fusion est obtenu à l'intérieur du four 21a, la vanne d'injection 72a de gaz est déverrouillée de façon que le gaz inerte soit injecté dans le four 21a via le tuyau d'injection 71a de gaz et le tuyau de circulation 63a du four. Ainsi, l'alliage d'uranium en fusion est injecté du four 21a dans la chambre 1 la via la fente 23a.
Le dispositif collecteur 80a comporte une lame 81 a placée de façon à 35 être au contact du cylindre de refroidissement 31 a afin de retirer rapidement la feuille refroidie du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a, une plaque de guidage 82a pour supporter la lame 81aet guider la feuille, et un. bac de récupération 83a situé près de la plaque de guidage 82a pour contenir la feuille recueillie.
Dans le cas présent, la lame 81a est en Téflon, ce qui permet de 5 retirer facilement la feuille refroidie du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a sans endommager la surface du cylindre de refroidissement 31 a.
Le dispositif de commande 90a d'angle d'injection se trouve entre le dispositif de fermeture 50a et la tige coulissante 41a. Le dispositif de commande 90a d'angle de projection déplace horizontalement le four 21a, en réglant de la sorte 10 l'angle d'injection de l'alliage d'uranium en fusion depuis le four 21a vers le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a via la fente 23a.
De préférence, le tuyau de circulation 63a du four relié au four 21a est en matière flexible, ce qui permet un déplacement libre du four 21a par le dispositif de commande 90a d'angle d'injection.
Ci-après, en référence à la Fig. 3, est décrit en détail le dispositif de fabrication de la feuille d'uranium selon la première forme de réalisation de la présente invention représentée sur la Fig. 2.
Comme représenté sur la Fig. 3, la tige coulissante 41a, pouvant s'élever et s'abaisser sous l'action du vérin hydraulique 42a, est introduite dans la 20 chambre lia. Le dispositif de commande 90a d'angle d'injection se trouve sous la tige coulissante 41a. Le dispositif de fermeture 50a se trouve sous le dispositif de commande 90a d'angle d'injection. Le four 21a, qui est ouvert dans le haut, est placé sous le dispositif de fermeture 50a. L'injecteur 22a et la fente 23a sont installés dans le fond du four 21a. Le cylindre de refroidissement 31a actionné par un moteur se 25 trouve sous la fente 23a.
Des fenêtres 14a sont formées à travers la surface avant de la chambre 1 la et la pompe d'aspiration 12a reliée au tuyau d'aspiration 13a se trouve sur la surface arrière de la chambre i1 a.
Le dispositif de commande 90a d'angle d'injection comprend un rail 30 de guidage 91a et un bloc de guidage 93a. Le rail de guidage 91a, pourvu d'une vis d'avance 92a, est placé entre le dispositif de fermeture 50a et la tige coulissante 41a afin de déplacer horizontalement le dispositif de fermeture 50a. Le bloc de guidage 93a se trouve sous le rail de guidage 91a et se déplace du fait de la rotation de la vis d'avance 92a.
Lorsque l'utilisateur fait tourner la vis d'avance 92a, le bloc de guidage 93a va et vient le long du rail de guidage 91a en permettant ainsi à la fente 23a de se déplacer horizontalement sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 3 la. De ce fait, l'alliage d'uranium en fusion est injecté depuis le four 5 21a, via la fente 23a, suivant un angle approprié vers le cylindre de refroidissement 31a.
Le four 21, l'injecteur 22a et la fente 23a font corps et sont en quartz transparent de façon que l'utilisateur observe à travers les fenêtres 14a la fusion de l'alliage d'uranium dans le four 21a. Ainsi, juste avant que l'alliage d'uranium en 10 fusion ne soit déversé depuis le four 21a via la fente 23a, la contrepression peut être générée de façon appropriée dans le four 21a et la chambre 1 la.
Les figures 4a à 4f sont des vues en coupe longitudinale partiellement écorchées du dispositif, illustrant son fonctionnement, selon la première forme de réalisation de la présente invention.
Plus particulièrement, la Fig. 4a est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant la fusion sous vide de l'alliage d'uranium; la Fig. 4b est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant le remplissage de la chambre avec un gaz inerte; la Fig. 4c est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, 20 illustrant la formation de la contrepression; la Fig. 4d est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant le déversement de l'alliage d'uranium en fusion lorsque la fente s'approche du cylindre de refroidissement; la Fig. 4e est une vue agrandie d'une partie "A" de la Fig. 4d; et 25 la Fig. 4f est une vue en coupe longitudinale agrandie du dispositif, illustrant le réglage de l'angle d'injection de l'alliage d'uranium en fusion; On va maintenant décrire, en référence aux figures 4a à 4f, le fonctionnement du dispositif pour fabriquer la feuille d'uranium.
Comme représenté sur la Fig. 4a, l'alliage d'uranium est chargé dans 30 le four 21 a situé à l'intérieur de la chambre 11 a et la chambre 11 a est hermétiquement fermée. Ensuite, l'air présent à l'intérieur de la chambre 1 la est refoulé à l'extérieur via le tuyau d'aspiration 13a sous l'action de la pompe d'aspiration 12a de façon qu'un vide se crée dans la chambre lia. Le four 21a est chauffé par la bobine d'induction 24a à haute fréquence de façon que l'alliage d'uranium présent dans le four 21 a fonde 35 pour former l'alliage d'uranium en fusion.
A ce stade, la vanne inverseuse 64a du tuyau de circulation 63a du four reliée au dispositif de fermeture 50a pour relier le four 21a et la chambre 1 la est déverrouillée de façon que le four 21a et la chambre 1 la aient un degré de vide donné, ce qui permet un dégazage de l'alliage d'uranium à faire fondre.
Comme représenté sur la Fig. 4b, avant le chauffage du four 21a par la bobine d'induction 24a à haute fréquence pour réaliser une fusion complète de l'alliage d'uranium, la pompe d'aspiration 12a est arrêtée, ce qui casse le vide dans la chambre la. Ensuite, la vanne d'alimentation 62a en gaz est déverrouillée de façon que le gaz inerte soit introduit dans la chambre i1 a via le tuyau d'alimentation 61 a en 10 gaz et simultanément dans le four 21a via le tuyau de circulation 63a du four. De ce fait, la chambre 1 la et le four 21a ont la même pression.
Comme représenté sur la Fig. 4c, la vanne inverseuse 64a du tuyau de circulation 63a du four est verrouillée de façon que la chambre 1 la et le four 21a soient hermétiquement fermés. Ensuite, une nouvelle quantité du gaz inerte est 15 introduite dans la chambre 1 la via le tuyau d'alimentation 6la en gaz de façon que la chambre Ila ait une pression supérieure à celle du four 21a, ce qui crée une contrepression dans le four 2la en raison de la différence de pression entre la chambre 11 a et le four 21 a.
A condition que la contrepression créée dans le four 21a soit 20 entretenue, comme représenté sur la Fig. 4d, le four 21a est chauffé en continu par la bobine d'induction 24a à haute fréquence afin de former l'alliage d'uranium en fusion à une température donnée. Ensuite, la tige coulissante 41a descend de façon que la fente 23a du four 21a s'approche tout près du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement tournant uniformément à grande vitesse.
Après que la fente 23a s'est approchée tout près du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a, la vanne d'injection 72a de gaz est déverrouillée pour que le gaz inerte soit injecté dans le four 21a via le tuyau d'injection 71a de gaz et le tuyau de circulation 63a du four. De ce fait, l'alliage d'uranium en fusion est injecté à une pression uniforme depuis le four 21a vers le pourtour extérieur du 30 cylindre de refroidissement 3 la.
Lorsque l'alliage d'uranium en fusion est injecté sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a depuis le four 21 a situé près du cylindre de refroidissement 31a, l'alliage d'uranium en fusion est injecté et simultanément coulé sous la forme d'une feuille via la fente 23a. La feuille est placée sur le pourtour 35 extérieur du cylindre de refroidissement 3la et tourne en accompagnant la rotation du cylindre de refroidissement 31a, en étant de ce fait rapidement refroidie pour former de petits grains cristallins. La feuille d'uranium à petits grains cristallins ainsi obtenue est séparée du cylindre de refroidissement 31a par la lame 81a et est guidée et transportée sur le bloc de guidage 82a.
Comme représenté sur la Fig. 4e, l'alliage d'uranium en fusion, injecté et coulé sous la forme de feuille via la fente 23a de l'injecteur 22a, puis placée sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 31 a, tourne du fait de la rotation du cylindre de refroidissement 3 la en se refroidissant donc rapidement.
Comme l'alliage d'uranium en fusion est injecté à la pression 10 uniforme sur le cylindre de refroidissement 3 la via la fente 23a, la feuille d'uranium d'épaisseur uniforme est produite en continu. Par ailleurs, comme la feuille vient au contact du cylindre de refroidissement 31 a et se refroidit rapidement, on obtient une feuille d'uranium très pure et de grande qualité comportant de petits grains cristallins, présentant une orientation irrégulière des cristaux et possédant d'excellentes 15 caractéristiques mécaniques.
Comme représenté sur la Fig. 4f, lorsqu'un utilisateur fait tourner la vis d'avance 92a, le bloc de guidage 93a se déplace le long du rail de guidage 91a en déplaçant de ce fait horizontalement le four 21a au-dessus du cylindre de refroidissement 23a. Ainsi, on règle correctement l'angle d'injection de l'alliage 20 d'uranium en fusion depuis le four 21a sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement 3 la via la fente 23a.
On va maintenant décrire en détail deux exemples du procédé de fabrication de la feuille d'uranium selon la deuxième forme de réalisation de la présente invention.
<Exemple 1>
500g d'uranium sont introduits dans le four d'un diamètre de 50 mm, en quartz, et un vide est créé à l'intérieur de la chambre sous l'action de la pompe d'aspiration.
Lorsque le degré de vide dans la chambre atteint 10-5 torr, le four est 30 chauffé par la bobine à induction à faute fréquence. Avant la fusion de l'uranium, le vide dans la chambre est cassé et le gaz inerte très pur est injecté dans la chambre jusqu'à ce que la pression dans la chambre et le four atteigne 600 torr.
A ce stade, pour empêcher l'uranium en fusion de s'échapper par la fente d'une longueur de 45 mm et d'une largeur de 0,6 mm, le four est 35 hermétiquement fermé et une nouvelle quantité du gaz inerte est injectée dans la chambre de façon que la pression de la chambre atteigne 650 torr, ainsi une contrepression est générée dans le four en raison de la différence de pression entre le four et la chambre, à savoir 50 torr.
Lorsque la température de l'uranium en fusion dans le four, mesurée 5 par un thermocouple, atteint 1300'C, le four s'abaisse sous l'action du vérin hydraulique situé au-dessus de la chambre de façon que la distance entre l'injecteur et le cylindre de refroidissement soit de 0,5 mm. En même temps, l'uranium en fusion est déversé à une pression de 0,5 kg/cm2 du four sur la surface extérieure du cylindre de refroidissement qui tourne à une vitesse élevée de 800 tours/min se transformant 10 de ce fait en une feuille d'uranium uniforme et continue d'une longueur de 45 mm.
La feuille d'uranium formée par injection via la fente vient au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, en se refroidissant donc rapidement de telle sorte que de petits grains cristallins d'uranium à orientation irrégulière se forment à la température ambiante. Ainsi, le procédé selon la présente 15 invention ne nécessite pas de traitement thermique dans lequel l'uranium serait maintenu à une température de 800'C puis soumis à une trempe pour obtenir de petits grains cristallins d'uranium, comme on le fait dans la pratique classique pour fabriquer une feuille d'uranium par laminage à chaud.
La feuille ci-dessus est recueillie dans le bac collecteur situé près de 20 la chambre. L'épaisseur appropriée de la feuille obtenue est comprise entre 100 gim et 1tm. Le taux de restauration de la feuille présentant l'épaisseur appropriée est supérieur à 99%.
En référence aux figures 5 et 6 qui représentent respectivement une photographie prise au microscope électronique à balayage et un graphique obtenu par 25 analyse cristallographique par diffraction, on va maintenant décrire la feuille d'uranium réalisée.
Comme représenté sur les figures 5 et 6, la feuille d'uranium fabriquée possède une phase ox-U. La feuille d'uranium comporte de petits grains cristallins uniformes mesurant approximativement moins de 10 ptm, et son 30 orientation cristalline est irrégulière.
La surface de la feuille d'uranium fabriquée ne comporte pas d'impuretés telles qu'une substance oxydée ni de cavités.
<Exemple 2>
On va maintenant décrire la fabrication d'une feuille en alliage 35 d'uranium contenant U-Mo (7% en poids). 1 kg d'alliage d'uranium est introduit dans le four d'un diamètre de 75 mm, en quartz, et un vide est créé dans la chambre sous l'action de la pompe d'aspiration.
Lorsque le degré de vide dans la chambre atteint 10-5 torr, le four est chauffé par la bobine d'induction à haute fréquence. Avant la fusion de l'alliage 5 d'uranium, le vide dans la chambre est cassé et le gaz inerte très pur est injecté dans la chambre jusqu'à ce que la pression de la chambre et du four atteigne 600 torr.
A ce stade, pour empêcher l'alliage d'uranium en fusion de s'échapper par la fente d'une longueur de 70 mm et d'une largeur de 0,3 mm, le four est hermétiquement fermé et une nouvelle quantité du gaz inerte est injectée dans la 10 chambre de façon que la pression de la chambre atteigne 700 torr. Ainsi une contrepression est créée dans le four en raison de la différence de pression entre le four et la chambre, à savoir 100 torr.
Lorsque la température de l'alliage d'uranium en fusion dans le four, mesurée par le thermocouple, atteint 1350'C, le four s'abaisse sous l'action du vérin 15 hydraulique situé au-dessus de la chambre de façon que la distance entre la fente et le cylindre de refroidissement soit de 0,8 mm. En même temps, le gaz inerte est injecté dans le four de façon que l'alliage d'uranium en fusion soit déversé à une pression de 1,0 kg/cm2 depuis four sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement qui tourne à une vitesse élevée de 500 tours/min, se transformant de ce fait en une feuille 20 d'uranium uniforme et continue d'une largeur de 70 mm.
La feuille d'uranium formée par injection via la fente vient au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement, en se refroidissant donc rapidement de telle sorte que de petits grains cristallins d'uranium à phase isotrope y-U se forment à la température ambiante. Ainsi, le procédé selon la présente 25 invention ne nécessite pas de traitement thermique, dans lequel l'uranium serait maintenu à une température de 800'C puis subirait une trempe, comme on le fait dans la technique antérieure pour produire une feuille d'uranium par laminage à chaud.
La feuille ci-dessus est recueillie dans le bac collecteur situé près de 30 la chambre. L'épaisseur appropriée de la feuille réalisée est comprise entre 200 1tm et 300 gm. Le taux de restauration de la feuille présentant l'épaisseur appropriée est supérieur à 99%.
En référence aux figures 7 et 8 qui représentent respectivement une photographie prise au microscope électronique à balayage et un graphique obtenu par analyse cristallographique par diffraction, on va maintenant décrire la feuille d'alliage d'uranium réalisée.
Comme représenté sur les figures 7 et 8, la feuille d'alliage d'uranium réalisée contenant U-Mo (7% en poids) a la phase y-U. La feuille d'alliage d'uranium contient de petits grains cristallins uniformes mesurant environ moins de 10 tm.
La feuille d'alliage d'uranium fabriquée contenant U-Mo (7% en poids) ne contient pas dans sa surface d'impuretés telles qu'une substance oxydée ni des cavités.
Ainsi qu'il ressort de la description qui précède, la présente invention 10 réalise un procédé et un dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium à petites particules, ainsi qu'une feuille d'uranium ainsi fabriquée.
Le procédé pour fabriquer la feuille d'uranium selon la présente invention ne nécessite pas de fusion sous vide pour former un lingot de métal contenant de l'uranium à basse ou haute teneur, un laminage à chaud répété plusieurs 15 fois pour obtenir une feuille mince, un lavage et un séchage pour éliminer les impuretés telles que les substances oxydées dans la surface, un traitement thermique pour obtenir de petits grains cristallins isotropes, ce qui constitue une simplification en comparaison du procédé de fabrication de feuille selon la technique antérieure.
La feuille selon la présente invention est fabriquée par fusion 20 d'uranium ou d'alliage d'uranium et refroidissement rapide de l'uranium ou de l'alliage d'uranium en fusion. Ainsi, il est possible de fabriquer facilement la feuille en uranium, qui est rarement laminé.
En comparaison du procédé de laminage à chaud selon la technique antérieure qui nécessite beaucoup de temps pour répéter plusieurs fois le processus 25 afin d'ajuster le lingot d'uranium produit, le procédé selon la présente invention produit une grande quantité de feuille en quelques minutes par refroidissement rapide de l'uranium ou de l'alliage d'uranium en fusion, ce qui améliore donc le rendement.
Le procédé selon la présente invention accroît le taux de restauration de l'uranium ou d'alliage d'uranium à plus de 99% et produit plusieurs kilos de feuille 30 en quelques minutes, ce qui assure un taux de restauration maximal de l'uranium ou de l'alliage d'uranium et une rentabilité économique.
En comparaison de la feuille fabriquée par le procédé classique de laminage à chaud, la feuille selon la présente invention, fabriquée uniquement par refroidissement de l'uranium ou de l'alliage d'uranium en fusion, ne crée pas de contraintes résiduelles, et ne risque donc pas de se déformer ni d'être endommagée du fait des cycles thermiques pendant le procédé de fabrication ou d'irradiation.
La feuille selon la présente invention contient de petits grains cristallins uniformes à orientation irrégulière, elle a donc globalement une structure isotrope et elle gonfle moins pendant l'irradiation.
La feuille selon la présente invention a une phase y-U isotrope métastable à la température ambiante, et elle est donc utilisée dans des réacteurs de recherche comme combustible nucléaire, lequel contient de petites cavités produites par fission nucléaire, et se déplaçant de manière stable dans les réacteurs.
Claims (18)
1. Procédé de fabrication d'une feuille d'uranium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: (a) charger un alliage d'uranium dans un four (21 a) pourvu d'un injecteur (22a) dans le fond, et chauffer le four (21a) sous vide; (b) casser le vide dans une chambre (1 la) avant la fusion de l'alliage d'uranium et remplir la chambre (1 la) et le four (21 a) avec un gaz inerte jusqu'à ce que la chambre (1 la) et le four (2 la) atteignent des pressions données; (c) fermer hermétiquement le four (21a) après le remplissage complet de la chambre (1 la) et du four (21 a) par le gaz inerte, et injecter une quantité supplémentaire de gaz inerte dans la chambre (1 la) de façon que la chambre (1 a) se trouve à une pression supérieure à celle du four (21 a) pour générer une contrepression dans le four (21a); (d) chauffer en continu l'alliage d'uranium pendant le maintien de la contrepression afin de former un alliage d'uranium entièrement fondu à une température donnée, et abaisser le four (21 a) de façon qu'une fente (23 a) s'approche du pourtour extérieur d'un cylindre de refroidissement (3 la) tournant à une vitesse donnée; (e) injecter un gaz inerte dans le four (21a) de façon que la contrepression dans le four (21 a) soit cassée après que la fente (23a) s'est approchée du cylindre de refroidissement (3 la), et déverser l'alliage d'uranium en fusion sur le pourtour extérieur du cylindre de refroidissement à une pression uniforme via la fente (23a) de façon à couler l'alliage d'uranium en fusion sous la forme d'une feuille 25 via la fente (23a); (f) faire tourner le cylindre de refroidissement (31a) et la feuille sur celui-ci de façon que la feuille se refroidisse rapidement après qu'une face de la feuille formée avec l'alliage d'uranium en fusion déversé via la fente (23a) est venue au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement (3 la); et (g) acheminer la feuille refroidie et solidifiée jusque dans un bac collecteur (83a) situé près du cylindre de refroidissement (3 la).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'uranium contient de l'uranium et trois éléments [U-Q-X-Y], lesdits éléments Q, X et Y étant des éléments différents choisis dans le groupe comprenant AI, Fe, Ni, Si, Cr, Zr, Mo et Nb, et en ce que l'élément Q est présent à raison de 0 à 10% en poids, l'élément X est présent à raison de 0 à 1% en poids et l'élément Y est présent à raison de 0 à 1% en poids.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un degré de vide dans la chambre (1 la) lors de l'étape (a) est compris entre 10-3 et 10-5 torr, une pression dans la chambre (1 la) lors de l'étape (b) est de 600 torr et une pression 10 dans la chambre (1 la) lors de l'étape (c) est de 700 torr, et en ce que, lors des étapes (d) et (e), une température de l'alliage d'uranium en fusion est comprise entre 1150 et 1400'C, la largeur de la fente (23a) est comprise entre 0,3 et 1,0 mm, une pression d'expulsion de l'alliage d'uranium en fusion via la fente (23a) de l'injecteur (22a) est comprise entre 0,2 et 2,5 kg/cm2, une 15 distance entre l'injecteur (22a) et le cylindre de refroidissement (3 la) est comprise entre 0,4 et 1,0 mm et une vitesse de rotation du cylindre de refroidissement (3 la) est comprise entre 200 et 1200 tours/min.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 avant l'étape (a), il comprend en outre l'étape (a') consistant à abaisser le four (21a) de façon que la fente (23a) vienne au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement (31a), ladite position de la fente (23a) étant donnée comme point zéro, et lever le four (21 a) audessus du point zéro de façon que la fente (23 a) se trouve près du cylindre de refroidissement (31 a), ladite position de 25 la fente (23a) servant de position proximale prédéterminée.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une différence de pression entre le four (21a) et la chambre (1 la) lors de l'étape (c) est comprise entre 30 et 300 torr. 30 i
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un degré de vide dans la chambre (1 la) lors de l'étape (a) est compris entre 10-3 et 10-5 torr.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une température de l'alliage d'uranium en fusion est comprise entre 1150 et 1400'C.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une largeur de la fente (23a) est comprise entre 0,3 et 1,0 mm.
9. Procédé selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce qu'une pression d'expulsion de l'alliage d'uranium en fusion via la fente (23a) est comprise entre 0,2 et 2,5 kg/cm2.
1
10. Procédé selon la revendication 1, | caractérisé en ce qu'une distance entre la fente (23a) et le cylindre de refroidissement (31 a) est comprise entre 0,3 et 1,0 mm.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une vitesse de rotation du cylindre de refroidissement (3 la) est comprise entre 200 et 1200 tours/min. 20
12. Feuille d'uranium fabriquée à l'aide du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille a de petits grains cristallins mesurant moins de 10 Utm et a une orientation cristalline irrégulière. 25
13. Dispositif pour fabriquer une feuille d'uranium, comprenant: une installation de vide (1 Oa) comportant: une chambre (1 ia) hermétiquement fermée; une pompe d'aspiration (12a) installée à l'extérieur de la 30 chambre (11 a); et un tuyau d'aspiration (1 3a) pour relier la chambre (1 ia) et la pompe d'aspiration (12a), ladite installation de vide (lOa) servant à créer un état de vide dans la chambre (1 la); une installation de fusion et de déversement (20a) comportant: 35 un four (21a) installé dans la chambre (1 la); un injecteur (22a) faisant corps avec le fond du four (21 a); une fente (23a) formée à une extrémité de l'injecteur (22a); et une bobine d'induction (24a) à haute fréquence enroulée autour d'une surface extérieure du four (21 a); une installation de refroidissement par contact (30a) comportant un cylindre de refroidissement (31 a) disposé sous la fente (23a) à l'intérieur de la chambre (1 la) et tournant à une vitesse donnée de façon qu'une face de la feuille en alliage d'uranium en fusion déversé via la fente (23a) vienne au contact du pourtour 10 extérieur du cylindre de refroidissement (31 a); un dispositif de déplacement (40a) pour lever et abaisser le four (2 la) de façon que la fente (23a) soit près du cylindre de refroidissement (3 la); un dispositif de fermeture (50a) situé entre le dispositif de déplacement (40a) et le four (21a) pour fermer hermétiquement et fixer le 15 four (21a); un dispositif générateur de contrepression (60a), comportant: un tuyau d'alimentation (61a) en gaz relié à la chambre (1 la) et pourvu d'une vanne d'alimentation (62a) en gaz; et un tuyau de circulation (63a) du four relié à la chambre 20 (1 la) et au four (2 la) par l'intermédiaire du dispositif de fermeture (50a) et pourvu d'une vanne inverseuse (64a) ; et un dispositif d'injection (70a) comportant un tuyau d'injection (71a) de gaz constituant une ramification du tuyau de circulation (63a) du four et pourvu d'une vanne d'injection (72a) de gaz. 25
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (40a) comporte: une tige coulissante (41 a) insérée dans la chambre (1 la); et 30 un vérin hydraulique (42a) fixé à une extrémité de la tige coulissante (41a);
15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le four (21a) et l'injecteur (22a) sont en quartz transparent, et une fenêtre (14a) est formée à travers la surface de la chambre (1 la) de manière à correspondre au four (21 a).
16. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif collecteur (80a) comportant: une lame (81 a) en Téflon venant au contact du pourtour extérieur du cylindre de refroidissement (31 a); une plaque de guidage (82a) servant à supporter la lame (81a) ; et un bac collecteur (83a) situé près de la plaque de guidage (82a).
17. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande (90a) d'angle d'injection comportant: un rail de guidage (91a) placé entre le dispositif de fermeture (50a) et la tige coulissante (41a), afin de déplacer horizontalement le 20 dispositif de fermeture (50a), et pourvu d'une vis d'avance (92a) ; et un bloc de guidage (93a) situé sous le rail de guidage (91a) et se déplaçant du fait de la rotation de la vis d'avance (92a).
18. Dispositif selon la revendication 14, 25 caractérisé en ce que le dispositif de déplacement (40a) comporte en outre: un arbre rotatif en spirale (44a) relié de manière rotative à la plaque de fixation (43a) de façon que la tige coulissante (41a) se déplace avec précision; une roue (45a) à vis sans fin en prise avec l'arbre rotatif en spirale (44a) ; et une manivelle (46a) installée d'un côté de la roue (45a) à vis sans fin pour faire tourner la roue (45a) à vis sans fin.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4154283A (en) * | 1975-02-24 | 1979-05-15 | Allied Chemical Corporation | Production of improved metal alloy filaments |
| JPS55139151A (en) * | 1979-04-17 | 1980-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing apparatus of metal thin belt |
| JPS58128252A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-07-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 金属加工方法および金属フイルム製造装置 |
| DE3220332A1 (de) * | 1982-05-28 | 1983-12-01 | Hitachi Metals, Ltd., Tokyo | Verfahren zur herstellung eines legierungsmaterials |
| JPS63309360A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 超合金薄帯板の製造方法 |
| JPH0234257A (ja) * | 1988-07-21 | 1990-02-05 | Hitachi Metals Ltd | 炉内圧力制御方法 |
| JPH05212507A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-08-24 | Nippon Steel Corp | 真空鋳造装置 |
| EP1203832A2 (fr) * | 2000-10-31 | 2002-05-08 | Korea Atomic Energy Research Institute | Procédé de fabrication d'un ruban en uranium à grains fins solidifié rapidement par un cylindre refroidisseur et appareil de fabrication |
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Patent Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| US4154283A (en) * | 1975-02-24 | 1979-05-15 | Allied Chemical Corporation | Production of improved metal alloy filaments |
| JPS55139151A (en) * | 1979-04-17 | 1980-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing apparatus of metal thin belt |
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| DE3220332A1 (de) * | 1982-05-28 | 1983-12-01 | Hitachi Metals, Ltd., Tokyo | Verfahren zur herstellung eines legierungsmaterials |
| JPS63309360A (ja) * | 1987-06-08 | 1988-12-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 超合金薄帯板の製造方法 |
| JPH0234257A (ja) * | 1988-07-21 | 1990-02-05 | Hitachi Metals Ltd | 炉内圧力制御方法 |
| JPH05212507A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-08-24 | Nippon Steel Corp | 真空鋳造装置 |
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Non-Patent Citations (5)
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 006 (M - 050) 16 January 1981 (1981-01-16) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 240 (M - 251) 25 October 1983 (1983-10-25) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 148 (M - 812) 11 April 1989 (1989-04-11) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 186 (M - 0962) 16 April 1990 (1990-04-16) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 651 (M - 1519) 3 December 1993 (1993-12-03) * |
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