RU2172030C2

RU2172030C2 - Method for producing nuclear fuel pellets based on blended uranium and plutonium oxide doped with sulfur-containing organic product

Info

Publication number: RU2172030C2
Application number: RU96116926A
Authority: RU
Inventors: Мирей БОЕР; Ив МАРК; Даниелль ДЕМАРК; Моник СЕИСС
Original assignee: Коммиссариат А Лъенержи Атомик; Компани Женераль де Матьер Нюклеэр
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2001-08-10

Abstract

FIELD: pelletized fuel for all types of nuclear reactors including pressurized-water ones. SUBSTANCE: method for producing nuclear fuel pellets, type MOX, based on blended uranium and plutonium oxides (U,Pu)O₂ with rated plutonium content for charging UO₂ and PuO₂ powders by smearing, pelletizing, and sintering involves introduction of solid sulfur-containing organic dope of zwitterion type during joint pulverization of powders. Proposed method provides for increasing grain size in pellet to 20-40 mcm. EFFECT: improved uniformity of plutonium distribution throughout blend, reduced consumption of sulfur-containing dope. 2 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к способу изготовления таблеток ядерного топлива типа МОХ на основе смешанного оксида (U, Pu)O₂, используемых в реакторах любого типа, особенно в водных ядерных реакторах, в частности, в герметизированных водных реакторах.The invention relates to a method for the manufacture of MOX-type nuclear fuel pellets based on a mixed oxide (U, Pu) O ₂ used in any type of reactor, especially in aqueous nuclear reactors, in particular in pressurized water reactors.

Более конкретно, оно относится к способу, позволяющему получать спеченные таблетки ядерного топлива, обладающие улучшенными свойствами микроструктуры таблетки, отличающейся увеличением размера гранул материала при сохранении одновременно удовлетворительной растворимости в растворах, обычно используемых для утилизации радиоактивных ядерных топлив, и хорошей возможности сухого шлифования. More specifically, it relates to a method for producing sintered nuclear fuel pellets having improved tablet microstructure properties, characterized by an increase in granule size of the material while maintaining satisfactory solubility in solutions commonly used for the disposal of radioactive nuclear fuels, and good dry sanding capabilities.

Среди способов, используемых вплоть до настоящего времени для изготовления таблеток ядерных топлив этого типа, известен способ, в котором используют смесь порошков UO₂ и PuO₂, которую подвергают размельчению, уплотнению и гранулированию с последующими таблетированием и спеканием (см. Techniques de I'Ingenieus-Genie Nucleaire - B3660-1-3660-10").Among the methods used up to now for the manufacture of nuclear fuel pellets of this type, a method is known in which a mixture of UO ₂ and PuO ₂ powders is used, which is subjected to grinding, compaction and granulation followed by tableting and sintering (see Techniques de I'Ingenieus -Genie Nucleaire - B3660-1-3660-10 ").

В этом способе, также называемом способом "прямого совместного измельчения", который схематически представлен на фиг. 1, исходные порошкообразные оксиды UO₂ и PuO₂ смешивают в требуемых пропорциях для получения необходимого содержания плутония, учитывая характеристики изотопов и соотношения оксидов металлов в различных партиях используемых порошков. На первой стадии дозирования смешивают требуемые количества порошков UO₂ и PuO₂ для получения заданного содержания плутония. Затем реализуют вторую стадию размельчения в цилиндрических фарфоровых мельницах, содержащих шарики из твердого материала для разрушения агломератов порошков, тщательно смешивают компоненты и фрагментируют частицы порошков, повышая таким образом их способность к спеканию. После этого осуществляют третью стадию гранулирования, которая состоит в уплотнении полученных ранее порошков, затем в дроблении полученных компактов в дробилке и в просеивании для обеспечения требуемого гранулометрического состава и превращения порошка в более плотный продукт приближенно сферической формы. После этого реализуют операцию смазывания, которая состоит в добавлении смазочного материала, такого, как стеарат цинка или кальция, к гранулам. Затем осуществляют таблетирование путем прессования под постоянным давлением гранулята в переменных или ротационных прессах, затем осуществляют спекание для уплотнения таблеток и получения целевых характеристик.In this method, also called the "direct co-grinding" method, which is schematically represented in FIG. 1, the initial powdered oxides UO ₂ and PuO ₂ are mixed in the required proportions to obtain the required plutonium content, taking into account the characteristics of isotopes and the ratio of metal oxides in different batches of powders used. In the first dosing step, the required amounts of UO ₂ and PuO ₂ powders are mixed to obtain the desired plutonium content. Then, the second stage of grinding is realized in cylindrical porcelain mills containing balls of solid material to break down powder agglomerates, thoroughly mix the components and fragment the powder particles, thereby increasing their sintering ability. After this, the third granulation stage is carried out, which consists in compaction of the previously obtained powders, then in crushing the obtained compacts in a crusher and in sieving to provide the required particle size distribution and to transform the powder into a denser product of approximately spherical shape. After that, a lubrication operation is carried out, which consists in adding a lubricant, such as zinc or calcium stearate, to the granules. Then tabletting is carried out by pressing under constant pressure of the granulate in variable or rotary presses, then sintering is carried out to compact the tablets and obtain target characteristics.

Этот способ обладает тем недостатком, что при его применении получают таблетки ядерного топлива, внутренняя структура которых не придает им удовлетворительной способности к шлифованию вследствие растрескивания и внешних дефектов. This method has the disadvantage that when it is used, nuclear fuel tablets are obtained whose internal structure does not give them satisfactory grinding ability due to cracking and external defects.

Кроме того, полученные спеканием таблетки, хотя и отвечают техническим требованиям, однако создают некоторые проблемы в отношении полного растворения плутония во время операций утилизации радиоактивных (отработавших) таблеток. В самом деле, в ядерном реакторе эти таблетки подвергаются воздействию повышенных температур, что приводит к получению труднорастворяемого тугоплавкого оксида плутония. In addition, the pellets obtained by sintering, although they meet the technical requirements, however, create some problems regarding the complete dissolution of plutonium during the disposal of radioactive (spent) tablets. In fact, in a nuclear reactor, these tablets are exposed to elevated temperatures, which leads to the production of a hardly soluble refractory plutonium oxide.

В патенте Франции А-2622343 описывается способ двойного совместного измельчения, являющийся усовершенствованием предыдущего способа, схематически представленный на фиг. 2. В этом способе осуществляют таблетирование и спекание порошков UO₂ и PuO₂, образованных частицами с размерами гранул меньше или равными 250 мкм, которые получают следующим образом: дозирование первой смеси порошков (маточная смесь), имеющей содержание плутония выше заданного, и соединений UO₂, PuO₂ и, в случае необходимости, рециркулируемых порошков, которую подвергают первому дроблению, затем дозирование второй порошковой смеси путем добавления UO₂ и, в случае необходимости, рециркулируемых порошков. Эту вторую смесь подвергают дроблению в течение ограниченного количества времени и просеиванию через сито с размерами отверстий меньше или равными 250 мкм.French Patent A-2622343 describes a double co-milling process, which is an improvement on the previous process, shown schematically in FIG. 2. In this method, tabletting and sintering of UO ₂ and PuO ₂ powders formed by particles with granule sizes less than or equal to 250 μm are carried out, which are obtained as follows: dosing the first powder mixture (masterbatch) having a plutonium content higher than the specified one and UO compounds ₂ , PuO ₂ and, if necessary, recycled powders, which is subjected to first crushing, then dosing the second powder mixture by adding UO ₂ and, if necessary, recycled powders. This second mixture is crushed for a limited amount of time and sieved through a sieve with hole sizes less than or equal to 250 microns.

Этот способ позволяет получать таблетки, способность которых к сухому шлифованию (обработке) сочетается с хорошей способностью к растворению при утилизации. Однако таблетки, полученные как по способу прямого совместного дробления, так и по способу двойного совместного измельчения, которые удовлетворяют техническим требованиям, предъявляемым к удержанию продуктов, в особенности газообразных продуктов расщепления, образующихся при радиоактивном излучении топлива, еще далеки от желательных характеристик. This method allows to obtain tablets whose ability to dry grinding (processing) is combined with a good ability to dissolve during disposal. However, tablets obtained both by the direct co-crushing method and by the double co-grinding method, which satisfy the technical requirements for the retention of products, in particular gaseous cleavage products resulting from the radioactive radiation of the fuel, are still far from the desired characteristics.

В патенте Франции А-2424231 подчеркивается, что микроструктура спеченных таблеток и особенно размер гранул оказывают сильное влияние на скорость выделения продуктов расщепления, в особенности газообразных продуктов, во время иррадиации топлив. В самом деле, размер гранул, составляющий 20-40 мкм обеспечивает эффективное удерживание газообразных продуктов расщепления при сохранении в материале удовлетворительной устойчивости к текучести. French Patent A-2424231 emphasizes that the microstructure of sintered tablets and especially the granule size have a strong influence on the rate of release of cleavage products, especially gaseous products, during the radiation of fuels. In fact, a granule size of 20-40 microns provides effective retention of gaseous cleavage products while maintaining satisfactory flow resistance in the material.

С другой стороны, из патента Великобритании А-2019824 известен способ изготовления таблеток спеченного диоксида урана, образованного крупными гранулами: на первой стадии способ уранилнитрат вводят во взаимодействие с источником серы в жидкой форме, например, серной кислотой, при повышенной температуре для получения триоксида урана, содержащего серу. В указанном патенте отмечается влияние соединения серы на кристаллический рост, однако это относится только к изготовлению таблеток диоксида урана, а не таблеток МОХ, и включает реакцию жидкого соединены серы с уранилнитратом. Следовательно, указанные известные признаки не могут быть просто перенесены на способ изготовления таблеток МОХ. On the other hand, from British Patent A-2019824, a method is known for manufacturing tablets of sintered uranium dioxide formed by large granules: in the first step, the uranyl nitrate method is reacted with a sulfur source in liquid form, for example sulfuric acid, at an elevated temperature to obtain uranium trioxide, containing sulfur. This patent notes the effect of the sulfur compound on crystalline growth, but this only applies to the manufacture of uranium dioxide tablets, not MOX tablets, and involves the reaction of a liquid sulfur compound with uranyl nitrate. Therefore, these known features cannot be simply transferred to the method of manufacturing MOX tablets.

Наконец, в патенте Японии А-62115398 описывается способ изготовления ядерного топлива путем смешения порошка одного оксида, выбираемого из UO₂, ThO₂, PuO₂ или Gd₂O₃. Однако изготовление топлива на основе смеси оксидов, в особенности типа МОХ, из этого патента также не известно. Единственный приведенный пример касается получения топлива на основе UO₂.Finally, Japanese Patent A-62115398 describes a method for producing nuclear fuel by mixing a single oxide powder selected from UO ₂ , ThO ₂ , PuO ₂ or Gd ₂ O ₃ . However, the manufacture of fuel based on a mixture of oxides, in particular of the MOX type, is also not known from this patent. The only example given concerns the production of fuel based on UO ₂ .

Сероорганический продукт, в особенности сульфат аммония, нафтиламинсульфокислоту или ксилолсульфокислоту, включают в смесь, по всей вероятности, для улучшения удерживания газообразных продуктов расщепления и взаимодействие таблетки и оболочки. Смесь затем формуют, обычно с предварительным нагревом, для расплавления соединение серы, вводимого в порошок. An organosulfur product, especially ammonium sulfate, naphthylamine sulfonic acid or xylene sulfonic acid, is likely to be included in the mixture to improve the retention of gaseous fission products and the interaction of the tablet and the shell. The mixture is then molded, usually with preheating, to melt the sulfur compound introduced into the powder.

Полученная таблетка имеет гетерогенную структуру с гранулами небольшого диаметра на поверхности и крупными зернами в сердцевине таблетки. Проблема улучшения способности к растворению, в особенности к азотнокислому растворению, топлива не затрагивается в этом патенте, в котором отсутствуют сведения о растворимости топлива. The resulting tablet has a heterogeneous structure with granules of small diameter on the surface and large grains in the core of the tablet. The problem of improving the ability to dissolve, in particular to nitric acid dissolution, of the fuel is not addressed in this patent, in which there is no information on the solubility of the fuel.

Более того, этот патент относится только к получению таблеток чистого диоксида урана, поэтому раскрытые в нем признаки нельзя просто перенести на изготовление таблеток МОХ. Moreover, this patent relates only to the production of tablets of pure uranium dioxide, therefore, the features disclosed therein cannot simply be transferred to the manufacture of MOX tablets.

Способы измельчения или двойного совместного измельчения, описанные выше, относящиеся к получению таблеток из смешанного оксида, приводят к получению зерен определенно меньшего размера: порядка 3-10 мкм. Следовательно, существует необходимость в способе, позволяющем получать топливо на основе смешанного оксида, а не просто диоксида урана, с большим размером зерен с обеспечением в полученных таблетках свойств высокой растворимости в азотной кислоте, а также превосходной способности к сухой обработке и совокупности требуемых для этих таблеток технических характеристик. The grinding methods or double co-grinding, described above, related to the preparation of tablets from a mixed oxide, lead to the production of grains of a definitely smaller size: about 3-10 microns. Therefore, there is a need for a method that allows to obtain fuel based on mixed oxide, and not just uranium dioxide, with a large grain size, ensuring that the tablets obtained have high solubility properties in nitric acid, as well as excellent dry processing ability and the combination required for these tablets technical specifications.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего удовлетворить эти потребности. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for satisfying these needs.

Эта задача, в соответствии с изобретением, решается в способе изготовления таблеток ядерного топлива на основе смешанного оксида урана и плутония из загрузки UO₂ и PuO₂, включающем операции таблетирования и спекания, отличающемся тем, что на уровне совместного измельчения (дробления) порошков вводят добавку твердого сероорганического соединения типа цвиттер-иона.This problem, in accordance with the invention, is solved in a method for the manufacture of nuclear fuel pellets based on a mixed oxide of uranium and plutonium from a UO ₂ and PuO ₂ charge, including tabletting and sintering operations, characterized in that an additive is added at the level of joint grinding (crushing) of the powders solid organosulfur compounds of the zwitterion type.

Способ согласно изобретению, следовательно, включает, в первом варианте, следующие последовательности стадии:
а) дозирование первой смеси порошков UO₂ и PuO₂ с содержанием плутония выше заданного с включением твердого сероорганического продукта типа цвиттер-иона;
б) дробление этой первой смеси измельченных порошков;
в) принудительное просеивание этой измельченной смеси через сито с размерами отверстий меньше или равными 250 мкм;
г) добавление порошка UO₂ к этой первой смеси измельченных порошков для получения второй смеси порошков, в которой имеется заданное количество плутония; и
д) смешение простым перемешиванием совокупности всей загрузки для получения смеси порошков, которая затем подвергается операциям смазывания, таблетирования, спекания и, в случае необходимости, шлифования.The method according to the invention, therefore, includes, in a first embodiment, the following sequence of steps:
a) dosing the first mixture of powders of UO ₂ and PuO ₂ with a plutonium content higher than that specified with the inclusion of a solid organosulfur product of the zwitterion type;
b) crushing this first mixture of ground powders;
c) forced sieving of this crushed mixture through a sieve with hole sizes less than or equal to 250 microns;
d) adding UO ₂ powder to this first mixture of ground powders to obtain a second powder mixture in which there is a given amount of plutonium; and
d) mixing by simply mixing the totality of the entire load to obtain a mixture of powders, which is then subjected to operations of lubrication, tableting, sintering and, if necessary, grinding.

В этом первом варианте способа, факт добавления твердого сероорганического продукта типа цвиттер-иона в стадии (а) позволяет значительно улучшить однородность распределения плутония в этой смеси. В самом деле, простое механическое перемешивание (стадия (д)) оказывается достаточным для получения топлива после таблетирования и спекания, отвечающего всем требуемым техническим характеристикам, без необходимости использования измельчения. Таким образом, необходимую стадию принудительного просеивания, предназначенную для удаления агломератов, образовавшихся в процессе дробления, реализуют в заявленном способе не на полной загрузке, а с использованием первой смеси. Кроме того, этот сероорганический продукт позволяет достигать более крупного размера зерен, порядка 20-60 мкм, в зонах с высоким содержанием плутония, зонах, высвобождающих большее количество газообразных продуктов расщепления. В этом способе, только зоны маточной смеси содержат добавку сероорганического соединения, остальная часть смеси имеет меньший размер зерен, гарантирующий хорошую устойчивость к текучести таблетки. In this first embodiment of the method, the fact of adding a solid organosulfur product of the zwitterion type in step (a) can significantly improve the uniformity of the plutonium distribution in this mixture. In fact, a simple mechanical mixing (stage (e)) is sufficient to obtain fuel after tableting and sintering that meets all the required technical characteristics, without the need for grinding. Thus, the necessary stage of forced screening, designed to remove agglomerates formed during the crushing process, is implemented in the claimed method not at full load, but using the first mixture. In addition, this organosulfur product allows you to achieve a larger grain size, of the order of 20-60 microns, in areas with a high content of plutonium, areas that release a greater amount of gaseous cleavage products. In this method, only the zones of the masterbatch contain an additive of an organosulfur compound, the rest of the mixture has a smaller grain size, which guarantees good resistance to tablet flow.

Способ, согласно второму варианту изобретения, включает следующие последовательные стадии:
а) дозирование первой смеси порошков UO₂ и PuO₂ и в случае необходимости рециркулируемого порошка, с заданным содержанием плутония при включении твердого сероорганического продукта типа цвиттер-иона;
б) дробление этой первой смеси порошков для получения загрузки порошков, предназначенной для осуществления операций смазывания, таблетирования, спекания и, в случае необходимости, шлифования.The method according to the second embodiment of the invention includes the following sequential steps:
a) dosing the first mixture of powders UO ₂ and PuO ₂ and, if necessary, recycled powder, with a given plutonium content when a solid organosulfur product like zwitterion is turned on;
b) crushing this first mixture of powders to obtain a load of powders intended for lubrication, tableting, sintering and, if necessary, grinding operations.

Важно заметить, что во втором варианте способа, согласно которому проводят измельчение прямо в желательных пропорциях для получения расчетного содержания плутония, содержащая серу добавка, вводимая во всю совокупную смесь, предназначенную для таблетирования, позволяет увеличить размер зерен во всей таблетке, до величины 20-40 мкм. It is important to note that in the second variant of the method, according to which grinding is carried out directly in the desired proportions to obtain the estimated plutonium content, the sulfur-containing additive introduced into the entire total mixture intended for tabletting allows increasing the grain size in the whole tablet to 20-40 microns.

В двух вышеуказанных вариантах способа, в стадии (а) и/или в стадии (г), можно также добавлять порошок смешанного оксида (U, Pu)O₂, который рециркулируют и который получают путем дробления остатков после изготовления. Факт добавления этого рециркулируемого порошка после дробления первой смеси позволяет достигать значительных степеней рециркуляции. Однако количество добавляемого рециркулируемого порошка составляет предпочтительно самое большее 15% по массе, в расчете на массу второй смеси.In the above two process variants, in the step (a) and / or in the step (d), the mixed oxide powder (U, Pu) O ₂ can also be added, which is recycled and which is obtained by crushing the residues after manufacture. The fact that this recycled powder is added after crushing the first mixture allows significant degrees of recycling to be achieved. However, the amount of recirculated powder added is preferably at most 15% by weight, based on the weight of the second mixture.

Предпочтительно, этот порошок получают путем измельчения негодных таблеток; это измельчение может быть реализовано в течение по меньшей мере б часов в шаровой мельнице при использовании сплава урана, например, уран-титана; полученный порошок просеивают через сито с максимальным размером отверстий 150 мкм. Preferably, this powder is obtained by grinding unsuitable tablets; this grinding can be realized for at least 6 hours in a ball mill using an alloy of uranium, for example, uranium-titanium; the resulting powder is sieved through a sieve with a maximum hole size of 150 μm.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут лучше понятны из нижеприведенного описания, иллюстрирующего изобретение, без каких-либо ограничений, со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:
фиг. 1 и 2 - диаграммы, обозначающие стадии способа изготовления таблеток, известного из предшествующего уровня техники;
фиг. 3 - диаграмма, обозначающая стадии способа изготовления таблеток согласно изобретению в его первом варианте;
фиг. 4 и 5 - микроструктуры таблеток МОХ, полученных согласно способу изготовления изобретения, согласно первому варианту;
фиг. 6 и 7 - микроструктуры таблеток МОХ, изготовленных согласно известному способу изготовления (патент Франции А-2 622 343);
фиг. 8 и 9 - микроструктуры таблеток МОХ, изготовленных согласно изобретению в его втором варианте.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood from the following description illustrating the invention, without any restrictions, with reference to the drawings, which show the following:
FIG. 1 and 2 are diagrams indicating the steps of a method for manufacturing tablets known in the art;
FIG. 3 is a diagram showing the steps of a method for manufacturing tablets according to the invention in its first embodiment;
FIG. 4 and 5 show the microstructure of MOX tablets obtained according to the manufacturing method of the invention, according to the first embodiment;
FIG. 6 and 7 show the microstructure of MOX tablets made according to a known manufacturing method (French patent A-2 622 343);
FIG. 8 and 9 show the microstructure of MOX tablets made according to the invention in its second embodiment.

фиг. 10 и 11 - микроструктуры таблеток МОХ, полученных согласно известному способу. FIG. 10 and 11 are microstructures of MOX tablets prepared according to a known method.

Как показано на фиг. 3, способ, соответствующий первому варианту изобретения, включает три предварительные стадии, которые приводят к получению второй смеси порошков, имеющей расчетное содержание плутония, с использованием которой затем осуществляют таблетирование и спекание. As shown in FIG. 3, the method according to the first embodiment of the invention includes three preliminary steps which result in a second powder mixture having an estimated plutonium content, which is then tabletted and sintered.

Первая стадия состоит в дозировании партий порошка UO₂ и PuO₂ для получения первой смеси, имеющей требуемый изотопный состав, однако, содержание плутония выше расчетного, при соблюдении некоторой гомогенности. Это может быть достигнуто благодаря предварительному знанию характеристик всех партий порошка PuO₂, которые используют. Для этого дозирования взвешивают различные компоненты с относительно высокой точностью, до тысячных долей, для получения смеси порошков PuO₂ и UO₂ с содержанием плутония выше расчетного, причем обогащение смеси плутонием предпочтительно всегда выше 25% по массе, особенно 25-30% по массе. Органическую добавку затем вводят в концентрации предпочтительно 0,1-1% по массе.The first stage consists in dosing batches of powder of UO ₂ and PuO ₂ to obtain the first mixture having the required isotopic composition, however, the plutonium content is higher than the calculated, subject to some homogeneity. This can be achieved by prior knowledge of the characteristics of all batches of PuO ₂ powder that are used. For this dosing, various components are weighed with relatively high accuracy, up to thousandths, to obtain a mixture of PuO ₂ and UO ₂ powders with a plutonium content higher than the calculated one, and enrichment of the mixture with plutonium is preferably always higher than 25% by weight, especially 25-30% by weight. The organic additive is then administered in a concentration of preferably 0.1-1% by weight.

Эту сероорганическую добавку согласно изобретению добавляют в твердом состоянии. This organosulfur additive according to the invention is added in the solid state.

Эта добавка используется в виде специфических поляризованных молекул, в частности молекул типа цвиттер-иона, как, например, предпочтительно, диметил-додецил-аммоний-пропан-сульфон состава C₁₇H₃₇NO₇S. Заявляемый способ, в противоположность описанному в патенте Великобритании A-2019824 способу, включает введение сероорганической добавки в твердом состоянии во время стадии сухого совместного измельчения первой смеси, причем введения добавки жидким путем избегают при получении смесей UO₂ - PuO₂ по соображениям безопасности. В самом деле, содержащие водород продукты (такие, как вода) обладают эффектом замедления, т.е. они могут благоприятствовать неконтролируемой реакции расщепления в цепи.This additive is used in the form of specific polarized molecules, in particular molecules of the zwitterion type, such as, for example, preferably dimethyl-dodecyl-ammonium-propane-sulfone of the composition C ₁₇ H ₃₇ NO ₇ S. The inventive method, in contrast to that described in the UK patent A-2019824 method involves the introduction of organosulfur additives in the solid state during the stage of dry co-grinding the first mixture, and the introduction of the additive by liquid is avoided when receiving mixtures of UO ₂ - PuO ₂ for safety reasons. In fact, hydrogen-containing products (such as water) have a moderating effect, i.e. they may favor an uncontrolled chain cleavage reaction.

Молекула сероорганической добавки в твердом состоянии типа цвиггер-иона, кроме того, имеет большую молекулярную массу и обладает способностью легко адсорбироваться на поверхности порошков UO₂ и PuO₂, подобно смазке, улучшающей и облегчающей измельчение порошка. Так, смесь с удовлетворительными характеристиками может быть реализована простым механическим размельчением серосодержащего элемента, при этом полученная смесь имеет большую однородность.The solid-state organic additive molecule of the Zwigger-ion type, in addition, has a large molecular weight and is easily adsorbed on the surface of UO ₂ and PuO ₂ powders, like a lubricant that improves and facilitates powder grinding. Thus, a mixture with satisfactory characteristics can be realized by simple mechanical grinding of the sulfur-containing element, while the resulting mixture has greater uniformity.

Действительно, полученные таблетки имеют более высокую растворимость, особенно в азотной кислоте, чем, например, таблетки, полученные способом без добавления предусмотренного изобретением твердого сероорганического соединения типа цвиттер-иона или с добавлением другой добавки, содержащей серу. Indeed, the resulting tablets have a higher solubility, especially in nitric acid, than, for example, tablets obtained by the method without adding the inventive solid organosulfur compound such as zwitterion or with the addition of another sulfur-containing additive.

Более того, серосодержащая добавка в твердом состоянии имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что ее можно включать в очень малом количестве, например, концентрация по массе 0,1-1% вещества состава C₁₇H₃₇NO₃S эквивалентна введению 95-950 м.д. (миллионых долей) серосодержащего элемента в измельченные порошки, что отвечает условиям ядерной безопасности.Moreover, the sulfur-containing additive in the solid state has the additional advantage that it can be included in a very small amount, for example, a concentration by weight of 0.1-1% of a substance of the composition C ₁₇ H ₃₇ NO ₃ S is equivalent to the introduction of 95-950 ppm (millionths) of a sulfur-containing element into powdered powders, which meets nuclear safety conditions.

Порошки PuO₂ в желательном случае можно прокаливать перед введением в смесь. Они обычно имеют средний размер гранул 0,5-40 мкм и приготавливаются в установках по утилизации радиоактивных топлив. Используемые порошки UO₂ могут иметь средний гранулометрический состав 50-1000 мкм. Их обычно получают химическим способом из уранилнитрата или гексафторида урана, или сухим путем из гексафторида урана.PuO ₂ powders may optionally be calcined before being added to the mixture. They usually have an average granule size of 0.5-40 microns and are prepared in facilities for the disposal of radioactive fuels. The UO ₂ powders used may have an average particle size distribution of 50-1000 microns. They are usually obtained chemically from uranyl nitrate or uranium hexafluoride, or by dry route from uranium hexafluoride.

После дозирования первой смеси порошков в UO₂, PuO₂, сероорганической добавки, осуществляют вторую стадию измельчения, которая позволяет гомогенизировать эту первую смесь и получить более мелкий порошок. Это обычно осуществляют в шаровой мельнице с шарами из твердого материала, например, из металлического урана или сплава урана, или из стали. Эта дробилка может иметь объем, например, 60 л и вес шаров 350 кг. Обычно дробление реализуют в течение 3-6 часов. Операция дробления дает агломераты, приводящие к очень широкому гранулометрическому спектру смесей, получаемых из дробилки, причем размеры частиц составляют от нескольких мкм до более 1 мм.After dosing the first mixture of powders in UO ₂ , PuO ₂ , an organosulfur additive, a second grinding stage is carried out, which allows homogenizing this first mixture and obtaining a finer powder. This is usually carried out in a ball mill with balls of solid material, for example, metal uranium or an alloy of uranium, or steel. This crusher can have a volume of, for example, 60 l and a ball weight of 350 kg. Usually crushing is realized within 3-6 hours. The crushing operation produces agglomerates leading to a very wide particle size distribution of mixtures obtained from the crusher, with particle sizes ranging from a few microns to more than 1 mm.

Для этой операции дробления может быть использован любой другой тип дробилки, например, дробилка с истиранием или воздушно-струйная дробилка. For this crushing operation, any other type of crusher can be used, for example, an abrasive crusher or an air-jet crusher.

Стадии дозирования и дробления согласно второму варианту способа отличаются от первого варианта только тем, что в первой стадии дозирования прямо смешивают желательные количества порошков UO₂ и PuO₂ и, в случае необходимости, рециркулят для получения расчетного содержания плутония, которое предпочтительно составляет 1-10% по массе.The dosing and crushing stages according to the second variant of the method differ from the first variant only in that in the first dosing stage the desired amounts of UO ₂ and PuO ₂ powders are directly mixed and, if necessary, recycled to obtain a calculated plutonium content, which is preferably 1-10% by weight.

Вторую стадию дробления реализуют, согласно второму варианту способа, таким же образом, как и в способе согласно первому варианту, причем получаемую при осуществлении процесса дробления порошкообразную смесь подвергают операциям смазывания, таблетирования и в случае необходимости шлифования в тех же условиях, что и для первого варианта способа. В способе согласно второму варианту, размельченный порошок после второй стадии, в случае необходимости, можно подвергать гранулированию, причем это используется например, если текучесть измельченного порошка недостаточная для подачи в устройстве для таблетирования. В этом случае измельченный порошок преобразуют в более плотный продукт приблизительно сферической формы, обычно называемый гранулятом, который получают обычно путем сжатия, затем раздробления в дробилках и просеивания, что приводит к получению зерен с размерами в определенном гранулометрическом интервале. Такое гранулирование известно специалистам в данной области техники, и условия ее осуществления могут быть легко определены. The second crushing stage is carried out, according to the second variant of the method, in the same way as in the method according to the first variant, and the powder mixture obtained during the crushing process is subjected to lubrication, tableting and, if necessary, grinding under the same conditions as for the first variant way. In the method according to the second embodiment, the crushed powder after the second stage, if necessary, can be subjected to granulation, and this is used, for example, if the fluidity of the crushed powder is insufficient for feeding into the tabletting device. In this case, the crushed powder is converted into a denser product of approximately spherical shape, usually called granulate, which is usually obtained by compression, then crushing in crushers and sieving, which leads to the formation of grains with sizes in a certain particle size range. Such granulation is known to those skilled in the art, and the conditions for its implementation can be easily determined.

Следующая стадия, согласно первому варианту способа, соответствующего изобретению, состоит в осуществлении просеивания смеси через сито с размерами отверстий менее или равными 250 мкм, чтобы выделить фракцию с размером гранул меньше или равным 250 мкм. The next stage, according to the first variant of the method corresponding to the invention, consists in sieving the mixture through a sieve with a hole size of less than or equal to 250 μm in order to isolate a fraction with a grain size of less than or equal to 250 μm.

Эта операция позволяет калибровать размеры порошка и получать таким образом порошок, имеющий необходимые характеристики для таблетирования. This operation allows you to calibrate the size of the powder and thus obtain a powder having the necessary characteristics for tabletting.

В самом деле, как указано выше, гранулометрические спектры смешиваемых в шаровых мельницах порошков обычно очень широкие и составляют от нескольких мкм до более 1 мм. Путем принудительного пропускания через сито с отверстиями, размеры которых меньше или равны 250 мкм, удаляют более крупные агломераты и таким образом получают порошок с точным размером частиц, используемый для последующих стадий. In fact, as indicated above, the granulometric spectra of powders mixed in ball mills are usually very wide and range from a few microns to more than 1 mm. By forced passage through a sieve with openings smaller than or equal to 250 μm, larger agglomerates are removed and a powder with an exact particle size is obtained, which is used for the subsequent steps.

После этой операции осуществляют дозирование второй смеси порошков, добавляя порошок UO₂ к первой, раздробленной и калиброванной, смеси порошков, что вызывает разбавление первой, размельченной и калиброванной, смеси порошков за счет UO₂ для получения второй смеси порошков, имеющей расчетное содержание плутония. В этой стадии, добавляемый порошок UO₂ взвешивают с относительно высокой точностью, до 1/1000.After this operation, a second mixture of powders is dosed, adding UO ₂ powder to the first, fragmented and calibrated powder mixture, which causes dilution of the first, crushed and calibrated powder mixture due to UO ₂ to obtain a second powder mixture with a calculated plutonium content. In this step, the added UO ₂ powder is weighed with relatively high accuracy, up to 1/1000.

На этой стадии также можно добавлять порошок (U, Pu)O₂, получаемый рециркуляцией отходов производства. Добавляемый рециркулируемый порошок предпочтительно должен иметь изотопные характеристики (содержание плутония), идентичные таковым для изготавливаемых таблеток, чтобы можно было осуществлять добавление без особых предосторожностей. Однако можно использовать рециркулируемый порошок, имеющий близкие изотопные характеристики. Когда рециркулируемый порошок получают из отходов производства в процессе загрузки, то это не вызывает особых проблем. Если порошок получают с использованием других процессов рециркуляции, то учитывают его физико-химические характеристики для осуществления дозирования в зависимости от характеристик получаемых таблеток. Как отмечалось выше, рециркулируемый порошок можно получать путем размельчения отбракованных таблеток в течение по меньшей мере 6 часов в шаровой мельнице с шарами из сплава урана с титаном; затем его просеивают через сито, отверстия которого имеют максимальный размер 150 мкм.At this stage, (U, Pu) O ₂ powder obtained by recycling waste products can also be added. The added recyclable powder should preferably have isotopic characteristics (plutonium content) identical to those for the manufactured tablets, so that you can add without special precautions. However, recycled powder having similar isotopic characteristics can be used. When recycled powder is obtained from production waste during the loading process, this does not cause any particular problems. If the powder is obtained using other recycling processes, then its physicochemical characteristics are taken into account for dosing, depending on the characteristics of the resulting tablets. As noted above, recycled powder can be obtained by grinding the rejected tablets for at least 6 hours in a ball mill with balls of an alloy of uranium with titanium; then it is sieved through a sieve, the openings of which have a maximum size of 150 microns.

Следующая стадия состоит в перемешивании смеси, получаемой после дозирования, в смесителе, обычно лопастного типа, обычно в течение 15-30 минут. Может быть использован любой другой тип смесителя, например, конический винтовой смеситель. The next step is to mix the mixture obtained after dosing in a mixer, usually a blade type, usually for 15-30 minutes. Any other type of mixer may be used, for example a conical screw mixer.

Согласно способу изобретения, в его первом варианте, эта стадия перемешивания состоит в простом механическом перемешивании, которого оказывается достаточно для получения, после таблетирования и спекания, таблеток топлива с требуемыми техническими характеристиками и улучшенными свойствами, согласно изобретению. Нет необходимости использовать вторую операцию дробления, затруднительную в осуществлении и требующую больших затрат энергии. Указанный результат согласно изобретению обеспечен добавлением на стадии (а) твердого сероорганического продукта типа цвиттер-иона, который заметно улучшает однородность распределения плутония в смеси. Гранулы UO₂ сохраняют свою целостность; вся смесь, предназначенная для таблетирования, становится текучей, что облегчает заполнение матриц на последующей стадии прессования.According to the method of the invention, in its first embodiment, this mixing step consists in simple mechanical mixing, which is sufficient to obtain, after tabletting and sintering, tablets of fuel with the required technical characteristics and improved properties, according to the invention. There is no need to use the second crushing operation, which is difficult to implement and requires a lot of energy. The specified result according to the invention is provided by adding at stage (a) a solid organosulfur product of the zwitterion type, which significantly improves the uniformity of the distribution of plutonium in the mixture. UO ₂ granules maintain their integrity; the entire mixture intended for tabletting becomes fluid, which facilitates the filling of the matrices in the subsequent pressing stage.

Последующие стадии смазывания с возможным добавлением порогенного агента, таблетирования, спекания и обработки реализуются известным образом, как, например, описывается в патенте Франции А-2424231, и осуществляются одинаковым образом и в одинаковых условиях для первого и второго вариантов способа, соответствующего изобретению. The subsequent stages of lubrication with the possible addition of a threshold agent, tableting, sintering and processing are carried out in a known manner, as, for example, described in French patent A-2424231, and are carried out in the same way and under the same conditions for the first and second variants of the method corresponding to the invention.

Стадию смазывания затем можно осуществлять, используя, например, в качестве смазки стеарат цинка или кальция в в количествах ниже или равных 0,5 мас.%. Смешение можно осуществлять в одну или несколько последовательных операций, используя продолжительность смешения, которая зависит от используемого материала. Эту продолжительность выбирают так, чтобы придать смеси удовлетворительную гомогенность. Используемую смазку, например, стеарат цинка, предварительно подвергают горячей сушке, затем просеивают через сито с размером отверстий 50 мкм для удаления агломератов. The lubrication step can then be carried out using, for example, zinc or calcium stearate in amounts lower than or equal to 0.5% by weight as a lubricant. Mixing can be carried out in one or more sequential operations, using the duration of mixing, which depends on the material used. This duration is chosen so as to give the mixture satisfactory homogeneity. Used grease, for example, zinc stearate, is preliminarily subjected to hot drying, then sieved through a sieve with a hole size of 50 μm to remove agglomerates.

Если плотность спеченных таблеток, получаемых из этой смеси порошков, слишком высока по сравнению с требуемыми характеристиками, к порошку добавляют порогенный агент, например азодикарбонамид. If the density of the sintered tablets obtained from this mixture of powders is too high compared to the required characteristics, a threshold agent, for example azodicarbonamide, is added to the powder.

В этом случае, порогенный агент вводят в то же самое время, что и смазку, предварительно смешивая с ней в необходимых пропорциях, после горячей сушки и просеивания путем пропускания через сито, размеры отверстий которого порядка 50 мкм. Содержание порогенного агента может доходить до 0,01-0,5% по массе, в расчете на смесь порошков. In this case, the porous agent is introduced at the same time as the lubricant, pre-mixed with it in the required proportions, after hot drying and sieving by passing through a sieve, the hole sizes of which are about 50 μm. The content of the threshold agent can reach up to 0.01-0.5% by weight, based on the mixture of powders.

Стадию таблетирования можно осуществлять с использованием гидравлического пресса, параметры которого оптимизированы и контролируемы, в соответствии с геометрическими характеристиками и внешним видом таблеток, обеспечиваемыми путем предварительного регулирования. Соответствующие техническим требованиям таблетки загружают прямо вперемешку в камеры для спекания, ограничивая до минимума соударения и трение и контролируя количество таблеток на камеру, причем оно практически одно и то же в каждой из камер. The tabletting step can be carried out using a hydraulic press, the parameters of which are optimized and controlled, in accordance with the geometric characteristics and appearance of the tablets provided by preliminary regulation. The tablets that meet the technical requirements are loaded directly mixed into the sintering chambers, limiting collisions and friction to a minimum and controlling the number of tablets per chamber, moreover, it is practically the same in each chamber.

Стадию спекания осуществляют в наилучшие сроки после таблетирования, чтобы снизить влияние эффектов радиолиза смазки и, в случае необходимости, воздействия порогенного агента на сырые таблетки. The sintering stage is carried out in the best possible time after tableting in order to reduce the effect of the radiolysis of the lubricant and, if necessary, the effect of the threshold agent on the raw tablets.

Спекание осуществляют как в известном уровне техники, при температуре 1650-1750^oC, предпочтительно при 1670^oC ± 20^oC, в атмосфере газовосстановителя, например, в смеси водорода с аргоном, содержащей 7% водорода. Предпочтительно, атмосферу спекания увлажняют, чтобы улучшить металлургическую диффузию материалов и стабилизировать соотношение О/М в смешанном оксиде при значении, близком к 2,00.Sintering is carried out as in the prior art, at a temperature of 1650-1750 ^o C, preferably at 1670 ^o C ± 20 ^o C, in a gas reducing atmosphere, for example, in a mixture of hydrogen with argon containing 7% hydrogen. Preferably, the sintering atmosphere is humidified to improve the metallurgical diffusion of materials and to stabilize the O / M ratio of the mixed oxide at a value close to 2.00.

Соотношение H₂O/H₂ в атмосфере спекания тем не менее ограничивают и контролируют, чтобы избежать окислений нагревательных элементов и камер для спекания, которые обычно выполняют из молибдена.The ratio of H ₂ O / H ₂ in the sintering atmosphere is nevertheless limited and controlled to avoid oxidation of the heating elements and sintering chambers, which are usually made of molybdenum.

После спекания таблетки можно подвергать шлифовальной обработке, которую можно осуществлять на шлифовальном станке в сухом состоянии и без центральной точки, чтобы получить таблетки, удовлетворяющие спецификации диаметра. After sintering, the tablets can be subjected to grinding processing, which can be carried out on the grinding machine in a dry state and without a central point, in order to obtain tablets that meet the diameter specification.

Таблетки, получаемые способом согласно изобретению в его первом варианте, имеют следующие характеристики:
- увеличенный и бимодальный размер гранул.The tablets obtained by the method according to the invention in its first embodiment have the following characteristics:
- increased and bimodal granule size.

Размер зерен оценивают по микроснимкам, получаемым с помощью оптического микроскопа, предварительно распиленной, полированной и подвергнутой химическому воздействию таблетки. Селективные химические воздействия позволяют оценить размер гранул (зерен) в зонах с высокими содержаниями плутония. В этих зонах, содержащих сероорганическую добавку, обнаруживают увеличенный размер зерен, выше 20 мкм; остальная часть таблетки, какая бы она ни была, имеет классический размер зерен, не превышающий 10 мкм;
- способность к растворению очень удовлетворительная. Количество нерастворимого плутония после растворения таблетки в водном 10 н. кипящем растворе азотной кислоты в течение 10 часов, соотнесенное к общему количеству плутония, определяет количественно это свойство. Соотношение нерастворимого PU к общему количеству плутония ниже или равно 0,25 мас.%;
- остаточное содержание серы в таблетках ниже 20 м.д. по массе.The grain size is estimated by micrographs obtained using an optical microscope, pre-sawn, polished and chemically exposed tablets. Selective chemical influences make it possible to estimate the size of granules (grains) in areas with high plutonium contents. In these zones containing an organosulfur additive, an increased grain size is found, above 20 microns; the rest of the tablet, whatever it may be, has a classic grain size not exceeding 10 microns;
- the ability to dissolve is very satisfactory. The amount of insoluble plutonium after dissolving the tablet in aqueous 10 N. A boiling solution of nitric acid for 10 hours, correlated to the total amount of plutonium, quantifies this property. The ratio of insoluble PU to the total amount of plutonium is less than or equal to 0.25 wt.%;
- residual sulfur content in tablets below 20 ppm by weight.

Полученные по способу, согласно изобретению, в его втором варианте таблетки имеют в заметной степени аналогичные характеристики, причем увеличенный размер зерен получают во всей совокупности таблетки, тогда как в сопоставимом известном способе, описанном, например, в патенте Японии A-62115398, таблетка имеет зерна (гранулы) незначительного диаметра на поверхности и крупные зерна в сердцевине. Obtained by the method according to the invention, in its second embodiment, the tablets have noticeably similar characteristics, with the increased grain size being obtained in the entire combination of tablets, while in the comparable known method described, for example, in Japanese Patent A-62115398, the tablet has grains (granules) of small diameter on the surface and large grains in the core.

Нижеследующие примеры, данные в качестве иллюстративных и не ограничивающих объема изобретения, иллюстрируют результаты, получаемые при осуществлении способа, согласно изобретению, в его первом варианте (пример 1) и в его втором варианте (пример 2). The following examples, given as illustrative and not limiting the scope of the invention, illustrate the results obtained by implementing the method according to the invention in its first embodiment (example 1) and in its second embodiment (example 2).

Пример 1
Сначала дозируют первую смесь, образованную загрузкой 330 г с содержанием плутония 25% по массе, к которой добавляют 0,6% по массе диметил-додецил-аммонийпропансульфоната (C₁₇H₃₇NO₃S).Example 1
First, a first mixture is formed, formed by loading 330 g with a plutonium content of 25% by weight, to which 0.6% by weight of dimethyl-dodecyl-ammonium propanesulfonate (C ₁₇ H ₃₇ NO ₃ S) is added.

Эту первую смесь подвергают размельчению в шаровой дробилке с шарами из урана в течение 3-х часов. Первую смесь, получаемую в процессе дробления, просеивают через сито с размером отверстий 250 мкм. Калиброванную смесь затем путем механического перемешивания в лопастном смесителе в течение 30 минут разбавляют тем же самым порошком UO₂ для получения второй смеси UO₂ и PuO₂ с содержанием PuO₂ 6%.This first mixture is crushed in a ball mill with balls of uranium for 3 hours. The first mixture obtained in the crushing process is sieved through a sieve with a hole size of 250 μm. The mixture was then calibrated by mechanical mixing in a paddle mixer for 30 minutes, diluted with the same UO ₂ powder to form a second mixture of UO ₂ and PuO ₂ with a content of 6% PuO _2.

С полученным порошком путем механического перемешивания смешивают 0,3% по массе порогена (азодикарбонамид), затем 0,3% по массе смазки (стеарат цинка). Весь порошок затем таблетируют, используя гидравлический пресс двойного воздействия под давлением 500 МПа. Затем полученные таблетки подвергают спеканию при 1700^oC в атмосфере аргона с 5% водорода и влажностью 2500 м.д. воды.0.3% by weight of porogen (azodicarbonamide) is mixed with the obtained powder by mechanical stirring, then 0.3% by weight of lubricant (zinc stearate). The entire powder is then tabletted using a double-acting hydraulic press under a pressure of 500 MPa. Then the obtained tablets are sintered at 1700 ^o C in an argon atmosphere with 5% hydrogen and a moisture content of 2500 ppm. water.

Полученные таблетки имеют следующие характеристики:
- размер зерен в обогащенных плутонием зонах изменяется в пределах 20-50 мкм, остальная часть таблетки имеет размер зерен 5-9 мкм;
- способность к растворению в азотной кислоте такая, что соотношение нерастворимый Pu/общий Pu = 0,25% по массе;
- остаточное содержание серы ниже предела определения анализатора или 20 м.д.The resulting tablets have the following characteristics:
- the grain size in the zones enriched with plutonium varies between 20-50 microns, the rest of the tablet has a grain size of 5-9 microns;
- the ability to dissolve in nitric acid such that the ratio of insoluble Pu / total Pu = 0.25% by weight;
- residual sulfur content below the limit of determination of the analyzer or 20 ppm

В качестве сравнения, спеченные таблетки, полученные по способу изготовления согласно патенту Франции A-2626343, имеют размер зерен 2-8 мкм для зон, обогащенных плутонием, и 5-10 мкм для остальной части таблетки. As a comparison, sintered tablets obtained by the manufacturing method according to French patent A-2626343 have a grain size of 2-8 μm for plutonium enriched zones and 5-10 μm for the rest of the tablet.

Два типа микроструктур представлены, соответственно, на фиг. 4 и 5 для настоящего изобретения и на фиг. 6 и 7 для способа, известного из уровня техники. Two types of microstructures are shown in FIG. 4 and 5 for the present invention and in FIG. 6 and 7 for a method known in the art.

Пример 2
Дозируют загрузку порошка весом 334 г, содержащую 6% PuO₂ в виде смеси PuO₂, UO₂, рециркулируемый порошок в количестве 4% по массе. Органическую серосодержащую добавку диметил-додецил-аммоний-пропан-сульфонат (C₁₇H₃₇NO₃S) добавляют в количестве 0,6 мас.%. Эту смесь размельчают в тех же условиях, что и в примере 1. Смесь затем прямо смазывают и таблетируют. Размер зерен, оцениваемый для спеченной таблетки, изменяется от 20 до 40 мкм. В качестве сравнения таблетки, изготовленные идентичным образом, но без сероорганической добавки в дробилке, имеют размер зерен 6-14 мкм.Example 2
A powder load of 334 g was metered, containing 6% PuO ₂ in the form of a mixture of PuO ₂ , UO ₂ , recycle powder in an amount of 4% by weight. Organic sulfur-containing dimethyl-dodecyl-ammonium-propane-sulfonate (C ₁₇ H ₃₇ NO ₃ S) additive was added in an amount of 0.6 wt.%. This mixture is crushed under the same conditions as in Example 1. The mixture is then directly lubricated and tableted. The grain size estimated for a sintered tablet varies from 20 to 40 microns. As a comparison, tablets made in an identical manner, but without an organosulfur additive in the crusher, have a grain size of 6-14 microns.

Два типа структур представлены соответственно на фиг. 8 и 9 для настоящего изобретения и на фиг. 10 и 11 для способа, известного из уровня техники. Two types of structures are shown in FIG. 8 and 9 for the present invention and in FIG. 10 and 11 for a method known in the art.

Таблетки, полученные по второму варианту способа согласно изобретению, не обладают недостатками таблеток, получаемых по способу, соответствующему уровню техники, такими как растрескивание, наружные дефекты, и т.п. Эти таблетки могут быть подвергнуты шлифованию без каких-либо затруднений. The tablets obtained by the second embodiment of the method according to the invention do not have the disadvantages of tablets obtained by the method according to the prior art, such as cracking, external defects, and the like. These tablets can be sanded without any difficulty.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет не только получать таблетки, отвечающие обычно предъявляемым требованиям к таблеткам ядерного топлива на основе смешанного оксида (U, Pu)O₂, а именно: высокой растворимости, адекватным плотностям и пористостям, отличной способности к шлифовке в сухом состоянии без растрескивания, но и благодаря добавлению соединения серы, обеспечивает получение более крупных размеров зерен, особенно в зонах с высоким содержанием плутония, что позволяет улучшить удерживание газообразных продуктов расщепления. В отличие от этого способы, соответствующие уровню техники, дают меньшие размеры зерен, благоприятствующие высвобождению газообразных продуктов расщепления. Получаемые согласно известным способам таблетки имеют худшую растворимость, особенно в азотной кислоте.Thus, the method according to the invention allows not only to obtain tablets that usually meet the requirements for tablets of nuclear fuel based on a mixed oxide (U, Pu) O ₂ , namely: high solubility, adequate densities and porosities, excellent dry sanding ability without cracking, but also due to the addition of a sulfur compound, provides larger grain sizes, especially in areas with a high plutonium content, which improves retention of gaseous products warming up. In contrast, prior art methods produce smaller grain sizes favoring the release of gaseous cleavage products. The tablets produced according to known methods have worse solubility, especially in nitric acid.

Высокие результаты и улучшенные свойства достигаются при осуществлении способа согласно изобретению как в его первом варианте, так и в его втором варианте. High results and improved properties are achieved by implementing the method according to the invention both in its first embodiment and in its second embodiment.

Claims

1. A method of manufacturing tablets of nuclear fuel based on a mixed oxide of uranium and plutonium with a certain (calculated) plutonium content, from a load of UO ₂ and PuO ₂ powders by lubrication, tabletting and sintering, in which a powder mixture is subjected to lubrication, tabletting and sintering, get by dosing the first mixture of UO ₂ and PuO ₂ powders with a plutonium content higher than the calculated one, moreover, a solid organosulfur product is introduced into the mixture, the first mixture of powders is ground, the ground mixture is forcibly sieved through a sieve with holes smaller than or equal to 250 microns, add UO ₂ powder to the first mixture of powdered powders to obtain a second mixture of powders with a calculated plutonium content and mix the load to obtain a powder charge for subsequent lubrication, tableting, sintering operations, characterized in that as a solid organosulfur product introduced into the mixture at the dosing stage, the zwitterion is selected, and the step of mixing the charge is carried out by mechanical stirring.

2. The method according to p. 1, characterized in that the plutonium content in the first mixture is higher than 25 wt.%.

3. The method according to claim 1, characterized in that at the dosing stage and / or at the stage of adding the UO ₂ powder to the first mixture of crushed powders, a recycled mixed oxide (U, Pu) O ₂ powder with a calculated plutonium content obtained by crushing is also added manufacturing waste.

4. The method according to claim 1, characterized in that the mixing is carried out in a conical screw mixer.

5. The method according to claim 1, characterized in that the mixing is carried out in a paddle mixer.

6. The method according to claim 1, characterized in that the grinding is carried out in a ball mill for 3 to 6 hours

7. The method according to claim 1, characterized in that the organosulfur product is introduced with a concentration of 0.1 to 1 wt.%.

8. The method according to claim 3, characterized in that the amount of added recycled powder is at most 15 wt.% Based on the mixture.

9. The method according to PP.3 and 8, characterized in that the recirculated powder is formed by particles having a granule size of less than or equal to 150 microns.

10. The method according to claim 1, characterized in that dimethyl-dodecyl-ammonium-propanesulfonate is selected as a solid organosulfur product.

11. The method according to claim 1, characterized in that a porous agent is introduced into the powder loading during lubrication.

12. The method according to claim 1, characterized in that the tableting is carried out using a hydraulic press.

13. The method according to claim 1, characterized in that the sintering is carried out at 1650 - 1690 ^o C in an atmosphere containing hydrogen, if necessary, moistened.

14. The method according to claim 1, characterized in that the sintered tablets are subjected to dry grinding.

15. A method of manufacturing tablets of nuclear fuel based on a mixed oxide of uranium and plutonium with a certain (calculated) plutonium content, from a load of UO ₂ and PuO ₂ powders by lubrication, tabletting and sintering, in which a powder mixture is subjected to lubrication, tabletting and sintering, get due to dosing a first mixture of UO ₂ powder and PuO ₂ with plutonium content higher than calculated, in which the mixture is introduced organosulfur solid product is ground first powder mixture, characterized in that as solid seroorganiche one product introduced into the mixture at the dosing step, selected zwitterion.

16. The method according to p. 15, characterized in that the plutonium content in the first mixture is 1 to 10 wt.%.

17. The method according to p. 15, characterized in that at the stage of dispensing and / or at the stage of adding the powder UO ₂ to the first mixture of crushed powders also add recycled powder of mixed oxide (U, Pu) O ₂ with the estimated content of plutonium obtained by grinding manufacturing waste.

18. The method according to p. 15, characterized in that the grinding is carried out in a ball mill for 3 to 6 hours

19. The method according to p. 15, characterized in that the organosulfur product is introduced with a concentration of 0.1 to 1 wt.%.

20. The method according to 17, characterized in that the amount of added recycled powder is at most 15 wt.% Based on the mixture.

21. The method according to p. 17 or 20, characterized in that the recycled powder is formed by particles having a granule size of less than or equal to 150 microns.

22. The method according to clause 15, wherein dimethyl-dodecyl-ammonium-propanesulfonate is selected as the solid organosulfur product.

23. The method according to p. 15, characterized in that the porous agent is introduced into the powder loading during lubrication.

24. The method according to clause 15, wherein the tableting is carried out using a hydraulic press.

25. The method according to clause 15, wherein the sintering is carried out at 1650 - 1690 ^o C in an atmosphere containing hydrogen, if necessary, humidification.

26. The method according to clause 15, wherein the sintered tablets are subjected to dry grinding.