RU2170957C2 - Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170957C2 RU2170957C2 RU99115232/06A RU99115232A RU2170957C2 RU 2170957 C2 RU2170957 C2 RU 2170957C2 RU 99115232/06 A RU99115232/06 A RU 99115232/06A RU 99115232 A RU99115232 A RU 99115232A RU 2170957 C2 RU2170957 C2 RU 2170957C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing
- stage
- powder
- uranium
- zinc stearate
- Prior art date
Links
Images
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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Использование: при изготовлении топлива для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов для повышения выхода годных, стабилизации плотности и высоты спеченных таблеток за счет нивелирования индивидуальных свойств исходных порошков, сокращения трудозатрат. Сущность изобретения: порошки диоксида урана, оксида урана и стеарата цинка перед уплотнением подвергают, по крайней мере, трехстадийному смешению, рассчитывая соотношения смешиваемых компонентов по формулам, от полученной смеси отбирают три точечных пробы и анализируют их на содержание углерода, из пресс-порошка прессуют брикеты, совмещают операции дробления, грануляции и вибрационного рассева гранул в одном агрегате, гранулы подвергают, по крайней мере, двухстадийному смешению, также после этого отбирают три точечных пробы и анализируют их на содержание углерода. В устройстве для осуществления способа единый агрегат имеет корпус в виде размещенной на виброопорах кольцевой емкости, в кольцевом пространстве которой размещены на равном расстоянии друг от друга, по крайней мере, три механизма дробления в виде шарнирно закрепленных с одной стороны механических плит с рифлеными нижними поверхностями, взаимодействующими с металлическими плитами под каждой из них, на одном уровне с которыми остальное кольцевое пространство перекрыто съемными сетками. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана (UO2) для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов.
Известно, что таблетки диоксида урана (UO2) являются одной из основных составляющих ТВЭЛ, в значительной степени определяющих их работоспособность, поэтому к ним предъявляются достаточно жесткие требования по многим параметрам. Получение в производственных условиях таблеток, полностью удовлетворяющих требованиям технических условий, довольно непростая задача, поскольку их качество зависит от ряда факторов и, в первую очередь от качества исходных порошков (UO2).
Известны порошки диоксида урана, которые трудно сразу, т.е. без какой-либо дополнительной подготовки, использовать для изготовления таблеток, например порошки диоксида урана, отличающиеся от керамических по следующим показателям:
- плохая текучесть или ее полное отсутствие;
- низкая насыпная масса, менее 1,7 г/см3;
- большая доля мелкой (менее 71 мкм) фракции (от 10 до 100%);
- низкая спекаемость (плотность таблеток, спеченных при t 1750oC за 4 часа в водороде - менее 10.4 г/см3);
- неудовлетворительная формуемость порошка (таблетка при прессовании необработанного порошка не сохраняет свою форму и разваливается).
- плохая текучесть или ее полное отсутствие;
- низкая насыпная масса, менее 1,7 г/см3;
- большая доля мелкой (менее 71 мкм) фракции (от 10 до 100%);
- низкая спекаемость (плотность таблеток, спеченных при t 1750oC за 4 часа в водороде - менее 10.4 г/см3);
- неудовлетворительная формуемость порошка (таблетка при прессовании необработанного порошка не сохраняет свою форму и разваливается).
Известен способ изготовления таблетированного топлива тепловыделяющих элементов, включающий подготовку пресс-порошка диоксида урана (UO2), смешение со связующим, прессование в таблетки, спекание таблеток, отбраковку бракованных таблеток их переработку и возвращение в процесс (см. патент Англии N 1371595, МКИ G 21 C 3/62 от 16.03.71, N P22126701, ФРГ, опубликован "Изобретения за рубежом" 1974 год, выпуск 29, N 21, стр.2). Из вышеперечисленных порошков по вышеперечисленным причинам (низкая текучесть, большая доля мелкой фракции, низкая спекаемость, неудовлетворительная формуемость и т.д.) по известному способу изготовление качественных таблеток невозможно.
Известен способ изготовления таблеток ядерного топлива. Для изготовления спекаемых таблеток мелкодисперсный порошок диоксида урана (UO2) смешивают с порошком оксида урана (U3O8), а реакционный и мелкодисперсный оксид (U3O8) получают путем окисления на воздухе UO2 при температуре менее 800oC (см. патент ЕПВ (EP) N 0249549 от 16.12.87 г., МКИ G 21 C 3/62).
Использование вышеперечисленных порошков для изготовления таблеток по известному способу без предварительной подготовки пресс-порошка неприемлемо из-за низкого качества полученных таблеток.
Известен вариант подготовки пресс-порошков, при котором порошок прессуют в брикеты, которые затем дробят и отсеивают требуемую фракцию пресс-порошка. Уплотнение порошков в брикеты осуществляют как со связкой, так и без нее. При применении связующего вещества его вводят в порошок UO2 как до, так и после уплотнения. В качестве связующего применяют стеарат цинка.
Для получения требуемого гранулометрического состава порошка используют вибрационный рассев, (см. Книга 1, под редакцией Ф.Г.Решетникова, "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов", стр. 93-94, М., Энергоатомиздат, 1995 год).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения таблетированного ядерного топлива, включающий подготовку порошков диоксида UO2, перемешивание, приготовление пресс-порошка путем смешения со связующим, предварительное уплотнение пресссованием в брикеты, дробление, грануляцию, рассев, подготовку гранул для прессования, прессование таблеток и спекание (см. патент США N 4436677, кл. G 21 C 21/00, 1982 г. ).
Как известный вариант подготовки пресс-порошков, при котором порошок прессуют в брикеты с одностадийным смешением со связующим перед прессованием, так и по патенту США с одностадийным перемешиванием со связующим перед прессованием брикетов не исключается неравномерность смешения пресс-порошка со связующим, что из-за плохой текучести, низкой насыпной массы, большой доли мелкой фракции, низкой спекаемости, неудовлетворительной формуемости порошков диоксида не позволит получить качественные брикеты и соответственно качественные таблетки, что снизит выход в готовую продукцию.
При этом не удается стабилизировать плотность спеченных таблеток за счет неудавшегося нивелирования индивидуальных свойств исходных порошков на стадии прессования брикета. Не удается стабилизировать высоту таблеток за счет неудавшегося обеспечения требуемой текучести пресс-порошка после уплотнения брикета. Не удается достичь требуемых параметров микроструктуры и доспекаемости.
Не удается сократить количество операций и трудозатраты, а каждая операция - это потери порошка, снижение выхода в готовую продукцию и снижение производительности.
Известно устройство для осуществления способа получения таблетированного топлива, содержащее агрегат смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8 (см. патент ЕПВ 0249549).
Известное устройство неполно характеризует заявляемое устройство.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива, содержащее агрегаты смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8, агрегаты прессования брикетов из порошка, дробления брикетов, грануляции, вибрационного рассева, подготовки гранул для прессования смешением со связующим, прессования таблеток и спекания (см. "Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов", под редакцией Ф.Г.Решетникова, М., Энергоатомиздат, 1955 г., книга 1, стр. 93-95, 99, 101, 102).
Устройство содержит агрегаты дробления брикетов, грануляции, вибрационного рассева, каждый из которых имеет свои потери порошка, снижающие выход в годную продукцию.
Технической задачей изобретения является повышение выхода в готовую продукцию, стабилизация плотности спеченных таблеток за счет нивелирования индивидуальных свойств исходных порошков на стадии прессования брикета, стабилизация высоты таблеток за счет обеспечения требуемой текучести пресс-порошка после уплотнения брикета, обеспечение требуемых параметров микроструктуры и доспекаемости, сокращение количества операций и трудозатрат за счет совмещения операций в одном агрегате и повышение при этом производительности.
Эта техническая задача решается тем, что в способе получения таблетированного ядерного топлива, включающем подготовку порошков диоксида UO2, перемешивание, приготовление пресс-порошка путем смешения со связующим стеаратом цинка и с порошком оксида урана U3O8, предварительное уплотнение прессованием в брикеты, дробление, грануляцию, вибрационный рассев, подготовку гранул прессования смешением со связующим, прессование таблеток и спекание;
согласно изобретению порошки диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка перед уплотнением в брикеты подвергают, по крайней мере, трехстадийному смешению, где на первой стадии смешивают диоксид урана UO2 и 10% весовых стеарата цинка, на второй стадии смешения добавляют порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 2% стеарата цинка в смеси и на третьей стадии смешения добавляют до 15% порошка оксида урана U3O8 и порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресспорошке, расчет соотношения компонентов на каждой стадии смешения проводят по формулам:
I стадия MUO2I = 10•MStZn, (1)
II стадия MUO2II = 50•MStZn - MUO2I, (2)
III стадия MUO2III = 500•MStZn - MUO2II - MUO2I - MU3O8, (3)
MStZn = 0,002Mn, (4)
MU3O8 = (0 - 0,15) • Mn, (5)
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
MStZn - масса StZn, кг;
MUO2I-III - масса UO2, добавляемая на I - III стадиях смешения;
MU3O8 - масса U3O8 в партии.
согласно изобретению порошки диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка перед уплотнением в брикеты подвергают, по крайней мере, трехстадийному смешению, где на первой стадии смешивают диоксид урана UO2 и 10% весовых стеарата цинка, на второй стадии смешения добавляют порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 2% стеарата цинка в смеси и на третьей стадии смешения добавляют до 15% порошка оксида урана U3O8 и порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресспорошке, расчет соотношения компонентов на каждой стадии смешения проводят по формулам:
I стадия MUO2I = 10•MStZn, (1)
II стадия MUO2II = 50•MStZn - MUO2I, (2)
III стадия MUO2III = 500•MStZn - MUO2II - MUO2I - MU3O8, (3)
MStZn = 0,002Mn, (4)
MU3O8 = (0 - 0,15) • Mn, (5)
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
MStZn - масса StZn, кг;
MUO2I-III - масса UO2, добавляемая на I - III стадиях смешения;
MU3O8 - масса U3O8 в партии.
От полученной смеси пресс-порошка отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов анализов, которых не должно превышать 0,04%, брикеты из полученного пресс-порошка прессуют при давлении 0,7-2,0 т/см2 с соотношением диаметра брикета к высоте D: H > 2:1, дробление брикета, грануляцию и вибрационный рассев гранул, совмещают в одном агрегате, гранулы подвергают, по крайней мере, двухстадийному смешению, где на первой стадии их смешивают с 10% весовых стеарата цинка, на второй стадии в смесь добавляют гранулы диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресс-порошке, отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов которых не должно превышать 0,04% и на уран, уран 235, железо, никель, хром, влагу, а прессование из пресс-порошка таблеток осуществляют при давлении прессования 1,6-2,2 т/см2, но не менее давления уплотнения брикета при условии плотности таблеток 5,2-5,6 г/см3.
Эта техническая задача решается тем, что в устройстве для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива, содержащем агрегаты смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8, агрегатыпрессования брикетов из пресс-порошка, дробления брикетов, грануляции, вибрационного рассева, подготовки гранул для прессования смешением со связующим, прессования таблеток и спекания.
Согласно изобретению агрегаты смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8 выполнены из агрегатов I, II, III стадий смешения, агрегаты дробления, грануляции и вибрационного рассева объединены в единый агрегат с корпусом в виде кольцевой емкости, в кольцевом пространстве которой размещены на равном расстоянии друг от друга механизмы дробления в виде шарнирно закрепленных с одной стороны металлических плит с рифлеными нижними поверхностями, взаимодействующими с металлическими плитами под каждой из них, на одном уровне с которыми остальное кольцевой пространство кольцевой емкости перекрыто съемными сетками с размерами отверстий в сетках, удовлетворяющих требованиям к размеру гранул, кольцевая емкость размещена на виброопорах с возможностью возвратно-поступательного вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения вверх-вниз, а во внутреннюю полость кольцевой емкости размещен источник с дибалансами передачи возвратно-поступательного движения кольцевой емкости.
Другими отличиями является то, что:
все агрегаты размещены в линию и снабжены транспортными средствами проводки полуфабрикатов с агрегата на агрегат;
агрегаты смешения порошков выполнены в виде смесителей "пьяная бочка" и барабанного смесителя, снабжены механизмами дозирования с узлами разгрузки контейнера, механизмами взвешивания и автоматическими шнеками-дозаторами с обратной связью от механизмов взвешивания. В механизме дробления брикетов в шарнирно закрепленной металлической плите размещен регулировочный болт;
агрегат смешения гранул со связующим снабжен автоматическим пробоотборником;
кольцевая емкость совмещенных агрегатов дробления, грануляции и вибрационного рассева снабжена в верхней части загрузочным узлом, а в нижней под съемной сеткой узлом выгрузки, соосным узлу загрузки.
все агрегаты размещены в линию и снабжены транспортными средствами проводки полуфабрикатов с агрегата на агрегат;
агрегаты смешения порошков выполнены в виде смесителей "пьяная бочка" и барабанного смесителя, снабжены механизмами дозирования с узлами разгрузки контейнера, механизмами взвешивания и автоматическими шнеками-дозаторами с обратной связью от механизмов взвешивания. В механизме дробления брикетов в шарнирно закрепленной металлической плите размещен регулировочный болт;
агрегат смешения гранул со связующим снабжен автоматическим пробоотборником;
кольцевая емкость совмещенных агрегатов дробления, грануляции и вибрационного рассева снабжена в верхней части загрузочным узлом, а в нижней под съемной сеткой узлом выгрузки, соосным узлу загрузки.
Способ позволяет:
- повысить выход в готовую продукцию, стабилизировать плотность спеченных таблеток за счет нивелирования индивидуальных свойств исходных порошков на стадии прессования брикета;
стабилизировать высоту таблеток за счет обеспечения требуемой текучести пресс-порошка после уплотнения брикета, гарантировать требуемые параметры микроструктуры и доспекаемости;
сократить количество операций и трудозатраты за счет совмещения в одном агрегате операций дробления брикета, грануляции и вибрационного рассева, достичь при этом повышения производительности по сравнению с известными дробилками, грануляторами и устройствами рассева, снизить потери порошка, что повысит выход в готовую продукцию.
- повысить выход в готовую продукцию, стабилизировать плотность спеченных таблеток за счет нивелирования индивидуальных свойств исходных порошков на стадии прессования брикета;
стабилизировать высоту таблеток за счет обеспечения требуемой текучести пресс-порошка после уплотнения брикета, гарантировать требуемые параметры микроструктуры и доспекаемости;
сократить количество операций и трудозатраты за счет совмещения в одном агрегате операций дробления брикета, грануляции и вибрационного рассева, достичь при этом повышения производительности по сравнению с известными дробилками, грануляторами и устройствами рассева, снизить потери порошка, что повысит выход в готовую продукцию.
Размещение всех агрегатов в линию с транспортными средствами проводки полуфабрикатов с агрегата на агрегат увеличит производительность.
На чертежах представлены:
фиг. 1 - устройство для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива;
фиг. 2 - агрегат, совмещающий дробление, грануляцию и вибрационный рассев.
фиг. 1 - устройство для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива;
фиг. 2 - агрегат, совмещающий дробление, грануляцию и вибрационный рассев.
Устройство для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива содержит агрегат 1 первой стадии смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка, агрегат 2 - второй стадии смешения, агрегат 3 - третьей стадии смешения с добавлением оксида урана U3O8, агрегат 4 - прессования брикетов, единый агрегат 5, совмещающий в себе агрегаты дробления, грануляции и вибрационного рассева, агрегат 6 - смешения гранул со стеаратом цинка первой стадии, агрегат 7 - второй стадии смешения, агрегат 8 - прессования таблеток и агрегат 9 - спекания таблеток.
Все агрегаты размещены в линию и снабжены транспортным средством 10 проводки полуфабрикатов с агрегата на агрегат в контейнерах 11, имеющих опорные штыри 12 для установки в агрегаты смешения. Корпус единого агрегата 5 дробления, грануляции и вибрационного рассева выполнен в виде кольцевой емкости, в кольцевом пространстве 13 которой размещены на равном расстоянии друг от друга механизмы 14 дробления в виде шарнирно закрепленных с одной стороны металлических плит 15 с рифлеными нижними поверхностями 16, взаимодействующими с металлическими плитами 17 под каждой из них, на одном уровне с которыми остальное кольцевое пространство 13 кольцевой емкости 5 перекрыто съемными сетками 18 с размерами отверстий в съемных сетках 18, удовлетворяющих требованиям к размерам гранул, кольцевая емкость 5 размещена на виброопорах 19 с возможностью возвратно-поступательного вращения вокруг своей оси и возвратно- поступательного перемещения вверх-вниз, а во внутреннюю полость 20 кольцевой емкости 5 размещен источник 21 с дибалансами 22 передачи возвратно-поступательного движения кольцевой емкости 5.
Агрегаты 1, 2, 6, 7 смешения порошков выполнены в виде смесителей типа "пьяная бочка" и снабжены механизмами дозирования 23, 24, 25, 26 и узлом 27 разгрузки контейнера 11, механизмами взвешивания 28, 29, 30, 31, 32 и автоматическими шнеками-дозаторами 33, 34, 35, 36 с обратной связью от механизма взвешивания. Агрегаты 6, 7 смешения гранул со связующим снабжены автоматическим пробоотбором (не показан). Кольцевая емкость 5 снабжена в верхней части загрузочным узлом 37, а в нижней под съемной сеткой 18 узлом 38 выгрузки, соосным узлу загрузки. Для транспортировки и дозирования стеарата цинка использован контейнер 39. Для регулировки размера гранул предназначен регулировочный болт 40 в металлической плите 15, обеспечивающий требуемые параметры гранул.
Способ получения таблетированного ядерного топлива осуществляют следующим образом
Контейнер 11 с диоксидом урана UO2 с помощью транспортного средства 10 устанавливают на узел 27 разгрузки контейнера 11 и устанавливают контейнер 39 со стеаратом цинка.
Контейнер 11 с диоксидом урана UO2 с помощью транспортного средства 10 устанавливают на узел 27 разгрузки контейнера 11 и устанавливают контейнер 39 со стеаратом цинка.
По формуле определяют количество стеарата цинка (StZn) и диоксида урана UO2, подлежащих смешению на I, II и III стадиях смешения:
I стадия MUO2I = 10•MStZn, (1)
II стадия MUO2II = 50•MStZn - MUO2I, (2)
III стадия MUO2III = 500•MStZn - MUO2II - MUO2I - MU3O8, (3)
MStZn = 0,002Mn, (4)
MU3O8 = (0 - 0,15) • Mn, (5)
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
MStZn - масса StZn, кг;
MUO2I-III - масса UO2, добавляемая на I - III стадиях смешения;
MU3O8 - масса U3O8 в партии.
I стадия MUO2I = 10•MStZn, (1)
II стадия MUO2II = 50•MStZn - MUO2I, (2)
III стадия MUO2III = 500•MStZn - MUO2II - MUO2I - MU3O8, (3)
MStZn = 0,002Mn, (4)
MU3O8 = (0 - 0,15) • Mn, (5)
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
MStZn - масса StZn, кг;
MUO2I-III - масса UO2, добавляемая на I - III стадиях смешения;
MU3O8 - масса U3O8 в партии.
Пример. Требовалось провести расчет компонентов для партии пресс-порошка.
Mn = 1000 кг, доля оксида U3O8 - 10%.
NU3O8 = 0,10•1000 = 100 кг.
MStZn = 0,002•1000 = 2 кг.
MUO2I = 10•2 = 20 кг.
MUO2II = 50•2 - 20 = 80 кг.
MUO2III = 500•2 - 80 - 20 - 100 = 800 кг.
Таким образом требовалось:
на I стадии смешивать 2 кг StZn и 20 кг диоксида UO2;
на II стадии смесь после первой стадии смешения смешивать с 80 кг диоксида урана UO2;
на III стадии смесь после второй стадии смешения смешивать со 100 кг оксида U3O8 и 800 кг диоксида UO2.
на I стадии смешивать 2 кг StZn и 20 кг диоксида UO2;
на II стадии смесь после первой стадии смешения смешивать с 80 кг диоксида урана UO2;
на III стадии смесь после второй стадии смешения смешивать со 100 кг оксида U3O8 и 800 кг диоксида UO2.
С помощью механизма 23 дозирования диоксид UO2 стеарат цинка StZn дозировано загружают в контейнер, взвешивают на механизме 28 взвешивания, а избыток, если появился таковой, шнеком-дозатором 33 возвращают в механизм 23 дозирования.
Контейнер со смесью транспортным средством 10 устанавливают на агрегат 1 типа "пьяная бочка", откуда после смешения контейнер 11 транспортным средством 10 направляют на дозировку, устанавливают на узел 27 разгрузки контейнера 11 в механизм 24 дозирования, откуда в другой контейнер 11 засыпают смесь I стадии смешения и диоксид урана согласно расчету, на механизме 29 смесь взвешивают, избыток шнеком-дозатором 34 возвращают на механизм 24 дозирования. Контейнер 11 на опорные штыри 12 устанавливают на агрегат 2 смешения 2 стадии типа "пьяная бочка".
После смешения контейнер 11 со смесью 2 стадии смешения транспортным средством 10 устанавливают на узел 2 разгрузки контейнера механизма 25 дозирования, куда также устанавливают контейнер 11 с диоксидом и контейнер 11 с оксидом в количествах согласно расчету, т.е. до 15% оксида U3O8 и диоксида UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в смеси. Смесь загружают в агрегат 3 смешения в виде барабана. После смешения смесь из барабанного смесителя 3 выгружают в контейнер, который на механизме 30 взвешивают, избыток шнеком-дозатором 35 возвращают обратно, из контейнера со смесью отбирают три точечные пробы на содержание углерода, максимальное расхождение результатов анализов которого не должно было превышать 0,04%. Смесь в контейнере 11 направляют на агрегат 4 прессования, где при давлении 0,7-2,0 т/см2 прессуют брикеты с соотношением диаметра (D) к высоте (H) ≥ 2:1. Стеарат цинка является углеродосодержащим веществом и если максимальное расхождение результатов анализов на углерод будет выше 0,04%, то это свидетельствует о неравномерности смешения порошков диоксида, оксида урана с стеаратом цинка. Такие порошки подлежат возврату на повторное смешение. Дробление брикета, грануляцию и вибрационный рассев гранул совмещают в одном агрегате 5, в котором через загрузочный узел 37 загружают брикеты, включают источник 21 колебаний с дибалансами 22, передающий колебания корпусу - кольцевой емкости 5 возвратно-поступательно вокруг своей оси и вверх-вниз на виброопорах 19. При этом брикеты начинают перемещаться по кольцевому пространству 13 через механизмы 14 дробления, где с помощью регулировочного болта 40 предельно устанавливают зазор для требуемого размера гранул между плитой 15 с рифленой нижней поверхностью 16 и нижней плитой 17. При возвратно-поступательном перемещении вверх-вниз агрегата 5 верхняя плита 15 на шарнире будет совершать аналогичные движения и своей нижней рифленой поверхностью 16 дробить брикет в гранулы, которые также под воздействием возвратно-поступательного перемещения агрегата вокруг своей оси будут перемещаться по кольцевому пространству 13 по сетке 18, приобретая при этом сферическую форму. Гранулы, размер которых меньше размера отверстий в сетке, будут просыпаться вниз и через узел 38 выгружаться из агрегата 5 в контейнер 11.
После взвешивания на механизме 31 взвешивания транспортным средством 10 контейнер перемещают на механизм 26 дозирования и туда же устанавливают контейнер 39 со стеаратом цинка, осуществляют дозировку гранул с 10% весовых стеарата цинка, загружают в контейнер, взвешивают на механизме 32, избыток шнеком-дозатором 36 возвращают в механизм дозирования, а контейнер 11 опорными штырями 12 устанавливают в агрегат 6 смешения типа "пьяная бочка". На второй стадии смешения в агрегате 7 смешения в смесь добавляют гранулы из расчета получения 0,2% стеарата цинка, отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, на уран, уран 235, железо, никель, хром, влагу (раннее выявление случайного натирания вращающихся металлических частей). Максимальное расхождение результатов анализов на углерод не должно превышать 0,04%.
Прессование пресс-порошка в таблетки осуществляют на агрегате 8 при давлении 1,6-2,2 т/см2, но не менее давления уплотнения брикета при условии плотности таблеток 5,2-5,6 г/см3.
Спекание таблеток осуществляют в печи 9 в среде водорода. Как показали проведенные испытания, производительность возросла в 3-4 раза и возможна регулировка гранул в широком диапазоне 5-20 мм, что весьма важно в таблеточном производстве.
Claims (10)
1. Способ получения таблетированного ядерного топлива, включающий подготовку порошков диоксида урана UO2, перемешивание, приготовление пресс-порошка путем смешения со связующим стеаратом цинка и с порошком оксида урана U3O8, предварительное уплотнение прессованием в брикеты, дробление, грануляцию, вибрационный рассев, подготовку гранул для прессования смешением со связующим, прессование таблеток и спекание, отличающийся тем, что порошки диоксида урана UO2, оксида урана U3O8, и стеарата цинка StZn перед уплотнением в брикеты подвергают, по крайней мере, трехстадийному смешению, где на первой стадии смешения смешивают диоксид урана UO2 и 10 вес.% стеарата цинка, на второй стадии смешения добавляют порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 2% стеарата цинка в смеси и на третьей стадии смешения добавляют до 15% порошка оксида урана U3O8 и порошок диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресс-порошке, расчет компонентов на каждой стадии смешения проводят по формулам
I стадия Muo2I = 10 • Mstzn, (1)
II стадия Muo2II = 50 • Mstzn - Muo2I, (2)
III стадия Muo2III = 500 • Mstzn - Muo2II - Muo2I - Mu3o8, (3)
Mstzn = 0,002 Mn, (4)
Mu3o8 = (0 - 0,15) • Mn, (5),
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
Mstzn - масса StZn, кг;
Muo2I-III - масса UO2, добавляемая на I-III стадиях смешения;
Mu3o8 - масса U3O8 в партии,
от полученной смеси пресс-порошка отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов анализов которых не должно превышать 0,04%, брикеты из полученного пресс-порошка прессуют при давлении 0,7 - 2,0 т/см2 с соотношением диаметра брикета к высоте Д : Н ≥ 2 : 1, дробление брикета, грануляцию и вибрационный рассев гранул совмещают в одном агрегате, гранулы подвергают, по крайней мере, двухстадийному смешению, где на первой стадии их смешивают с 10 вес.% стеарата цинка, на второй стадии в смесь добавляют гранулы диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресс-порошке, отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов которых не должно превышать 0,04%, и на уран, уран 235, железо, никель, хром, влагу, а прессование из пресс-порошка таблеток осуществляют при давлении прессования 1,6 - 2,2 т/см2, но не менее давления уплотнения брикета при условии плотности таблеток 5,2 - 5,6 г/см3.
I стадия Muo2I = 10 • Mstzn, (1)
II стадия Muo2II = 50 • Mstzn - Muo2I, (2)
III стадия Muo2III = 500 • Mstzn - Muo2II - Muo2I - Mu3o8, (3)
Mstzn = 0,002 Mn, (4)
Mu3o8 = (0 - 0,15) • Mn, (5),
где Mn - масса партии пресс-порошка, кг;
Mstzn - масса StZn, кг;
Muo2I-III - масса UO2, добавляемая на I-III стадиях смешения;
Mu3o8 - масса U3O8 в партии,
от полученной смеси пресс-порошка отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов анализов которых не должно превышать 0,04%, брикеты из полученного пресс-порошка прессуют при давлении 0,7 - 2,0 т/см2 с соотношением диаметра брикета к высоте Д : Н ≥ 2 : 1, дробление брикета, грануляцию и вибрационный рассев гранул совмещают в одном агрегате, гранулы подвергают, по крайней мере, двухстадийному смешению, где на первой стадии их смешивают с 10 вес.% стеарата цинка, на второй стадии в смесь добавляют гранулы диоксида урана UO2 из расчета получения 0,2% стеарата цинка в пресс-порошке, отбирают три точечных пробы и анализируют на содержание углерода, максимальное расхождение результатов которых не должно превышать 0,04%, и на уран, уран 235, железо, никель, хром, влагу, а прессование из пресс-порошка таблеток осуществляют при давлении прессования 1,6 - 2,2 т/см2, но не менее давления уплотнения брикета при условии плотности таблеток 5,2 - 5,6 г/см3.
2. Устройство для осуществления способа получения таблетированного ядерного топлива, содержащее агрегаты смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8, агрегаты прессования брикетов из пресс-порошка, дробления брикетов, грануляции, вибрационного рассева, подготовки гранул для прессования смешением со связующим, прессования таблеток и спекания, отличающееся тем, что агрегаты смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка и оксида урана U3O8 выполнены из агрегатов I, П, III cтадий смешения, агрегаты дробления, грануляции и вибрационного рассева объединены в единый агрегат с корпусом в виде кольцевой емкости, в кольцевом пространстве которой размещены на равном расстоянии друг от друга механизмы дробления в виде шарнирно закрепленных с одной стороны металлических плит с рифлеными нижними поверхностями, взаимодействующими с металлическими плитами под каждой из них, на одном уровне с которыми остальное кольцевое пространство кольцевой емкости перекрыто съемными сетками с размерами отверстий в сетках, удовлетворяющих требованиям к размеру гранул, кольцевая емкость размещена на виброопорах с возможностью возвратно-поступательного вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения вверх-вниз, а во внутренней полости кольцевой емкости размещен источник с дибалансами передачи возвратно-поступательного движения кольцевой емкости.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что все агрегаты размещены в линию и снабжены транспортными средствами проводки полуфабрикатов с агрегата на агрегат.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что агрегаты I, II стадии смешения порошков выполнены в виде смесителей типа "пьяная бочка".
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что агрегат III стадии смешения порошков выполнен в виде барабанного смесителя.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что агрегаты I, II, III стадий смешения снабжены механизмами дозирования с узлами разгрузки контейнера.
7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что агрегаты I, II, III стадий смешения снабжены механизмами взвешивания и автоматическими шнеками-дозаторами с обратной связью от механизмов взвешивания.
8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в механизме дробления брикетов в шарнирно закрепленной металлической плите размещен регулировочный болт.
9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что агрегат смешения гранул снабжен автоматическим пробоотборником.
10. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кольцевая емкость совмещенных агрегатов дробления, грануляции и вибрационного рассева снабжена в верхней части загрузочным узлом, а в нижней под съемной сеткой узлом выгрузки, соосным узлу загрузки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115232/06A RU2170957C2 (ru) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115232/06A RU2170957C2 (ru) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2170957C2 true RU2170957C2 (ru) | 2001-07-20 |
Family
ID=20222624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99115232/06A RU2170957C2 (ru) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2170957C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894594A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-11-24 | 中国原子能科学研究院 | 一种亚化学计量UO2-x环形芯块的制备工艺 |
| WO2018208185A1 (ru) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa |
| RU2797576C1 (ru) * | 2022-09-05 | 2023-06-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Установка спекания таблеток, содержащая транспортный канал |
-
1999
- 1999-07-09 RU RU99115232/06A patent/RU2170957C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕШЕТНИКОВ Ф.Г. и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов, книга 1. - М.: Энергоатомиздат, 1995, с.93-95, 99, 101, 102. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894594A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-11-24 | 中国原子能科学研究院 | 一种亚化学计量UO2-x环形芯块的制备工艺 |
| CN101894594B (zh) * | 2009-09-11 | 2013-04-17 | 中国原子能科学研究院 | 一种亚化学计量UO2-x环形芯块的制备工艺 |
| WO2018208185A1 (ru) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa |
| CN109478430A (zh) * | 2017-05-12 | 2019-03-15 | 化工科学研究院股份公司 | 陶瓷核燃料芯块制造法 |
| RU2797576C1 (ru) * | 2022-09-05 | 2023-06-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Установка спекания таблеток, содержащая транспортный канал |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2335815C2 (ru) | Способ получения таблеток ядерного топлива | |
| RU2170957C2 (ru) | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления | |
| CN101525686B (zh) | 一种高强度煤基直接还原生球块的制造方法及其设备 | |
| CN101805238A (zh) | 一种高强度球形团聚硼颗粒的制备方法 | |
| US20100032504A1 (en) | Process for the Manufacture of a Particulate Material and Particulate Material Obtained by this Process | |
| KR20090072120A (ko) | 석탄 파쇄 방법 | |
| JPH0136880B2 (ru) | ||
| WO2018037808A1 (ja) | 固形燃料の製造方法 | |
| CN108408424B (zh) | 一种用于加热片精确称量的装置 | |
| CN205903864U (zh) | 一种抛粉喷雾造粒机 | |
| CN218250100U (zh) | 一种阴极炭块配料设备 | |
| CN219744692U (zh) | 一种酱料混料搅拌器 | |
| CN217093019U (zh) | 一种立式改性沥青原材料混合装置 | |
| CN218741526U (zh) | 一种液体生产用定量配料加入装置 | |
| CN218673855U (zh) | 一种物料称量组件及自密实混凝土制备设备 | |
| CN217752106U (zh) | 一种智能混凝土搅拌站 | |
| CN219850761U (zh) | 一种西药药剂筛选装置 | |
| US4353651A (en) | Method of mixing chemically bonded foundry sand by vibratory action | |
| CN220460537U (zh) | 一种用于调制耐火材料包的混合仓 | |
| RU2344502C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора и линия для осуществления способа | |
| CN220405474U (zh) | 矿石混合配比装置 | |
| CN219757864U (zh) | 一种新型集料分料器 | |
| JP6640679B2 (ja) | 固形燃料の製造方法 | |
| RU2314335C2 (ru) | Способ получения гранулированного твердого топлива и установка для его осуществления | |
| JP2001150426A (ja) | 生コンクリートの製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080710 |