RU2142170C1 - Таблетка ядерного топлива - Google Patents
Таблетка ядерного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142170C1 RU2142170C1 RU98102787/06A RU98102787A RU2142170C1 RU 2142170 C1 RU2142170 C1 RU 2142170C1 RU 98102787/06 A RU98102787/06 A RU 98102787/06A RU 98102787 A RU98102787 A RU 98102787A RU 2142170 C1 RU2142170 C1 RU 2142170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- erbium
- nuclear fuel
- erbium oxide
- mixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Использование: в области атомной энергетики при изготовлении тепловыделяющих сборок энергетических ядерных установок. Сущность изобретения: для повышения степени выгорания топлива, снижения неравномерности пространственно-энергетического распределения нейтронов при сохранении технологических свойств топлива, содержащего двуокись урана и добавку окиси эрбия, содержание окиси эрбия в таблетке ядерного топлива не должно превышать 0,46 вес.% по эрбию при плотности смеси от 10,4 до 10,7 г/см3. 3 з.п. ф-лы.
Description
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых ядерных реакторов, использующих в своем составе таблетки ядерного топлива на основе двуокиси урана с выгорающим поглотителем в виде окиси эрбия.
Уровень техники.
В настоящее время активные зоны ядерных водоохлаждаемых реакторов формируются из тепловыделяющих сборок, содержащих топливо различного состава с добавкой выгорающего поглотителя, что позволяет компенсировать реактивность, выравнивать энерговыделение по объему активной зоны и поддерживать температурный коэффициент реактивности на заданном уровне. В качестве выгорающего поглотителя используются редкоземельные элементы и их оксиды, в частности эрбий (1).
Эрбий при использовании его в качестве выгорающего поглотителя, в отличие от других редкоземельных элементов, вводится в ядерное топливо в значительно меньших концентрациях, что положительно сказывается на физических, теплотехнических и технологических свойствах топлива. В частности добавление в топливо эрбия оказывает слабое влияние на такой фактор, как коэффициент теплопроводности топлива.
Известна тепловыделяющая сборка канального ядерного реактора, охлаждаемого водой, содержащая тепловыделяющие элементы с таблетками ядерного топлива в виде окиси урана (UO), в котором содержится эрбий с концентрацией от 0,3 до 0,8% (2). Введение эрбия в топливо канального ядерного реактора типа РБМК (реактор большой мощности канальный) позволяет уменьшить величину эффекта обезвоживания, увеличить подкритичность расхоложенного и разотравленного реактора и увеличить подкритичность реактора после сброса всех стержней СУЗ. Наличие эрбия в топливе РБМК позволяет также осуществить замену в активной зоне дополнительных поглотителей (ДП) на рабочие тепловыделяющие сборки, что повысит глубину выгорания топлива.
Таким образом, введение эрбия в топливо тепловыделяющих сборок РБМК позволяет решить несколько проблем, но присущих отмеченному типу реактора.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является таблетка ядерного топлива, содержащая спрессованный и спеченный порошок смеси двуокиси урана (UO2) с добавкой не менее 0,2% окиси эрбия (Er2O3) (3).
Наличие эрбия с массовым содержанием от 0,2 до 1,5% в таблетке ядерного топлива в известном водо-водяном реакторе позволяет снизить концентрацию бора в теплоносителе-воде и, тем самым, снизить температурный коэффициент замедлителя именно для данного типа реактора.
Таким образом, использование топлива с добавкой эрбия в достаточно широком диапазоне его содержания предполагает улучшение параметров вышеописанных водоохлаждаемых реакторов с учетом их специфики, но не учитывает некоторое ухудшение характеристик собственно топлива и их влияния на условия эксплуатации реактора. Действительно, при содержании эрбия в топливе более 1% увеличивается неравномерность концентрации эрбия по объему топлива, ухудшаются технологические свойства топлива, что снижает коэффициент его использования.
Сущность изобретения.
Задачей настоящего изобретения является создание таблетки ядерного топлива, обладающей улучшенными характеристиками собственно топливной части.
В результате решения данной задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в повышении степени выгорания топлива, снижении неравномерности пространственно-энергетического распределения нейтронов при сохранении технологических свойств топлива.
Данные технические результаты достигаются тем, что в таблетке ядерного топлива, содержащей спрессованный и спеченый порошок смеси двуокиси урана (UO2) с добавкой не менее 0,2% окиси эрбия (Er2O3), содержание окиси эрбия в топливе составляет не более 0,43 вес.% по эрбию, при плотности смеси от 10,4 до 10,7 г/см3.
Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в том, что содержание окиси эрбия в топливе составляет не более 0,43 вес.% по эрбию. Экспериментально установлено, что повышение концентрации окиси эрбия выше указанной величины приводит к снижению плотности и увеличению открытой пористости ядерного топлива, что негативно сказывается на его нейтронно-физических параметрах и технологических свойствах. Кроме того, при содержании окиси эрбия в топливе от 0,2 до 0,46 вес.% по эрбию существенно снижается неоднородность концентрации эрбия внутри топливной таблетки, что практически исключает влияние на пространственно-энергетическое распределение нейтронов, т.е. на условия работы топлива, поскольку самоблокировка эрбия в этом случае пренебрежительно мала. Причем плотность смеси двуокиси урана с добавкой эрбия после прессования и спекания должна составлять от 10,4 до 10,7 г/см3. Повышение плотности смеси более 10,7 г/см3 за счет увеличения усилия прессования приводит к появлению трещин на таблетках, а уменьшение плотности смеси ниже 10,4 г/см3, окажет негативное влияние на работу топлива с позиций его использования и функционирования в составе активной зоны ядерного реактора.
Целесообразно иметь содержание окиси эрбия в ядерном топливе на уровне 0,41 + 0,005 вес.% по эрбию.
Кроме того, открытая пористость спрессованной и спеченой смеси двуокиси урана с добавкой окиси эрбия должна быть не более 1%-ого при размере зерен порошка смеси двуокиси урана с добавкой окиси эрбия от 10 до 20 мкм.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Описываемая таблетка ядерного топлива изготавливается известным образом с помощью обычных средств на стандартном оборудовании. Процесс изготовления предполагает производство топлива в виде двуокиси урана (UO2) с добавкой окиси эрбия (Er2O3). Топливо должно иметь определенный фазовый состав, средний размер зерна, максимальный размер непрореагировавших частиц и прочие параметры.
Технология изготовления таблеток ядерного топлива заключается в следующем. В смесителе, в частности лопастного типа, готовится двухкомпонентная смесь двуокиси урана и оксида эрбия требуемого состава, которая далее подвергается смешению со стандартным пластификатором. После чего производят грануляцию смеси с пластификатором, с последующим измельчением гранул и рассевом на стадии подготовки пресс-порошка. После сушки пресс-порошка производят прессование таблеток и их спекание. Полученными таблетками снаряжают тепловыделяющие элементы, входящие в состав тепловыделяющих сборок.
На всех этапах изготовления таблеток ядерного топлива производят контроль их параметров. Контролирование содержания эрбия в топливе может быть осуществлено различными методами, например рентгено-радиометрическим способом.
Источники информации
WO, 95/04991 A1, 1995.
WO, 95/04991 A1, 1995.
RU, 2065627 C, 1996.
WO, 91/14268 A1, 1991.
Claims (4)
1. Таблетка ядерного топлива, содержащая спрессованный и спеченый порошок смеси двуокиси урана (UO2) с добавкой не менее 0,2% окиси эрбия (Er2O3), отличающаяся тем, что содержание окиси эрбия в топливе составляет не более 0,43 вес.% по эрбию при плотности смеси от 10,4 до 10,7 г/см3.
2. Таблетка ядерного топлива по п.1, отличающаяся тем, что открытая пористость спрессованной и спеченой смеси двуокиси урана с добавкой окиси эрбия составляет не более 1%.
3. Таблетка ядерного топлива по п.1 или 2, отличающаяся тем, что размер зерен порошка смеси двуокиси урана с добавкой окиси эрбия составляет от 10 до 20 мкм.
4. Таблетка ядерного топлива по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что содержание окиси эрбия в ядерном топливе составляет 0,41 + 0,005 вес.% по эрбию.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98102787/06A RU2142170C1 (ru) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Таблетка ядерного топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98102787/06A RU2142170C1 (ru) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Таблетка ядерного топлива |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114784A Division RU2141693C1 (ru) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | Тепловыделяющая сборка водоохлаждаемого ядерного реактора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2142170C1 true RU2142170C1 (ru) | 1999-11-27 |
Family
ID=20202353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98102787/06A RU2142170C1 (ru) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | Таблетка ядерного топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2142170C1 (ru) |
-
1998
- 1998-02-18 RU RU98102787/06A patent/RU2142170C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2735243C2 (ru) | Полностью керамическое микроинкапсулированное топливо, изготовленное с выгорающим поглотителем в качестве интенсификатора спекания | |
EP0087926B1 (en) | Burnable neutron absorbers | |
RU2376665C2 (ru) | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) | |
JPH0774834B2 (ja) | 核燃料組成物 | |
KR101462738B1 (ko) | 세라믹 미소셀이 배치된 핵분열생성물 포획 소결체 및 이의 제조방법 | |
US4231976A (en) | Process for the production of ceramic plutonium-uranium nuclear fuel in the form of sintered pellets | |
US9653188B2 (en) | Fabrication method of burnable absorber nuclear fuel pellets and burnable absorber nuclear fuel pellets fabricated by the same | |
WO1997006535A1 (en) | Nuclear fuel pellets | |
RU2427936C1 (ru) | Комбинированная таблетка ядерного топлива | |
RU2362223C1 (ru) | Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты) | |
US3117372A (en) | Stabilized rare earth oxides for a control rod and method of preparation | |
RU2142170C1 (ru) | Таблетка ядерного топлива | |
WO2018124915A1 (ru) | Таблетка ядерного топлива и способ её получения | |
KR101436499B1 (ko) | 급속소결을 통한 가연성 흡수 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 가연성 흡수 핵연료 소결체 | |
RU2141693C1 (ru) | Тепловыделяющая сборка водоохлаждаемого ядерного реактора | |
US20200027586A1 (en) | Manufacture of Large Grain Powders with Granular Coatings | |
JP3919929B2 (ja) | 核燃料ペレットと、その製造方法と、その燃料要素および燃料集合体 | |
US3520958A (en) | Method for preparing an oxidic fissile material containing a metal boride as burnable poison | |
RU2157568C1 (ru) | Таблетка ядерного топлива | |
KR20010001112A (ko) | 중성자 흡수물질을 함유한 산화물 핵연료 소결체의 제조방법 | |
KR100812952B1 (ko) | 지르코니아가 첨가된 중성자 흡수 소결체 및 이의 제조방법 | |
JP4135976B2 (ja) | Rim効果の発生を遅らせるための変性核燃料 | |
US9847145B2 (en) | Method for fabrication of oxide fuel pellets and the oxide fuel pellets thereby | |
KR101474153B1 (ko) | 금속 미소셀이 배치된 핵분열생성물 포획 소결체 및 이의 제조방법 | |
RU2353988C1 (ru) | Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060219 |