FR3072378B1 - DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES Download PDF

Info

Publication number
FR3072378B1
FR3072378B1 FR1759566A FR1759566A FR3072378B1 FR 3072378 B1 FR3072378 B1 FR 3072378B1 FR 1759566 A FR1759566 A FR 1759566A FR 1759566 A FR1759566 A FR 1759566A FR 3072378 B1 FR3072378 B1 FR 3072378B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
powders
grinding
suspension
liquefied gas
molds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
FR1759566A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3072378A1 (en
Inventor
Stephane Vaudez
Meryl Brothier
Anne Charlotte Robisson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1759566A priority Critical patent/FR3072378B1/en
Priority to PCT/FR2018/052506 priority patent/WO2019073170A1/en
Priority to JP2020520638A priority patent/JP7142690B2/en
Priority to DE112018004502.1T priority patent/DE112018004502T5/en
Publication of FR3072378A1 publication Critical patent/FR3072378A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3072378B1 publication Critical patent/FR3072378B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/04Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container
    • B02C17/08Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container with containers performing a planetary movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06Jet mills
    • B02C19/065Jet mills of the opposed-jet type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B02C19/186Use of cold or heat for disintegrating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625Wet mixtures
    • C04B35/6263Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625Wet mixtures
    • C04B35/6264Mixing media, e.g. organic solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5409Particle size related information expressed by specific surface values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6027Slip casting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562Heating rate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6565Cooling rate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567Treatment time
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/60Production of ceramic materials or ceramic elements, e.g. substitution of clay or shale by alternative raw materials, e.g. ashes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

L'objet principal de l'invention est un dispositif de fabrication de pièces en céramique (PC) obtenues à partir de poudres (P), caractérisé en ce qu'il comporte : un dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres (P); un dispositif de mélange et de broyage cryogénique (1) des poudres (P) ; optionnellement, un dispositif de vidange et de coulée (2) pour l'introduction et le remplissage de la suspension dans un ou des moules de mise en forme ; un dispositif de mise en forme par pressage uniaxial (3) du mélange après volatilisation du gaz liquéfié ; optionnellement, un dispositif de mise en forme (4) de la suspension comprenant des moules poreux permettant l'évacuation du gaz liquéfié (GL) au travers des pores et un dispositif de mise sous dépression (5) et/ou d'échauffement des faces extérieures des moules pour favoriser le retrait du liquide constitutif de la suspension ; un dispositif de frittage (6).The main object of the invention is a device for manufacturing ceramic parts (PC) obtained from powders (P), characterized in that it comprises: a device for feeding and introducing powders (P ); a device for mixing and cryogenic grinding (1) of the powders (P); optionally, a draining and pouring device (2) for introducing and filling the suspension into one or more shaping molds; a device for shaping by uniaxial pressing (3) of the mixture after volatilization of the liquefied gas; optionally, a device for shaping (4) the suspension comprising porous molds allowing the evacuation of the liquefied gas (GL) through the pores and a device for putting under a vacuum (5) and / or heating the faces external molds to promote the withdrawal of the liquid constituent of the suspension; a sintering device (6).

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PIÈCES EN CÉRAMIQUE PAR VOIEDEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC PIECES BY WAY

CRYOGÉNIQUECRYOGENIC

DESCRIPTIONDESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication de pièces en céramique dense, obtenues à partir de poudres de l'élément ou des éléments d'intérêt à mettre en œuvre sous forme de pièces.The present invention relates to the field of the manufacture of dense ceramic parts, obtained from powders of the element or elements of interest to be implemented in the form of parts.

Plus particulièrement, l'invention concerne la mise en œuvre de ces poudres pour réaliser des pièces en céramique à propriétés spécifiées en s'appuyant notamment sur les trois étapes suivantes : préparation d'une suspension à partir d'un mélange et d'un broyage de gaz liquéfié et de poudres ; mise en forme par pressage de la poudre issue de la suspension ou moulage de pièces issues de la suspension ; densification par frittage des pièces issues de la mise en forme par traitement thermique adapté.More particularly, the invention relates to the use of these powders for producing ceramic parts with specified properties, based in particular on the following three stages: preparation of a suspension from mixing and grinding liquefied gas and powders; shaping by pressing of the powder resulting from the suspension or molding of parts resulting from the suspension; densification by sintering of the parts resulting from the shaping by adapted heat treatment.

De manière privilégiée, elle s'applique à des poudres de forte densité et/ou cohésives, telles que par exemple les poudres d'actinides comprenant notamment des poudres d'oxydes d'uranium (U02) et/ou des poudres d'oxydes de plutonium (Pu02). Aussi, l'invention trouve préférentiellement son application pour la fabrication de pièces en céramique nucléaires, à savoir la fabrication de combustible nucléaire, notamment des pastilles de combustible nucléaire. L'invention propose ainsi un dispositif de fabrication de pièces en céramique par voie cryogénique, ainsi qu'un procédé de fabrication associé.In a preferred manner, it applies to powders of high density and / or cohesive, such as, for example, actinide powders comprising in particular uranium oxide powders (UO 2) and / or powders of oxides of plutonium (PuO 2). Also, the invention is preferably used for the manufacture of nuclear ceramic parts, namely the manufacture of nuclear fuel, including nuclear fuel pellets. The invention thus proposes a device for manufacturing ceramic parts by cryogenic means, as well as an associated manufacturing method.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART

Du fait de leurs différents modes d'élaboration, les poudres d'actinides, comme les poudres d'oxydes d'uranium (U02) et les poudres d'oxydes de plutonium (Pu02), présentent des caractéristiques et des comportements différents au mélange et au broyage ; et d'une manière plus générale d'un point de vue rhéologique.Due to their different production methods, actinide powders, such as uranium oxide powders (UO 2) and plutonium oxide powders (PuO 2), have different characteristics and behavior in the mixture and grinding; and in a more general way from a rheological point of view.

Ainsi, le combustible fabriqué à partir d'une poudre d'oxyde d'uranium associée à l'oxyde de plutonium dans le procédé dit MIMAS, tel que décrit dans la publication « MOx Fuel Fabrication and in-reactor performance », D. Haas, M.Lippens, Proc, of the Internat. Conférence on Future Nuclear Systems, Global 97, peut conduire ponctuellement à des pastilles présentant une inaptitude à la dissolution nitrique nécessaire au retraitement du combustible. Ce comportement s'explique par une mauvaise homogénéité de répartition du plutonium dans le mélange mère broyé en jarre à boulets caractérisée par la présence d'îlots riches en plutonium de tailles trop importantes pour être résorbés par diffusion lors du frittage. Ces zones plutonifères de concentration potentiellement supérieure à 45% sont définitivement insolubles. Cette difficulté pour un broyage en voie sèche serait limitée, voire supprimée, avec la mise en œuvre d'un broyage en voie liquide.Thus, the fuel manufactured from a uranium oxide powder associated with plutonium oxide in the so-called MIMAS process, as described in the publication "MOx Fuel Fabrication and in-reactor performance", D. Haas , M.Lippens, Proc, of the Internat. Conference on Future Nuclear Systems, Global 97, may lead punctually to pellets with an inability to nitrate dissolution necessary for the reprocessing of the fuel. This behavior is explained by a poor homogeneity of plutonium distribution in the milled ball jar mixture characterized by the presence of islands rich in plutonium size too large to be resorbed by diffusion during sintering. These plutonium zones with a concentration potentially greater than 45% are definitely insoluble. This difficulty for grinding in the dry process would be limited, or even eliminated, with the implementation of grinding in a liquid process.

En effet, le broyage par voie humide est une méthode de broyage couramment employée dans le monde industriel (hors nucléaire), en raison de sa grande efficacité et de sa plus faible consommation énergétique. Dans la littérature, d'une manière générale, la principale conclusion qui se dégage est la suivante : le broyage en milieu liquide est plus efficace que le broyage à sec, cependant l'interprétation des phénomènes engendrés reste difficile. Pour Padden et Reed, dans « American Ceramic Society Bulletin », SA. Padden, JS. Reed, 1993, le broyage en milieu humide est plus efficace d'un point de vue énergétique car les impacts ne sont pas amortis. Pour El-Shall, dans « Physico-Chemical Aspects of Grinding : a Review of Use of Additives », Powder Technology, Volume 38, juillet 1984, pages 275-293, l'efficacité de la voie liquide provient du mode de transport du matériau à travers le broyeur, dépendant des propriétés physiques de la pulpe ou poudre, de son état de dispersion et de sa densité.Indeed, wet grinding is a grinding method commonly used in the industrial world (excluding nuclear), because of its high efficiency and lower energy consumption. In the literature, in general, the main conclusion that emerges is the following: grinding in a liquid medium is more effective than dry grinding, however the interpretation of the generated phenomena remains difficult. For Padden and Reed, in American Ceramic Society Bulletin, SA. Padden, JS. Reed, 1993, wet milling is more energy efficient because impacts are not amortized. For El-Shall, in "Physico-Chemical Aspects of Grinding: A Review of Use of Additives," Powder Technology, Volume 38, July 1984, pp. 275-293, the effectiveness of the liquid pathway stems from the mode of transport of the material. through the mill, depending on the physical properties of the pulp or powder, its state of dispersion and its density.

La fabrication de pièces en céramique passe classiquement par le broyage en phase liquide (aqueux), puis mise en forme de la barbotine, c'est-à-dire une suspension aqueuse de différentes matières minérales, pour des applications industrielles comme celles liées par exemple à l'élaboration de matériel pour les arts de la table ou les produits sanitaires. Ce procédé ancestral est robuste industriellement mais induit plusieurs inconvénients comme par exemple le séchage lent des pièces et conséquemment un démoulage différé ou la courte durée de vie des moules. De nombreuses déclinaisons de ce type de procédé sont à noter, comme par exemple décrit dans les demandes GB 1170 277 A, CN 105601279 A, EP 0 191 409 Al, WO 2005/012205 A2 ou encore WO 96/06811 Al. A noter que des adaptations de ce procédé ont été proposées, notamment pour limiter les temps de démoulage. Un moulage par usage de haute pression peut donc être noté pour cet objectif, comme par exemple décrit dans EP 1575 745 Al, US 5,427,722 A ou EP 0 463 179 Al.The manufacture of ceramic parts is conventionally carried out by grinding in the liquid phase (aqueous), then shaping of the slip, that is to say an aqueous suspension of different mineral materials, for industrial applications such as those linked for example in the development of tableware or sanitary products. This ancestral process is industrially robust but induces several disadvantages such as slow drying of the parts and consequently delayed release or the short life of the molds. Numerous variations of this type of process are to be noted, as for example described in the applications GB 1170 277 A, CN 105601279 A, EP 0 191 409 A1, WO 2005/012205 A2 or WO 96/06811 A1. adaptations of this process have been proposed, in particular to limit the demolding times. High pressure molding can therefore be noted for this purpose, as for example described in EP 1575 745 A1, US 5,427,722 A or EP 0 463 179 A1.

Dans le cadre de la fabrication de céramiques comme les combustibles nucléaires, il est classiquement mis en oeuvre des broyeurs à boulets pour co-broyer à sec des poudres d'oxydes d'uranium et de plutonium. Des documents comme la monographie « Process engineering of size réduction : bail milling », Austin L.G. et al., AIME, 1984 ou les brevets GB 189626501 A, US 6,473,336 A, US 2,235,985 A et US 2,041,287 A décrivent plusieurs versions de ces broyeurs à boulets pouvant être utilisés pour ce type d'application. Le broyage en phase liquide n'est pas mis classiquement en œuvre du fait de l'introduction de risques et de contraintes souvent rédhibitoires dans l'industrie nucléaire, tels que risque de criticités, radiolyses, génération d'effluents aqueux contaminés.In the context of the manufacture of ceramics, such as nuclear fuels, ball mills are conventionally used to co-dry pulverize oxides of uranium and plutonium oxides. Documents such as the "Process engineering of size reduction: lease milling" monograph, Austin LG et al., AIME, 1984 or GB 189626501A, US 6,473,336A, US 2,235,985A and US 2,041,287A describe several versions of these mills. balls that can be used for this type of application. The grinding in the liquid phase is not carried out conventionally because of the introduction of risks and constraints often unacceptable in the nuclear industry, such as risk of criticalities, radiolysis, generation of contaminated aqueous effluents.

La coulée sous pression pour obtenir des pièces crues (avant densification thermique par frittage) est par ailleurs décrite dans certaines publications comme « Organismes pour la production de matériel sanitaire à cycle rapide », M. Vouillemet et coll., Interceram, vol. 39, n°l, 1990, pages 17-23. A noter que des équipements de coulée sous pression du commerce et la technologie pour élaborer des moules poreux pour ces usages sont disponibles auprès de nombreux industriels comme par exemple NETZCH Inc.Pressure casting to obtain green parts (before thermal densification by sintering) is also described in some publications as "Organizations for the Production of Rapid Cycle Sanitary Equipment", M. Vouillemet et al., Interceram, Vol. 39, No. 1, 1990, pages 17-23. It should be noted that commercially available die casting equipment and the technology for developing porous molds for these uses are available from many manufacturers such as NETZCH Inc.

Que ces procédés d'élaboration de céramiques par coulage soient réalisés sous pression ou non, ils reposent sur la formulation de barbotine à base de solution aqueuse et d'additifs de types stabilisants, dispersants, agents rhéologiques ou floculant selon les besoins. Dans tous les cas ces constituants, eau et/ou additifs, sont préjudiciables pour des utilisations spécifiques comme celles liées à l'élaboration de combustibles nucléaires puisque ces composés entraînent la génération de déchets/effluents contaminés difficiles à traiter et/ou des risques d'explosion par radiolyse, voire même des risques de types accidents de criticité.Whether these processes for producing ceramics by casting are carried out under pressure or not, they are based on the aqueous solution-based slip formulation and additives of stabilizing, dispersing, rheological or flocculant type as required. In all cases these constituents, water and / or additives, are detrimental for specific uses such as those related to the development of nuclear fuels since these compounds cause the generation of contaminated waste / effluents difficult to treat and / or risks of explosion by radiolysis, or even risks of types of criticality accidents.

Les solutions précédentes de l'art antérieur ne sont donc pas aisément applicables pour l'élaboration de céramiques spécifiques comme par exemple celles constitutives des combustibles nucléaires. A noter que certaines solutions prévoyant une barbotine composée d'un liquide organique ne permettent pas de répondre à la problématique de traitement des effluents liquides et/ou la maîtrise du risque de radiolyse.Previous solutions of the prior art are therefore not easily applicable for the development of specific ceramics such as for example those that constitute nuclear fuels. It should be noted that certain solutions providing a slurry composed of an organic liquid do not make it possible to respond to the problem of treating liquid effluents and / or controlling the risk of radiolysis.

De plus, certains procédés ou dispositifs de l'art antérieur mettant en oeuvre non pas des solutions aqueuses ni même de liquides organiques mais d'une manière plus innovante des gaz liquéfiés. Ces dernières solutions ne sont pas plus opérantes pour les objectifs à remplir par la présente invention. En effet, par exemple, les procédés du type de ceux décrits dans GB 1 508 941 A, EP 1 405 927 Al ou EP 2 535 114 Al mettent en oeuvre des quantités de gaz liquéfié trop important avec un risque non maîtrisé de montée en pression des appareils. Par ailleurs, ils n'intègrent pas des éléments permettant de les piloter afin d'en optimiser l'usage. Enfin, les pollutions induites par l'abrasion entre la poudre et les matériaux constitutifs des internes ne peuvent être négligées, ce qui peut être rédhibitoire pour certaines applications comme celle recherchées par la présente invention.In addition, certain methods or devices of the prior art using not aqueous solutions or even organic liquids but more innovatively liquefied gases. These latter solutions are no more effective for the purposes to be fulfilled by the present invention. Indeed, for example, the processes of the type of those described in GB 1 508 941 A, EP 1 405 927 A1 or EP 2 535 114 A1 implement quantities of liquefied gas too large with an uncontrolled risk of rise in pressure machines. Moreover, they do not include elements to control them in order to optimize their use. Finally, the pollution induced by abrasion between the powder and the constituent materials of the internal can not be neglected, which can be unacceptable for certain applications such as those sought by the present invention.

EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION

Il existe ainsi un besoin pour proposer un nouveau type de dispositif et de procédé de fabrication de pièces céramiques à propriétés spécifiées à partir de poudres du ou des éléments d'intérêt à mettre en oeuvre sous forme de pièces, notamment de poudres d'actinides.There is thus a need to propose a new type of device and method for manufacturing ceramic parts with specified properties from powders of the element or elements of interest to be used in the form of parts, in particular actinide powders.

En particulier, il existe un besoin pour pouvoir concomitamment : - élaborer une barbotine/suspension de poudres sans liquide générateur d'effluents liquides contaminés par la ou les poudres à mettre en oeuvre, - élaborer cette barbotine quelle que soit la granulométrie de la poudre ou des poudres constitutives de cette barbotine, - élaborer cette barbotine sans induire de pollution du produit final issu de cette barbotine du fait de l'emploi de gaz liquéfié inerte vis-à-vis des poudres à mettre en œuvre, - élaborer potentiellement une barbotine sans additifs de stabilisation risquant de polluer l'ébauche crue ou de subir une radiolyse pouvant générer des gaz inflammables/explosifs, - opérer l'évacuation du liquide très rapidement (i.e. pour permettre des cadences industrielles) sans endommager l'ébauche et sans éventuellement endommager le moule, - réaliser des pièces crues avant frittage d'une manière continue, ce qui est particulièrement non évident pour l'application combustibles nucléaires, l'opération de broyage des poudres étant actuellement réalisée en batch industriellement, et - globalement aboutir à des pièces denses répondant aux spécifications après frittage. L'invention a pour but de répondre au moins partiellement aux besoins mentionnés précédemment et à remédier aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur. L'invention a pour objet, selon l'un de ses aspects, un dispositif de fabrication de pièces en céramique obtenues à partir de poudres, notamment des pastilles de combustible nucléaire obtenues à partir de poudres d'actinides, caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres à mélanger et à broyer, - un dispositif de mélange et de broyage cryogénique des poudres comprenant une cuve calorifugée, dans laquelle les poudres et du gaz liquéfié sont introduits et mis directement en contact avec un ratio volumique entre le volume de gaz liquéfié et le volume total des poudres, soit le rapport du volume de gaz liquéfié sur le volume total de la suspension à mélanger et/ou broyer, compris entre 40 et 70 %, et éventuellement une soupape de décharge pour régler la pression du broyage de sorte à minimiser les pertes de gaz liquéfié, - optionellement, un dispositif de vidange et de coulée pour l'introduction et le remplissage de la suspension résultant du broyage dans un ou des moules de mise en forme, - un dispositif de mise en forme par pressage uniaxial du mélange après volatilisation du gaz liquéfié, comprenant une matrice de pressage et une presse de compaction, - optionnellement, en cas de coulage, un dispositif de mise en forme de la suspension comprenant des moules poreux permettant l'évacuation du gaz liquéfié au travers des pores et un dispositif de mise sous dépression, par rapport à la pression au sein des moules, et/ou d'échauffement des faces extérieures des moules pour favoriser le retrait du liquide constitutif de la suspension, cette vidange pouvant éventuellement être assistée par vibration pour favoriser si besoin la densification de l'ébauche crue de la pièce à fabriquer, - un dispositif de frittage des pièces moulées crues, notamment un four de frittage pouvant fonctionner à environ 1700°C sous atmosphère contrôlée.In particular, there is a need to be able to concomitantly: - develop a slurry / suspension of powders without liquid generating liquid effluents contaminated by the powder or powders to be used, - develop this slip whatever the particle size of the powder or powders constituting this slurry, - develop this slurry without inducing pollution of the final product from this slip due to the use of liquefied gas inert to the powders to be implemented, - potentially develop a slurry without stabilizing additives that may pollute the green draft or undergo radiolysis that can generate flammable / explosive gases, - perform the evacuation of the liquid very quickly (ie to allow industrial rates) without damaging the blank and without possibly damaging the mold, - make green parts before sintering in a continuous way, which is particularly not obvious for the nuclear fuel application, the operation of grinding powders being currently performed in batch industrially, and - overall result in dense parts meeting the specifications after sintering. The invention aims to at least partially meet the needs mentioned above and to overcome the disadvantages relating to the achievements of the prior art. The object of the invention is, according to one of its aspects, a device for producing ceramic parts obtained from powders, in particular nuclear fuel pellets obtained from actinide powders, characterized in that comprises: - a device for supplying and introducing powders for mixing and grinding, - a device for mixing and cryogenic grinding of powders comprising an insulated tank, in which the powders and liquefied gas are introduced and put directly into operation. contact with a volume ratio between the volume of liquefied gas and the total volume of the powders, ie the ratio of the volume of liquefied gas to the total volume of the suspension to be mixed and / or milled, between 40 and 70%, and possibly a relief valve for adjusting the grinding pressure so as to minimize losses of liquefied gas, - optionally, a draining and pouring device for the introduction and filling of the suspension resulting from the grinding in one or more shaping molds, - a shaping device by uniaxial pressing of the mixture after volatilization of the liquefied gas, comprising a pressing die and a compacting press, - optionally, in case casting apparatus, a suspension shaping device comprising porous molds for discharging the liquefied gas through the pores and a vacuum device, with respect to the pressure within the molds, and / or heating of the outer faces of the molds to promote the withdrawal of the liquid constituting the suspension, this drain possibly being assisted by vibration to promote if necessary the densification of the green blank of the workpiece, - a sintering device of the molded parts raw, including a sintering furnace that can operate at about 1700 ° C in a controlled atmosphere.

Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir des pièces en céramique à forte valeur ajoutée, notamment dépourvues de polluant, hydrophobes et sensibles à réchauffement.Thanks to the invention, it is possible to obtain ceramic parts with high added value, in particular free of pollutants, hydrophobic and sensitive to warming.

La présente invention s'appuie sur plusieurs étapes : mise en suspension dans un fluide cryogénique des poudres devant constituer l'ébauche crue de la pièce à fritter ; broyage de la suspension ; mise en forme par exemple par pressage ou coulage de la suspension ; en cas de coulage, évacuation du fluide cryogénique par aspiration/évaporation dirigée au travers du moule poreux et/ou réchauffement de la pièce ; densification par frittage.The present invention is based on several steps: suspending in a cryogenic fluid powders to form the green blank of the piece to be sintered; grinding of the suspension; shaping, for example by pressing or pouring the suspension; in case of casting, evacuation of the cryogenic fluid by aspiration / evaporation directed through the porous mold and / or heating of the part; densification by sintering.

De façon avantageuse, l'invention exploite ainsi plusieurs effets techniques pour permettre de répondre aux besoins précités. Plus précisément, il s'agit notamment de garantir la réalisation de pièces homogènes en termes de répartition des éléments constitutifs des pièces à fabriquer. Pour les combustibles MOx, une homogénéisation de la répartition U02/Pu02 à l'échelle du micron est souhaitable. De plus, au delà de ces spécifications « produit », il est nécessaire de prendre en compte les contraintes procédés, notamment gestion du risque criticité, gestion des effluents contaminés, gestion de la radiolyse, cadence, etc. La présente invention permet de répondre à ces attendus et exigences.Advantageously, the invention thus exploits several technical effects to meet the aforementioned needs. More specifically, it is in particular to ensure the production of homogeneous parts in terms of distribution of the constituent elements of the parts to be manufactured. For MOx fuels homogenization of the UO 2 / PuO 2 distribution at the micron scale is desirable. In addition, beyond these "product" specifications, it is necessary to take into account process constraints, including criticality risk management, contaminated effluent management, radiolysis management, cadence, etc. The present invention makes it possible to meet these expectations and requirements.

Parmi les effets techniques exploités avantageusement dans la présente invention, on peut notamment citer : le broyage en voie liquide cryogénique qui permet d'optimiser l'homogénéisation des constituants d'intérêt tout en minimisant le temps nécessaire pour y parvenir, et minimisant la pollution des poudres par rapport à un broyage en voie sèche, sachant que les fines particules en suspension restent séquestrées au sein de la suspension ce qui évite la dispersion de la matière et ce qui permet ainsi de limiter les risques de contamination et d'impact radiologique pour les opérateurs du procédé ; la rapide évaporation du fluide cryogénique constituant la suspension au vu de la température d'ébullition des gaz liquéfiés visés ; la possibilité de fluidiser et donc d'homogénéiser les mélanges de poudres d'actinides qui sont réputées peu coulables dans un procédé dit sec.Among the technical effects advantageously exploited in the present invention, mention may be made in particular of cryogenic liquid crushing which makes it possible to optimize the homogenization of the constituents of interest while minimizing the time necessary to achieve this, and minimizing the pollution of the constituents of interest. powders compared to grinding in the dry process, knowing that the fine particles in suspension remain sequestered within the suspension which avoids the dispersion of the material and which thus makes it possible to limit the risks of contamination and radiological impact for the process operators; the rapid evaporation of the cryogenic fluid constituting the suspension in view of the boiling point of the liquefied gases in question; the possibility of fluidizing and thus of homogenizing the mixtures of actinide powders which are known to be difficult to pour in a so-called dry process.

La présente invention se propose ainsi de prendre en compte les contraintes évoquées précédemment, le milieu de gaz liquéfié utilisé dans la présente invention n'étant pas sujet à radiolyse et permettant par ailleurs de gérer par définition tout problème d'effluent liquide après évaporation (naturelle ou forcée) sans risque de recondensation à température ambiante. Enfin, l'utilisation de gaz liquéfié non hydrogéné ne génère pas de risque de criticité notablement accru par rapport aux procédés en voie sèche de l'art antérieur.The present invention thus proposes to take into account the constraints mentioned above, the liquefied gas medium used in the present invention not being subject to radiolysis and also allowing to manage by definition any liquid effluent problem after evaporation (natural or forced) without risk of recondensation at room temperature. Finally, the use of non-hydrogenated liquefied gas does not generate a significantly increased risk of criticality compared with prior art dry processes.

Il est à noter que, de façon habituelle, un fluide cryogénique désigne ici un gaz liquéfié conservé à l'état liquide à basse température. Ce gaz liquéfié est inerte chimiquement dans les conditions de mise en oeuvre de l'invention, pour les poudres à mélanger, à broyer et à désagglomérer.It should be noted that, in the usual way, a cryogenic fluid here designates a liquefied gas kept in the liquid state at low temperature. This liquefied gas is chemically inert under the conditions of implementation of the invention, for the powders to be mixed, to grind and to deagglomerate.

Le dispositif de fabrication de pièces en céramique selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.The device for manufacturing ceramic parts according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics taken separately or in any possible technical combination.

Le dispositif de broyage cryogénique peut comporter des médias de broyage classiques, tels que des galets en alliage UTi ou Zr02 pour l'application mettant en œuvre des poudres d'actinides.The cryogenic grinding device may comprise conventional grinding media, such as UTi or ZrO2 alloy rollers for the application using actinide powders.

Le dispositif de broyage cryogénique peut se présenter sous la forme d'un broyeur à boulets ou de type planétaire, comprenant notamment des médias de broyage constitués de gaz solidifié, chargé ou non des poudres à broyer pour minimiser la pollution et/ou augmenter leur densité.The cryogenic grinding device may be in the form of a ball mill or planetary type, including grinding media consist of solidified gas, loaded or not powders to grind to minimize pollution and / or increase their density .

Ainsi, les médias de broyage peuvent être sous forme de gaz cryogénique solidifié et la cuve calorifugée peut renfermer un gaz liquéfié dont la quantité est suffisante pour combler la porosité ouverte du lit de poudre à broyer, de l'ordre généralement de 50 %, pour permettre la fluidisation/brassage du lit de poudre. L'objectif icic est de permette la fluidification du milieu granulaire même lorsque ce dernier est composé de poudres très, voir non, coulable tout en minimisant la quantité de gaz liquéfié, pour minimiser les risques de surpression.Thus, the grinding media may be in the form of a solidified cryogenic gas and the heat-insulated tank may contain a liquefied gas whose quantity is sufficient to fill the open porosity of the bed of powder to be ground, generally of the order of 50%, for allow fluidization / mixing of the bed of powder. The icic objective is to allow the fluidification of the granular medium even when it is composed of very powders, see no, pourable while minimizing the amount of liquefied gas, to minimize the risk of overpressure.

Le dispositif de broyage cryogénique peut encore se présenter sous la forme d'un broyeur à jets confluents, notamment composé de n jets confluents, n étant un nombre entier strictement supérieur à 1, dont les angles entre deux jets adjacents sont avantageusement égaux, notamment égaux à 2π/η. Ce dispositif peut donc notamment être équipé de dispositifs de distribution de jets de fluide cryogénique, renfermant en suspension la poudre à broyer, sous forme liquide, les jets étant confluents et avantageusement iso-répartis (en terme d'angle de confluence) dans le plan constituant ces jets.The cryogenic grinding device may also be in the form of a confluent jet mill, in particular composed of n jets confluent, n being an integer strictly greater than 1, whose angles between two adjacent jets are advantageously equal, especially equal at 2π / η. This device can therefore in particular be equipped with devices for dispensing cryogenic fluid jets, containing in suspension the powder to be milled, in liquid form, the jets being confluent and advantageously iso-distributed (in terms of confluence angle) in the plane. constituting these jets.

Le dispositif de vidange et de coulée peut être configuré pour permettre l'ajustement de la fraction gaz liquéfié/poudres solides autant que de besoin.The draining and pouring device can be configured to allow adjustment of the liquefied gas / solid powders fraction as needed.

De plus, le dispositif de vidange et de coulée peut comporter des moyens de stabilisation de la suspension par sollicitations vibrationnelles et/ou acoustiques, notamment au moyen d'un piézoélectrique et/ou d'une sonotrode.In addition, the draining device and casting may comprise means for stabilizing the suspension by vibrational and / or acoustic solicitations, in particular by means of a piezoelectric and / or a sonotrode.

Le dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres à broyer peut comporter un système de charge électrostatique.The device for feeding and introducing grinding powders may comprise an electrostatic charging system.

En outre, le dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres à broyer peut comporter un système d'introduction de liants pouvant être chargé électrostatiquement et de charge opposée aux poudres introduites, les liants étant notamment des composés organiques de type élastomères, résines ou colles.In addition, the device for supplying and introducing the powders to be milled may comprise an electrostatically chargeable binder introduction system with a charge opposite to the introduced powders, the binders being in particular organic compounds of the elastomer, resins or adhesives.

En outre, l'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication de pièces en céramique obtenues à partir de poudres, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au moyen d'un dispositif tel que défini précédemment.In addition, the invention further relates, according to another of its aspects, to a process for producing ceramic parts obtained from powders, characterized in that it is implemented by means of a device such as previously defined.

Le dispositif et le procédé de fabrication selon l'invention peuvent comporter l'une quelconque des caractéristiques énoncées dans la description, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles avec d'autres caractéristiques.The device and the manufacturing method according to the invention may comprise any of the features set forth in the description, taken alone or in any technically possible combination with other characteristics.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente un schéma-bloc illustrant un principe du dispositif et du procédé de fabrication de pièces en céramique selon l'invention, - les figures 2 à 4 illustrent schématiquement différents types de dispositifs de broyage pour un dispositif et un procédé conformes à l'invention, - la figure 5 illustre un exemple de dispositif de vidange et de coulée pour un dispositif et un procédé conformes à l'invention, - les figures 6A et 6B illustrent respectivement la filtration à effet barrière dans l'utilisation d'un moule poreux et la filtration en profondeur, - la figure 7 illustre un schéma de principe de montage dispositif de broyage/mise en suspension et remplissage d'un moule poreux pour un dispositif conforme à l'invention, - la figure 8 illustre l'agencement entre grains de liants et grains de poudres dans la suspension et dans la pièce crue après séparation et réchauffement, - la figure 9 illustre l'évolution de la solubilité du naphtalène dans le dioxyde de carbone en fonction de sa masse volumique pour différentes températures, - la figure 10 illustre les principaux comportements sous cisaillement de la suspension de poudres pouvant être rencontrés, les courbes correspondant respectivement à un fluide à seuil, un fluide rhéofluidifiant et un fluide newtonien, - la figure 11 illustre la viscosité d'une suspension de poudres dans l'azote liquide en fonction de la fraction volumique de poudre pour deux valeurs de la fraction volumique d'empilement maximal, - la figure 12 illustre l'établissement de la vitesse de sédimentation réduite, c'est-à-dire rendue adimensionnelle, en fonction du temps, - la figure 13 illustre les vitesses de sédimentation, particule seule ou en suspension en fonction du rayon des particules, pour deux types de gaz liquéfiés, - les figures 14A et 14B illustrent deux clichés pris au microscope électronique à balayage (MEB) selon deux échelles de visualisation de la poudre, - les figures 15A et 15B illustrent deux clichés pris au MEB selon deux échelles de visualisation de la poudre, - les figures 16A et 16B illustrent la microstructure d'un combustible UPu02 réalisé par un procédé de fabrication selon l'invention, - la figure 17 représente le cycle de frittage appliqué à la pastille de UPu02 réalisée par un procédé selon l'invention, - la figure 18 illustre des domaines de particules à broyer par l'évolution de l'énergie en fonction de la taille, - la figure 19 représente la force centrifuge et la force de gravité appliquées à un boulet, - la figure 20 représente l'évolution de la masse volumique des boulets de glace carbonique en fonction de la fraction volumique de solide (cas de l'oxyde de plutonium) dans les boulets, - la figure 21 représente l'évolution de la granulométrie de poudres en fonction du temps de broyage dans un broyeur à boulets, soit précisément l'évolution du pourcentage volumique par rapport à la taille, - la figure 22 permet la comparaison des voies de broyage (voie de référence simple mélange, voie broyeur à boulets en phase sèche et broyeur voie N2L selon l'invention, et - la figure 23 illustre l'impact du broyage de la présente invention, comparativement à d'autres voies de référence, sur la surface spécifique de la charge à broyer et sa granulométrie.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, non-limiting examples of implementation thereof, as well as the examination of the figures, schematic and partial, of the accompanying drawing, in which: - Figure 1 shows a block diagram illustrating a principle of the device and the method of manufacturing ceramic parts according to the invention - Figures 2 to 4 schematically illustrate different types of grinding devices for FIG. 5 illustrates an example of a draining and pouring device for a device and a method in accordance with the invention, FIGS. 6A and 6B respectively illustrate the barrier filtration. in the use of a porous mold and the filtration in depth, - Figure 7 illustrates a schematic diagram of mounting device for grinding / suspending and filling a mold p For a device according to the invention, FIG. 8 illustrates the arrangement between binder grains and powder grains in the suspension and in the green part after separation and heating, FIG. 9 illustrates the evolution of solubility. naphthalene in carbon dioxide as a function of its density for different temperatures, - Figure 10 illustrates the main behavior under shear of the suspension of powders that can be encountered, the curves respectively corresponding to a threshold fluid, a shear thinning fluid and a Newtonian fluid; FIG. 11 illustrates the viscosity of a suspension of powders in liquid nitrogen as a function of the volume fraction of powder for two values of the maximum stacking volume fraction; FIG. the reduced sedimentation rate, that is to say rendered adimensional, as a function of time, - FIG. 13 illustrates sediment velocities imentation, particle alone or in suspension as a function of particle radius, for two types of liquefied gas, FIGS. 14A and 14B illustrate two images taken under a scanning electron microscope (SEM) according to two scales of visualization of the powder, FIGS. 15A and 15B illustrate two images taken at the SEM in two viewing scales of the powder, FIGS. 16A and 16B illustrate the microstructure of an UPuO 2 fuel produced by a manufacturing method according to the invention; FIG. sintering cycle applied to the UPuO 2 pellet made by a process according to the invention; - figure 18 illustrates particle domains to be crushed by the evolution of the energy as a function of the size, - figure 19 represents the force centrifuge and the force of gravity applied to a ball, - Figure 20 shows the evolution of the density of the dry ice balls as a function of the volume fraction of solid (in the case of plutonium oxide) in the balls, - FIG. 21 represents the evolution of the particle size distribution of powders as a function of the milling time in a ball mill, ie precisely the evolution of the volume percentage with respect to the size, FIG. 22 allows the comparison of the grinding paths (single-mix reference path, dry-phase ball mill path and N2L-path mill according to the invention, and FIG. 23 illustrates the impact of the grinding of the the present invention, compared to other reference routes, on the specific surface of the charge to be milled and its particle size.

Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.In all of these figures, identical references may designate identical or similar elements.

De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.In addition, the different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Il est noté que dans les exemples de réalisation décrits ci-après, les poudres considérées sont des poudres d'actinides permettant la fabrication de pastilles de combustible nucléaire. De plus, le fluide cryogénique considéré est ici de l'azote liquéfié. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ces choix.It is noted that in the embodiments described hereinafter, the powders under consideration are actinide powders for the manufacture of nuclear fuel pellets. In addition, the cryogenic fluid considered here is liquefied nitrogen. However, the invention is not limited to these choices.

En référence à la figure 1, on a représenté un schéma-bloc illustrant un principe du dispositif et du procédé de fabrication de pièces en céramique selon l'invention.Referring to Figure 1, there is shown a block diagram illustrating a principle of the device and the method of manufacturing ceramic parts according to the invention.

Tout d'abord, le dispositif comporte un dispositif de mélange et de broyage cryogénique 1 dans lequel sont introduits les poudres P, le gaz liquéfié GL et éventuellement des additifs AD.Firstly, the device comprises a cryogenic mixing and grinding device 1 in which the powders P, the liquefied gas GL and optionally AD additives are introduced.

De plus, le dispositif comporte un dispositif de vidange et de coulée 2 pour l'introduction et le remplissage du moule par la suspension de poudre résultant du broyage obtenu par le dispositif de broyage 1 dans un ou des moules de mise en forme.In addition, the device comprises a draining and pouring device 2 for the introduction and filling of the mold by the powder suspension resulting from the grinding obtained by the grinding device 1 in one or more shaping molds.

En outre, un dispositif de mise en forme par pressage uniaxial 3 du mélange après volatilisation du gaz liquéfié, comprenant une matrice de pressage et une presse de compaction, est également prévu.Le dispositif 1 comporte encore un dispositif de mise en forme 4 de la suspension comprenant des moules poreux permettant l'évacuation du gaz liquéfié GL au travers des pores et un dispositif de mise sous dépression 5, par rapport à la pression au sein des moules, et/ou d'échauffement des faces extérieures des moules pour favoriser le retrait du liquide constitutif de la suspension.In addition, a device for shaping by uniaxial pressing 3 of the mixture after volatilization of the liquefied gas, comprising a pressing die and a compaction press, is also provided. The device 1 further comprises a shaping device 4 of the suspension comprising porous molds permitting the evacuation of the liquefied gas GL through the pores and a vacuum device 5, with respect to the pressure within the molds, and / or heating of the outer faces of the molds to promote the removal of the constituent liquid from the suspension.

Enfin, le dispositif 1 comporte un dispositif de frittage 6 des pièces moulées crues, en particulier un four de frittage pouvant fonctionner à environ 1700°C sous atmosphère contrôlée, permettant l'obtention des pièces céramiques PC.Finally, the device 1 comprises a sintering device 6 for green molded parts, in particular a sintering furnace that can operate at about 1700 ° C. under a controlled atmosphere, making it possible to obtain PC ceramic parts.

Ces éléments constitutifs du dispositif selon l'invention et les étapes du procédé de fabrication selon l'invention vont être décrits plus en détails par la suite. Dispositif de broyage cryogéniqueThese constituent elements of the device according to the invention and the steps of the manufacturing method according to the invention will be described in more detail below. Cryogenic grinding device

Afin de pouvoir obtenir une suspension stable et/ou un degré d'homogénéité de mélange des poudres P suffisant, le dispositif de broyage 1 permet de broyer les poudres qui ne seraient pas assez fines pour limiter l'agglomération, et les hétérogénéités.In order to be able to obtain a stable suspension and / or a degree of homogeneity of powder mixing P sufficient, the grinding device 1 makes it possible to grind the powders which would not be fine enough to limit agglomeration, and heterogeneities.

La mise en suspension et le broyage sont réalisés par un broyage cryogénique, c'est-à-dire opéré en phase gaz liquéfié. Pour ce faire, plusieurs types de broyeur peuvent être considérés afin de limiter le risque de pollution de la charge. A titre d'illustration non exclusive, le dispositif de broyage cryogénique 1 peut se présenter sous la forme d'un broyeur à boulets, comme illustré sur la figure 2 avec un plan de rotation vertical, ou sous la forme d'un broyeur de type planétaire, comme illustré sur la figure 3 avec un plan de rotation horizontal, ceux-ci étant néanmoins conçus de telle sorte qu'ils puissent renfermer un gaz liquéfié.The suspension and grinding are performed by cryogenic grinding, that is to say operated in liquefied gas phase. To do this, several types of mill can be considered to limit the risk of pollution of the load. By way of non-exclusive illustration, the cryogenic grinding device 1 may be in the form of a ball mill, as illustrated in FIG. 2 with a vertical rotation plane, or in the form of a grinder of the type planetary, as shown in Figure 3 with a horizontal plane of rotation, they are nevertheless designed so that they can contain a liquefied gas.

Pour ce faire, ils sont avantageusement calorifugés et équipés potentiellement d'une soupape de décharge 10 pour régler/limiter la pression de fonctionnement et réduire les effets d'évaporation. De plus, optionnellement, afin de limiter la pollution des poudres P à broyer, les médias de broyage (billes, boulets,...) sont constitués de gaz solidifié GS, par exemple du dioxyde de carbone (C02), dont la densité est supérieure à la densité du gaz liquéfié GL utilisé dans le broyeur.To do this, they are advantageously insulated and potentially equipped with a relief valve 10 to adjust / limit the operating pressure and reduce the effects of evaporation. In addition, optionally, in order to limit the pollution of powders P to be milled, the grinding media (balls, balls, etc.) consist of solidified gas GS, for example carbon dioxide (CO 2), whose density is greater than the density of the liquefied gas GL used in the mill.

Sur les figures 2 et 3, R représente le sens de rotation, B des boulets composés de glace carbonique, pouvant renfermer une partie de la poudre P à broyer/agglomérer, GS représente le gaz solidifié, GL représente le gaz liquéfié, GL + P représente la suspension ou barbotine cryogénique contenant le bain de gaz liquéfié GL et le lit de poudre P, et gP représente les grains de poudre.In FIGS. 2 and 3, R represents the direction of rotation, B balls composed of dry ice, which can contain part of the powder P to grind / agglomerate, GS represents the solidified gas, GL represents the liquefied gas, GL + P represents the cryogenic suspension or slip containing the liquefied gas bath GL and the powder bed P, and gP represents the powder grains.

Une autre alternative est de pouvoir mettre en oeuvre un broyeur à jets confluents pour également limiter toute pollution, comme illustré sur la figure 4.Another alternative is to be able to implement a confluent jet mill to also limit any pollution, as shown in FIG.

Ainsi, sur la figure 4, la référence 11 désigne une vanne guillotine de vidange, la référence 12 désigne une sonotrode, la référence JS désigne les jets de suspension gaz liquéfié/poudre(s), la référence ZI désigne la zone d'impact, les références Jn, Jn+1 et Jn+2 désignent respectivement les jets n, n+1 et n+2 de la suspension chargée, et la référence Z désigne une portion agrandie à gauche de la figure 4 de la zone figurant à droite. L'angle a est égal à 2π/3 car il y a ici 3 jets.Thus, in FIG. 4, the reference 11 denotes a guillotine drain valve, the reference 12 designates a sonotrode, the reference JS denotes the liquefied gas / powder (s) suspension jets, the reference ZI designates the zone of impact, the references Jn, Jn + 1 and Jn + 2 respectively denote the jets n, n + 1 and n + 2 of the loaded suspension, and the reference Z denotes an enlarged portion on the left of FIG. 4 of the zone on the right. The angle a is equal to 2π / 3 because there are 3 jets here.

Plus précisément, le broyage sans pollution des poudres P en utilisant une configuration de broyage à n jets peut notamment reposer sur la confluence des jets réglée de telle sorte que : - l'angle entre deux buses des jets adjacents est égal à 2π/η, - les quantités de mouvement (qm) de chacun des jets sont égales.More precisely, the grinding without pollution of the powders P using a jet milling configuration can in particular be based on the confluence of the jets set so that: the angle between two nozzles of the adjacent jets is equal to 2π / η, the movement amounts (qm) of each of the jets are equal.

Ceci est rendu possible par l'imposition d'une pression équivalente au droit de chaque buse, ces dernières ayant le même diamètre interne de distribution pour garantir un même débit et une même vitesse d'injection.This is made possible by the imposition of a pressure equivalent to the right of each nozzle, the latter having the same internal distribution diameter to ensure the same flow rate and the same injection speed.

Dispositif de vidange et de couléeDraining and casting device

Un exemple d'un tel dispositif de vidange et de coulée 2 est illustré sur la figure 5.An example of such a draining and pouring device 2 is illustrated in FIG. 5.

Ce dispositif 2 comporte une capacité à vidange gravitaire et/ou assistée par pression. Cette capacité est elle-même équipée optionnellement d'un dispositif de sollicitation vibrationnelle/acoustique comme un piézo-électrique ou une sonotrode afin de conserver stable la suspension, c'est-à-dire qu'elle ne décante pas dans le temps d'utilisation du dispositif. En cas de besoin, il est donc possible d'appliquer des vibrations mécaniques ou acoustiques par l'emploi de piézo-électrique ou de sonotrode. Il faut en outre noter que, sur la figure 5, BG désigne une bouteille de gaz tandis que la référence 20 désigne la capacité calorifugée de gaz liquéfié.This device 2 comprises a gravity draining and / or pressure assisted capacity. This capacity is itself optionally equipped with a vibration / acoustic loading device such as a piezoelectric or a sonotrode in order to keep the suspension stable, that is to say that it does not decay in time. use of the device. If necessary, it is therefore possible to apply mechanical or acoustic vibrations by the use of piezoelectric or sonotrode. It should further be noted that in FIG. 5, BG denotes a cylinder of gas while reference numeral 20 designates the insulated capacity of liquefied gas.

De plus, en fonction du ratio poudres P/gaz liquéfié GL, il est possible de réaliser dans ce dispositif un réglage de ce ratio en ajoutant ou en retirant une proportion de gaz liquéfié.In addition, depending on the ratio powders P / liquefied gas GL, it is possible to achieve in this device a setting of this ratio by adding or removing a proportion of liquefied gas.

Dispositif de mise en formeShaping device

Optionnellement, dans le cas d'un coulage forçage, la suspension précédemment formulée est ensuite introduite dans un moule poreux MP préfigurant la forme finale de la pièce PC à élaborer par le procédé selon l'invention. Les moules MP peuvent être réalisés dans différents matériaux poreux comme ceux du type poral® métallique à effet barrière ou des résines poreuses, comme illustré sur les figures 6A et 6B montrant la filtration à effet barrière recherchée dans l'utilisation du moule poreux MP, figure 6A, en comparaison avec la filtration en profondeur, figure 6B.Optionally, in the case of forcing casting, the previously formulated suspension is then introduced into a porous mold MP prefiguring the final form of the PC part to be produced by the method according to the invention. The MP molds may be made of different porous materials such as those of the poral metal barrier type or porous resins, as shown in FIGS. 6A and 6B, showing the barrier filtration sought in the use of the porous mold MP, FIG. 6A, in comparison with the depth filtration, FIG. 6B.

La figure 7 illustre le schéma de principe du montage broyeur 1/mise en suspension et remplissage du moule MP.Figure 7 illustrates the schematic diagram of the assembly grinder 1 / suspension and filling of the mold MP.

Afin de pouvoir augmenter les cadences, le gaz liquéfié GL peut être évacué par mise sous vide/dépression de la face extérieure du moule MP et/ou par ajustement de la température pour favoriser la vaporisation du gaz liquéfié GL. A noter qu'une élévation trop importante de la température du moule MP n'est tout de même pas recherchée sans quoi l'évaporation du gaz liquéfié GL, trop rapide, provoquerait un bullage et une dédensification de la pièce crue.In order to be able to increase the rates, the liquefied gas GL may be evacuated by evacuation / depression of the outer face of the mold MP and / or by adjusting the temperature to promote the vaporization of the liquefied gas GL. It should be noted that an excessive rise in the temperature of the mold MP is still not sought otherwise the evaporation of the liquefied gas GL, too fast, would cause bubbling and dedensification of the green part.

De même, la suspension peut être mise en forte pression pour également augmenter les cadences et/ou la maîtrise de la géométrie des pièces par une amélioration de la tenue mécanique des pièces moulées crues, c'est-à-dire n'ayant pas encore subit le frittage. A noter que sur la figure 7, les références 15, 16 et 17 représentent respectivement une pompe, un réchauffeur et l'évacuation des gaz.Similarly, the suspension can be put under strong pressure to also increase the rates and / or control of the geometry of the parts by improving the mechanical strength of the green molded parts, that is to say having not yet undergoes sintering. Note that in Figure 7, the references 15, 16 and 17 respectively represent a pump, a heater and the evacuation of gases.

Par ailleurs, afin d'augmenter la tenue de la pièce crue, il est également possible d'ajouter un liant AD au sein de la suspension gaz liquéfié GL/poudres P. Le liant peut être choisi de telle sorte qu'il soit liquide à la température ambiante et solide à la température de la suspension. Ce liant adjoint peut avantageusement être chargé sous forme de poudre. Ce liant peut par ailleurs avoir une granulométrie inférieure à celles des poudres à mettre en œuvre pour favoriser le contact avec les grains de poudres et ainsi améliorer la tenue des pièces crues une fois le gaz liquéfié séparé et la pièce porté à température ambiante. Ainsi, la figure 8 illustre l'agencement entre grains de liants gAD et grains de poudres gP dans la suspension et dans la pièce crue après séparation et réchauffement. Les flèches Z représentent des portions agrandies de la gauche vers la droite de la figure.Moreover, in order to increase the resistance of the green part, it is also possible to add a binder AD within the liquefied gas suspension GL / powders P. The binder can be chosen so that it is liquid to room temperature and solid at the temperature of the suspension. This auxiliary binder can advantageously be loaded in powder form. This binder may also have a particle size smaller than those of the powders to be used to promote contact with the powder grains and thus improve the resistance of the green parts once the liquefied gas has been separated and the part has been brought to ambient temperature. Thus, Figure 8 illustrates the arrangement between binder grains gAD and pellet grains gP in the slurry and in the green part after separation and warming. The arrows Z represent enlarged portions from the left to the right of the figure.

Il faut également noter que le liant peut éventuellement être choisi de telle sorte qu'il soit soluble dans la phase du gaz liquéfié. Ceci est envisageable pour des composés organiques comme le naphtalène dans le dioxyde de carbone (C02), comme illustré sur la figure 9 qui représente l'évolution de la solubilité du naphtalène dans le C02, soit la fraction molaire fm du naphtalène (xlO3), en fonction de sa masse volumique μ en g/L, pour différentes températures. D'une manière plus classique, la mise en forme peut s'appuyer sur un dispositif de mise en forme par pressage uniaxial du mélange après volatilisation du gaz liquéfié, comprenant une matrice de pressage et une presse de compaction.It should also be noted that the binder may optionally be selected so that it is soluble in the liquefied gas phase. This can be envisaged for organic compounds such as naphthalene in carbon dioxide (CO 2), as illustrated in FIG. 9, which represents the evolution of the solubility of naphthalene in CO 2, that is the molar fraction fm of naphthalene (× 10), according to its density μ in g / L, for different temperatures. In a more conventional manner, the shaping can be based on a shaping device by uniaxial pressing of the mixture after volatilization of the liquefied gas, comprising a pressing die and a compacting press.

Dispositif de frittageSintering device

Le dispositif de frittage 6 peut par exemple être composé d'un four batch ou bien continu selon les cas. Pour le frittage de poudres d'actinides, les températures de frittage seront voisines d'environ 1700°C et les atmosphères de frittage seront à pression partielle d'oxygène contrôlée.The sintering device 6 can for example be composed of a batch oven or continuous depending on the case. For the sintering of actinide powders, the sintering temperatures will be around 1700 ° C. and the sintering atmospheres will be at controlled oxygen partial pressure.

Exemples de réalisationExamples of realization

Afin de dimensionner le dispositif de mélange et de broyage cryogénique ou broyeur 1 et/ou le dispositif de vidange et de coulée 2 ou système de mise en suspension, il est tout d'abord nécessaire de pouvoir estimer la viscosité de la suspension.In order to size the cryogenic mixing and grinding device 1 and / or the emptying device 2 or suspension system, it is first necessary to estimate the viscosity of the suspension.

La présence de poudre dans la suspension induit une perturbation des champs de vitesses par rapport à un fluide non chargé de particules.The presence of powder in the suspension induces a perturbation of the velocity fields with respect to an uncharged fluid of particles.

En première approche, il est possible d'indiquer que la viscosité peut être considérée comme proportionnelle à la concentration en particules solides.As a first approach, it is possible to indicate that the viscosity can be considered as proportional to the concentration of solid particles.

Un certain nombre de modèles sont exploitables pour exprimer la viscosité η comme une fonction de φ (fraction volumique de solide en considérant la suspension à broyer). Parmi ceux-ci, il est possible de retenir en première approche le modèle de Quemada : η = ηί x (1 - (φ/φιτι))"2 avec : φιτι : fraction volumique d'empilement maximal, ηί : viscosité du fluide interstitiel.A certain number of models can be used to express the viscosity η as a function of φ (volume fraction of solid considering the suspension to be ground). Among these, it is possible to retain in first approach the model of Quemada: η = ηί x (1 - (φ / φιτι)) "2 with: φιτι: volume fraction of maximum stacking, ηί: viscosity of the interstitial fluid .

En fonction de la concentration en poudre, la suspension peut alors avoir plusieurs types de comportement. La figure 10 illustre les principaux comportements sous cisaillement de la suspension de poudres pouvant être rencontrés, les courbes Al, A2 et A3 correspondant respectivement à un fluide à seuil, un fluide rhéofluidifiant et un fluide newtonien.Depending on the powder concentration, the suspension can then have several types of behavior. FIG. 10 illustrates the principal behaviors under shear of the suspension of powders that can be encountered, the curves A1, A2 and A3 respectively corresponding to a threshold fluid, a shear thinning fluid and a Newtonian fluid.

Plus précisément, la majorité des fluides, comme les dispersions, se comporte comme des fluides dits non-newtoniens dépendant de la vitesse de cisaillement. Les deux comportements les plus courants sont : - rhéofluidifiant : la viscosité décroît lorsque le cisaillement augmente ce qui est souvent le cas pour des suspensions. Les particules s'organisent sous l'effet de l'écoulement et le cisaillement par des forces hydrodynamiques qui peuvent causer la rupture d'agrégats ; - rhéoépaississant : la viscosité augmente lorsque le cisaillement augmente. Ce caractère est moins marqué pour les suspensions et n'apparaît principalement que pour des dispersions très concentrées. Dans ce cas, l'augmentation du cisaillement entraîne une modification de l'ordre dans la dispersion et une réorganisation causant l'augmentation de la viscosité.More precisely, the majority of fluids, like dispersions, behave like so-called non-Newtonian fluids depending on the shear rate. The two most common behaviors are: - Rheofluidifier: the viscosity decreases when the shear increases which is often the case for suspensions. Particles are organized under the effect of flow and shear by hydrodynamic forces that can cause breakage of aggregates; - rheo-thickener: the viscosity increases when the shear increases. This character is less marked for suspensions and appears mainly only for very concentrated dispersions. In this case, the increase in shear results in a change of order in the dispersion and a reorganization causing the increase in viscosity.

Dans la présente invention, il est recherché un comportement de suspension autant que possible stable et/ou permettant sa mise en oeuvre d'un point de vue rhéologique. Il faut donc trouver un compromis entre viscosité et taux de charge. La figure 11 illustre la viscosité vi, en Pa.s, d'une suspension de poudres dans l'azote liquide en fonction de la fraction volumique fv de poudre pour deux valeurs de la fraction volumique d'empilement maximal, φιτι = 0,74 (taux maximal pour des particules sphériques monomodale) et φιτι = 0,64 pour une approche aléatoire.In the present invention, it is desired a suspension behavior as much as possible stable and / or allowing its implementation from a rheological point of view. It is therefore necessary to find a compromise between viscosity and charge rate. FIG. 11 illustrates the viscosity vi, in Pa.s, of a suspension of powders in liquid nitrogen as a function of the volume fraction fv of powder for two values of the maximum stacking volume fraction, φιτι = 0.74 (maximum rate for monomodal spherical particles) and φιτι = 0.64 for a random approach.

Le comportement des suspensions issues du broyage cryogénique en phase liquide est aussi fonction des phénomènes de sédimentation, phénomènes permettant de préciser la stabilité de ces suspensions. La vitesse de sédimentation des particules (vP) peut être décrite par l'expression suivante : vP = vps . (1-c)4'8, avec vps : vitesse de sédimentation d'une particule individuelle, et c : concentration volumique en particules.The behavior of the suspensions resulting from cryogenic grinding in the liquid phase is also a function of sedimentation phenomena, phenomena making it possible to specify the stability of these suspensions. The sedimentation rate of the particles (vP) can be described by the following expression: vP = vps. (1-c) 4'8, with vps: sedimentation rate of an individual particle, and c: volume concentration of particles.

Sachant que vPS peut être décrite par l'équation suivante pour des conditions de sédimentation pilotées par les conditions de Stockes : vPS = 2.r2. g. (pp-pf)/(9.p), avec : r : rayon des particules ; pp : masse volumique des particules ;Knowing that vPS can be described by the following equation for sedimentation conditions driven by the conditions of Stockes: vPS = 2.r2. g. (pp-pf) / (9.p), with: r: particle radius; pp: density of the particles;

Pf : masse volumique du gaz liquéfié.Pf: density of the liquefied gas.

La figure 12 illustre l'établissement de la vitesse de sédimentation vp réduite, c'est-à-dire rendue adimensionnelle, en m/s, en fonction du temps t, en s.Figure 12 illustrates the establishment of the sedimentation velocity vp reduced, that is to say rendered adimensional, in m / s, as a function of time t, in s.

De plus, la figure 13 illustre les vitesses de sédimentation vp, particule seule ou en suspension (concentration de 40% volumique de particules monodispersées), en m/s, en fonction du rayon r des particules, en m, et pour deux types de gaz liquéfiés. Plus précisément, Cl, C2, C3 et C4 représentent respectivement les vitesses de sédimentation pour N2 liquéfié avec suspension, C02 liquéfié avec suspension, N2 liquéfié sans suspension et C02 liquéfié sans suspension.In addition, FIG. 13 illustrates the settling velocities vp, particle alone or in suspension (concentration of 40% by volume of monodisperse particles), in m / s, as a function of the radius r of the particles, in m, and for two types of liquefied gases. More precisely, Cl, C2, C3 and C4 represent respectively the sedimentation rates for liquified N2 with suspension, liquefied CO2 with suspension, liquefied N2 without suspension and liquefied CO2 without suspension.

On peut remarquer qu'il est plus avantageux d'un point de vue stabilité des suspensions, toute autre chose étant égale par ailleurs, d'utiliser de l'azote plutôt que du C02, du fait notamment de la plus faible viscosité du C02. A noter néanmoins qu'un certain nombre de composés organiques sont solubles dans le C02 liquide, ce qui peut permettre de mettre en oeuvre des stabilisants ou des liants directement dans la suspension. D'une manière générale, afin de limiter l'évaporation du gaz liquéfié GL, les dispositifs, par exemple le dispositif de broyage 1, seront conçus avec un souci d'isolation thermique (vase dewar, calorifuge spécifique, ...) et les poudres P à broyer pourront avantageusement et préalablement à la mise en contact avec l'azote liquide être refroidies. En outre, cela peut également être fait pour éviter des phénomènes de caléfaction. Pour ce faire, idéalement la température des poudres P serait diminuée en dessous de la température de Leidenfrost du gaz liquéfié utilisé, soit de l'ordre de -73°C pour l'azote liquide, tel que décrit dans « Gouttes inertielles : de la caléfaction à l'étalement », ; A.L. HIMBERT BIANCE, Thèse de doctorat de Paris VI, 2004.It may be noted that it is more advantageous from a suspension stability point of view, all other things being equal, to use nitrogen rather than CO 2, in particular because of the lower viscosity of CO 2. It should nevertheless be noted that a certain number of organic compounds are soluble in liquid CO 2, which can make it possible to use stabilizers or binders directly in the suspension. In general, in order to limit the evaporation of the liquefied gas GL, the devices, for example the grinding device 1, will be designed with a concern for thermal insulation (dewar tank, specific heat insulation, etc.) and the P powders to grind can advantageously and before contacting with the liquid nitrogen be cooled. In addition, this can also be done to avoid calefaction phenomena. To do this, ideally the temperature of the powders P would be decreased below the Leidenfrost temperature of the liquefied gas used, ie of the order of -73 ° C for liquid nitrogen, as described in "Inertial drops: from the staggering "; A.L. HIMBERT BIANCE, Doctoral Thesis Paris VI, 2004.

Exemple 1 :Example 1

Les figures 16A et 16B illustrent la microstructure d'un combustible UPu02 réalisé par un procédé de fabrication selon l'invention, soit la microstructure du matériau final élaboré à partir du procédé selon invention, voie cryogénique en broyage doux durant 1 min avec un taux de charge massique de 50 % de la suspension, pour une énergie minimale appliquée à la poudre de Pu02 et d'U02 utilisé pour réaliser un combustible nucléaire.FIGS. 16A and 16B illustrate the microstructure of an UPuO 2 fuel produced by a manufacturing method according to the invention, ie the microstructure of the final material produced from the process according to the invention, a cryogenic process in gentle grinding for 1 min with a mass loading of 50% of the suspension, for a minimum energy applied to the PuO 2 and UO 2 powder used to produce a nuclear fuel.

Le frittage a été réalisé avec les conditions suivantes en lien avec la figure 17 représentant le cycle de frittage appliqué à la pastille de UPu02 réalisée par le procédé selon l'invention, T désignant la température en °C, et t le temps en heures.The sintering was carried out with the following conditions in connection with FIG. 17 representing the sintering cycle applied to the UPuO 2 pellet made by the process according to the invention, T denoting the temperature in ° C, and t the time in hours.

La pression appliquée a été quant à elle assurée par une presse uniaxiale plutôt que par coulage/moulage sous pression. La pression appliquée était égale à entre 200 et 300 MPa. La proportion massique d'azote liquide comparativement à la poudre était d'environ 50 % en masse.The applied pressure was provided by a uniaxial press rather than casting / die casting. The pressure applied was between 200 and 300 MPa. The mass proportion of liquid nitrogen compared to the powder was about 50% by weight.

Les poudres utilisées pour cette fabrication étaient les suivantes :The powders used for this manufacture were as follows:

Source uranium : poudres U02 issues d'un procédé de synthèse dit voie sèche et 8 % en masse d'U308 brute (surface spécifique de 1,8 m2g_1). Les figures 14A et 14B illustrent deux clichés pris au microscope électronique à balayage (MEB) selon deux échelles de visualisation de cette poudre.Uranium source: U02 powders from a so-called dry process and 8% by weight of crude U308 (specific surface area 1.8 m2g_1). FIGS. 14A and 14B illustrate two snapshots taken under a scanning electron microscope (SEM) according to two viewing scales of this powder.

Source plutonium : poudres d'oxyde de plutonium ; caractéristiques : surface spécifique de 5,7 m2/g. Les figures 15A et 15B illustrent deux clichés pris au MEB selon deux échelles de visualisation de cette poudre.Plutonium source: plutonium oxide powders; characteristics: specific surface area of 5.7 m2 / g. FIGS. 15A and 15B illustrate two images taken at the SEM in two viewing scales of this powder.

Plus généralement, la loi à retenir reliant l'énergie de broyage et la diminution de taille du matériau à broyer est fonction de la nature des matériaux mais aussi du domaine des particules à broyer (diamètre moyen en début et fin d'opération de broyage).More generally, the law to be retained connecting the grinding energy and the size reduction of the material to be milled is a function of the nature of the materials but also of the area of the particles to be milled (average diameter at the beginning and end of grinding operation) .

La figure 18 illustre ces domaines granulométriques de particules à broyer par l'évolution de l'énergie E en kWh/t en fonction de la taille en pm, en y associant à chaque fois une loi spécifique dont la forme générale est dE = - K.dx / xn, l'exposant n prenant respectivement les valeurs 1, 3/2 et 2 pour les lois de Kick (III), Bond (II) et Von Rittinger (I).FIG. 18 illustrates these granulometric domains of particles to be milled by the evolution of the energy E in kWh / t as a function of the size in μm, each time associating a specific law whose general form is dE = -K .dx / xn, the exponent n taking the values 1, 3/2 and 2 respectively for the laws of Kick (III), Bond (II) and Von Rittinger (I).

Pour le réglage des paramètres opératoires du broyeur à boulets 1, la vitesse de rotation du broyeur est classiquement réglée entre 60 et 80 % de la vitesse critique (Vc). Cette vitesse Vc correspond à l'équilibre des forces centrifuges et de gravité appliquée aux boulets de broyage, comme illustré par la figure 19 qui représente la force centrifuge Fc et la force de gravité appliquées à un boulet B.For the adjustment of the operating parameters of the ball mill 1, the speed of rotation of the mill is conventionally set between 60 and 80% of the critical speed (Vc). This speed Vc corresponds to the equilibrium of the centrifugal forces and gravity applied to the grinding balls, as illustrated by FIG. 19, which represents the centrifugal force Fc and the force of gravity applied to a ball B.

De fait, cette vitesse est donnée par l'expression suivante :In fact, this speed is given by the following expression:

avec :with:

Di : diamètre intérieur du broyeur 1.Di: inner diameter of the mill 1.

Pour le cas d'un broyeur intégrant des médias avec de la carboglace contenant elle-même le solide à broyer, pour en augmenter la densité relative comparativement au gaz liquéfié utilisé comme milieu de broyage, la masse volumique des boulets pB est directement liée au taux d'incorporation du solide ε :In the case of a mill incorporating media with dry ice containing itself the solid to grind, to increase the relative density compared to the liquefied gas used as grinding medium, the density of the balls pB is directly related to the rate of incorporation of the solid ε:

La figure 20 représente l'évolution de la masse volumique pB des boulets B de glace carbonique en fonction de la fraction volumique de solide ε (cas de l'oxyde de plutonium) dans les boulets. D'une manière générale, le broyage en phase liquide peut être considéré plus efficace qu'en phase sèche dans la mesure où il peut favoriser la désagglomération des poudres P et permet de garder en suspension les fines, ce qui induit un broyage ciblé des grosses particules. Par ailleurs, dans le cas de la présente invention, l'emploi de gaz liquéfié GL rend fragile mécaniquement (du fait du fort refroidissement imposé) les matériaux à broyer, ce qui rend encore plus efficace l'opération de broyage.FIG. 20 shows the evolution of the density pB of carbide ice balls B as a function of the volume fraction of solid ε (case of plutonium oxide) in the balls. In general, the grinding in the liquid phase can be considered more effective than in the dry phase insofar as it can promote the disagglomeration of powders P and allows to keep the fines in suspension, which induces a targeted grinding of large particles. Furthermore, in the case of the present invention, the use of liquefied gas GL mechanically fragile (because of the strong cooling imposed) the materials to be milled, which makes the grinding operation even more efficient.

De fait, sachant par ailleurs qu'une suspension génère des turbulences et une entropie de mélange supérieure à ce qui peut être obtenu en phase sèche pour une même énergie transmise au broyeur, il est possible d'estimer que la durée de broyage nécessaire en phase liquide est inférieure à celle nécessaire à appliquer en phase sèche.In fact, knowing moreover that a suspension generates turbulence and a mixing entropy higher than what can be obtained in the dry phase for the same energy transmitted to the mill, it is possible to estimate that the grinding time required in phase liquid is less than that required to apply in the dry phase.

Dans le cadre d'un broyage via broyeur à boulets ou planétaire, les courbes d'évolution de la granulométrie peuvent être données par la figure 21 qui représente l'évolution de la granulométrie de poudres en fonction du temps de broyage dans un broyeur à boulets, soit précisément l'évolution du pourcentage volumique %vol par rapport à la taille Ta, les courbes tl, t2 et t3 représentant respectivement un temps t = lO.xh, un temps t = xh et un temps t = 0. A noter qu'en phase liquide, l'énergie transmise à la charge à broyer est supérieure à celle transmise en phase sèche. L'économie d'énergie peut atteindre près de 30%.In the context of grinding via ball mill or planetary mill, the curves of evolution of the particle size distribution can be given in FIG. 21 which represents the evolution of the particle size distribution of powders as a function of the grinding time in a ball mill. , or precisely the evolution of the volume percentage% vol with respect to the size Ta, the curves tl, t2 and t3 respectively representing a time t = 10.0xh, a time t = xh and a time t = 0. Note that In the liquid phase, the energy transmitted to the load to be ground is greater than that transmitted in the dry phase. Energy saving can reach nearly 30%.

Dans le cas où l'on oriente le broyage vers une technologie à jets, l'opération est orientée vers la désagglomération et les éléments suivants de dimensionnement : angle des jets adjacents : α = 2/η.π énergie selon la composante x notée Ex :In the case where the grinding is oriented towards a jet technology, the operation is oriented towards the disagglomeration and the following dimensioning elements: angle of the adjacent jets: α = 2 / η.π energy according to the component x noted Ex :

avec : p : masse volumique de la suspension d : diamètre du jet v : vitesse du jet Δΐ : intervalle de temps considéré pour évaluer l'énergie appliquée n : nombre de jets énergie selon la composante y notée Ey :with: p: density of the suspension d: diameter of the jet v: jet velocity Δΐ: time interval considered to evaluate the applied energy n: number of energy jets according to the component y noted Ey:

L'intérêt ici avec ce type de broyeur est d'appliquer une énergie directement au milieu à broyer/désagglomérer.The interest here with this type of mill is to apply energy directly to the medium to grind / disintegrate.

L'économie d'énergie est dès lors très importante comparativement à d'autres broyeur où l'énergie réellement appliquée aux matériaux à broyer ne représente que quelques pourcentages de l'énergie totale appliquée au broyeur. A noter par ailleurs que ce broyeur est plutôt pertinent pour des poudres très abrasives puisqu'il n'est pas fait usage de média de broyage. Ceci réduit de fait les risques de pollution.Energy saving is therefore very important compared to other mills where the energy actually applied to the materials to be milled represents only a few percentages of the total energy applied to the mill. Note also that this mill is rather relevant for very abrasive powders since it is not used grinding media. This in fact reduces the risk of pollution.

Exemple 2 :Example 2

Un second exemple de réalisation de matériaux par le biais du procédé de la présente invention est donné ci-après. A noter qu'un focus est donné sur les premières étapes du procédé (broyage et mise en forme) en phase gaz liquéfié.A second embodiment of materials through the method of the present invention is given below. It should be noted that a focus is given on the first stages of the process (grinding and shaping) in the liquefied gas phase.

Un co-broyage de deux types de poudres a été réalisé par broyage cryogénique tel que décrit ici, par broyeur à jets ou à boulets pouvant donner le même type de résultat recherché et décrit ci-après. Ces poudres sont de la cérine et de l'oxyde d'uranium en proportion 70%/30%. Le broyage a été réalisé durant 30 minutes et celui-ci a été comparé à une étape de broyage réalisé en phase solide ou à une étape de simple mélange par turbulat. La figure 22 permet la comparaison des voies de broyage (voie de référence simple mélange, voie broyeur à boulets en phase sèche et broyeur voie N2L selon l'invention).A co-grinding of two types of powders was carried out by cryogenic grinding as described here, by jet mill or ball mill that can give the same type of desired result and described below. These powders are ceria and uranium oxide in proportion 70% / 30%. The grinding was carried out for 30 minutes and this was compared to a grinding stage carried out in the solid phase or to a simple mixing step by turbulence. FIG. 22 allows the comparison of the grinding paths (reference simple mixing path, ball milling method in dry phase and N2L path mill according to the invention).

Après compactage, il a été mis en évidence une amélioration notable de l'homogénéité de répartition entre l'uranium et le cérium dans les pièces crues pour le cas du broyage cryogénique comparativement aux deux autres broyage/mélange précités.After compacting, it has been demonstrated a significant improvement in the homogeneity of distribution between uranium and cerium in the raw parts for the cryogenic crushing case compared to the other two grinding / mixing above.

Précisément, les essais comparatifs de mélange en voie sèche en turbulat, broyage en voie sèche au broyeur à boulets pendant 2 heures, et broyage à billes sous N2 liquide pendant 30 minutes amènent, à l'échelle des cartographie EDS, à une répartition U/Ce bien distincte selon les essais. La répartition la plus homogène est obtenue avec l'essai avec le broyeur à billes sous N2 liquide.Specifically, comparative tests of dry mixing in turbulat, dry grinding with a ball mill for 2 hours, and ball milling under liquid N 2 for 30 minutes lead to a distribution of U / D mapping at the U / M scale. This distinct good according to the tests. The most homogeneous distribution is obtained with the test with the ball mill under N2 liquid.

Les masses volumiques des crus, toute chose égale par ailleurs (cycle de pressage,...), sont respectivement de 5,8, 6,1 et 6,2 g.cm2 pour les essais en turbulat, et broyeur en voie N2 liquide à billes et en broyeur à boulet (voie sèche). L'évolution des surfaces spécifiques et de la granulométrie sont données par ailleurs par la figure 23 qui illustre l'impact du broyage de la présente invention, comparativement à d'autres voies de référence, sur la surface spécifique de la charge à broyer et sa granulométrie.The densities of the crus, all other things being equal (pressing cycle, ...), are respectively 5.8, 6.1 and 6.2 g.cm2 for turbulence tests, and mill in liquid N2 channel ball and ball mill (dry process). The evolution of the specific surfaces and the particle size distribution are furthermore given in FIG. 23 which illustrates the impact of the grinding of the present invention, compared with other reference routes, on the specific surface of the feed to be ground and its granulometry.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described. Various modifications may be made by the skilled person.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de fabrication de pièces en céramique (PC) obtenues à partir de poudres (P), caractérisé en ce qu'il comporte : - un dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres (P) à mélanger et à broyer, - un dispositif de mélange et de broyage cryogénique (1) des poudres (P) comprenant une cuve calorifugée, dans laquelle les poudres (P) et du gaz liquéfié (GL) sont introduits et mis directement en contact avec un ratio volumique entre le volume de gaz liquéfié (GL) et le volume total des poudres (P) compris entre 40 et 70 %, - un dispositif de mise en forme par pressage uniaxial (3) du mélange après volatilisation du gaz liquéfié, comprenant une matrice de pressage et une presse de compaction, - un dispositif de frittage (6) des pièces moulées crues.1. Device for producing ceramic parts (PC) obtained from powders (P), characterized in that it comprises: - a device for feeding and introducing powders (P) to be mixed and grinded, a cryogenic mixing and grinding device (1) for the powders (P) comprising an insulated tank, in which the powders (P) and liquefied gas (GL) are introduced and brought into direct contact with a volume ratio between the volume; of liquefied gas (GL) and the total volume of the powders (P) of between 40 and 70%; - a device for shaping by uniaxial pressing (3) of the mixture after volatilization of the liquefied gas, comprising a pressing matrix and a compaction press, - a sintering device (6) for raw molded parts. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de vidange et de coulée (2) pour l'introduction et le remplissage de la suspension résultant du broyage dans un ou des moules de mise en forme.2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a draining device and casting (2) for the introduction and filling of the suspension resulting from grinding in one or more shaping molds. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mise en forme (4) de la suspension comprenant des moules poreux permettant l'évacuation du gaz liquéfié (GL) au travers des pores et un dispositif de mise sous dépression (5), par rapport à la pression au sein des moules, et/ou d'échauffement des faces extérieures des moules pour favoriser le retrait du liquide constitutif de la suspension.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a shaping device (4) of the suspension comprising porous molds for the evacuation of liquefied gas (GL) through the pores and a device depressurizing (5), with respect to the pressure within the molds, and / or heating of the outer faces of the molds to promote the removal of the liquid constituting the suspension. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les poudres (P) sont des poudres d'actinides.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the powders (P) are actinide powders. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de broyage (1) comporte une soupape de décharge (10) pour régler la pression du broyage.5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the grinding device (1) comprises a discharge valve (10) for adjusting the grinding pressure. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de broyage (1) se présente sous la forme d'un broyeur à boulets ou de type planétaire, comprenant notamment des médias de broyage constitués de gaz solidifié (GS), chargé ou non des poudres (P) à broyer.6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the grinding device (1) is in the form of a ball mill or planetary type, including grinding media consisting of solidified gas ( GS), charged or not with the powders (P) to be ground. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de broyage (1) se présente sous la forme d'un broyeur à jets confluents, notamment composé de n jets confluents, n étant un nombre entier strictement supérieur à 1, dont les angles (a) entre deux jets adjacents sont égaux, notamment égaux à 2π/η.7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the grinding device (1) is in the form of a confluent jet mill, in particular composed of n jets confluent, n being an integer strictly greater than 1, whose angles (a) between two adjacent jets are equal, in particular equal to 2π / η. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de vidange et de coulée (2) comporte des moyens de stabilisation de la suspension par sollicitations vibrationnelles et/ou acoustiques, notamment au moyen d'un piézoélectrique et/ou d'une sonotrode.8. Device according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the draining device and casting (2) comprises means for stabilizing the suspension by vibrational and / or acoustic stresses, in particular by means of a piezoelectric and / or sonotrode. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres (P) à broyer comporte un système de charge électrostatique.9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device for supplying and introducing the powders (P) to be ground comprises an electrostatic charging system. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation et d'introduction des poudres à broyer comporte un système d'introduction de liants (AD) chargés électrostatiquement et de charge opposée aux poudres (P) introduites, les liants étant notamment des composés organiques de type élastomères, résines ou colles.10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device for feeding and introducing the powders to be ground comprises a system for introducing electrostatically charged binders (AD) and with a charge opposite to the powders (P ), the binders being in particular organic compounds of the elastomer type, resins or glues. 11. Procédé de fabrication de pièces en céramique (PC) obtenues à partir de poudres (P), caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre au moyen d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.11. A method of manufacturing ceramic parts (PC) obtained from powders (P), characterized in that it is implemented by means of a device according to any one of the preceding claims.
FR1759566A 2017-10-12 2017-10-12 DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES Active FR3072378B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759566A FR3072378B1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES
PCT/FR2018/052506 WO2019073170A1 (en) 2017-10-12 2018-10-10 Device and method for manufacturing ceramic parts cryogenically
JP2020520638A JP7142690B2 (en) 2017-10-12 2018-10-10 Apparatus and method for low temperature manufacturing of ceramic parts
DE112018004502.1T DE112018004502T5 (en) 2017-10-12 2018-10-10 Device and method for the cryogenic manufacture of ceramic parts

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759566 2017-10-12
FR1759566A FR3072378B1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3072378A1 FR3072378A1 (en) 2019-04-19
FR3072378B1 true FR3072378B1 (en) 2019-11-08

Family

ID=61521570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1759566A Active FR3072378B1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7142690B2 (en)
DE (1) DE112018004502T5 (en)
FR (1) FR3072378B1 (en)
WO (1) WO2019073170A1 (en)

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB189626501A (en) 1896-11-23 1896-12-24 Reinhold Steinbach An Improved Ball Mill.
US2041287A (en) 1931-10-20 1936-05-19 Foster Wheeler Corp Ball mill pulverizer
US2235985A (en) 1938-06-10 1941-03-25 Du Pont Ball mill
NL141413B (en) 1965-11-17 1974-03-15 Sphinx Ceramique PROCESS FOR MANUFACTURE OF HEAVY CAST CERAMIC PRODUCTS IN POROUS FORMS AND EQUIPMENT FOR CARRYING OUT THIS PROCESS.
JPS5268846A (en) * 1975-12-03 1977-06-08 Ford Motor Co Method of changing machined chips into sinterable powder by very low temperature technique
KR890003502B1 (en) 1985-02-08 1989-09-23 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 Method for shaping slip-casting and shaping moulds
WO1991010545A1 (en) 1990-01-18 1991-07-25 Kawasaki Steel Corporation Apparatus for molding under high pressure
JPH059507A (en) * 1991-07-02 1993-01-19 Nkk Corp Method for molding powder
US5427722A (en) 1993-06-11 1995-06-27 General Motors Corporation Pressure slip casting process for making hollow-shaped ceramics
JPH0813006A (en) * 1993-12-21 1996-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of r2t17 alloy powder, production of r2t17nx type magnet powder, and high pressure heat treatment equipment
IL115053A (en) 1994-09-01 1999-11-30 Cabot Corp Ceramic slip compositions and method for making the same
US6473336B2 (en) 1999-12-16 2002-10-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic memory device
US6902699B2 (en) 2002-10-02 2005-06-07 The Boeing Company Method for preparing cryomilled aluminum alloys and components extruded and forged therefrom
FR2847195B1 (en) 2002-11-15 2005-07-29 Centre Nat Rech Scient METHOD FOR MANUFACTURING A CERAMIC ARTICLE BY PRESSURIZED CASTING
DE10335224A1 (en) 2003-07-30 2005-03-24 Universität Bremen Method for production of a molded body from ceramic material using metal powder and a colloidal sol useful in space shuttle-, microsystem-, fireproofing-, and/or foundry-, and/or biotechnology technology, e.g. chromatography
JP5268846B2 (en) 2009-09-25 2013-08-21 富士フイルム株式会社 Method for correcting measurement data, optical tomography measuring apparatus, and program
EP2535114A4 (en) 2009-11-13 2015-11-18 Moriroku Chemicals Company Ltd Fine powder manufacturing method and fine powder manufactured using same
US20120263620A1 (en) * 2010-10-26 2012-10-18 John Carberry Methods for making aluminum nitride armor bodies
JP5970794B2 (en) * 2011-11-30 2016-08-17 セイコーエプソン株式会社 Composition for injection molding and method for producing sintered body
FR3042987B1 (en) * 2015-11-04 2017-12-15 Commissariat Energie Atomique DEVICE FOR GRANULATING POWDERS BY CRYOGENIC ATOMIZATION
FR3042986B1 (en) * 2015-11-04 2017-12-15 Commissariat Energie Atomique DEVICE FOR MIXING CRYOGENIC FLUID POWDERS AND GENERATING VIBRATIONS
CN105601279B (en) 2015-12-30 2018-08-28 中国钢研科技集团有限公司 The method that injection forming and solid-phase sintering prepare thin-wall construction silicon carbide ceramics

Also Published As

Publication number Publication date
DE112018004502T5 (en) 2020-06-10
JP2021501312A (en) 2021-01-14
JP7142690B2 (en) 2022-09-27
WO2019073170A1 (en) 2019-04-18
FR3072378A1 (en) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3072308B1 (en) DEVICE AND METHOD FOR CRYOGENIC MILLING WITH CRYOGENIC GAS MILLING MEDIA SOLIDIFIED
EP1713743A1 (en) Grinding balls and production method thereof
WO2019038497A1 (en) Method for preparing a powder comprising uranium oxide uo2, optionally plutonium oxide puo2 and optionally americium oxide amo2 and/or an oxide of another minor actinide
EP1678724B1 (en) Method for the production of nuclear fuel pellets
EP3370856B1 (en) Device for mixing powders by cryogenic fluid and generating vibrations and process
FR3042985A1 (en) DEVICE FOR MIXING POWDERS WITH CRYOGENIC FLUID
EP1137597B1 (en) Preparation by spray-drying of a flowable uranium dioxide powder obtained by dry process conversion of uf 6?
EP3370857A1 (en) Device for granulating powders by cryogenic atomisation
FR3072378B1 (en) DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING CRYOGENIC CERAMIC PIECES
EP1971987B1 (en) Method for making a particulate matter
EP1971986B1 (en) Method for making a dense material for nuclear fuel
FR2825297A1 (en) IMPROVED CRUSHING BODIES
FR3072307A1 (en) CRYOGENIC MILLING DEVICE AND METHOD WITH CONFLUENT JETS
WO1994028556A1 (en) Neutron absorber material and method of manufacture
JPS59206056A (en) Method and apparatus for adjusting particle size of solid
Mallory Modification of Gas Atomized Metal Powders Through Mechanical Chemical Bonding Technique
FR3112149A1 (en) Short fiber coating process
O'Brien et al. Nitride Fuel Development Using Cryo-process Technique
RU2012146420A (en) METHOD FOR PRODUCING POLYCRYSTALLINE COMPOSITE MATERIAL

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190419

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7