RU2256245C2 - Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов - Google Patents
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256245C2 RU2256245C2 RU2003115143/06A RU2003115143A RU2256245C2 RU 2256245 C2 RU2256245 C2 RU 2256245C2 RU 2003115143/06 A RU2003115143/06 A RU 2003115143/06A RU 2003115143 A RU2003115143 A RU 2003115143A RU 2256245 C2 RU2256245 C2 RU 2256245C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tablets
- zone
- sintering
- heating
- fuel
- 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
Изобретение относится к атомной энергетике и, в частности, к изготовлению таблетированного топлива из диоксида урана для тепловыделяющих элементов тепловыделяющих сборок энергетических реакторов. Спекание таблеток в печи тоннельного типа осуществляют постепенно, по изолированным тепловыми барьерами зонам с определенными температурами нагрева и охлаждения. Технический результат - повышение выхода годных таблеток требуемой плотности, микроструктуры, объемной доли открытых пор и доспекаемости спеченных таблеток. 2 ил.
Description
Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана (UO2) для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.
Известен способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, включающий:
- смешение порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка [Zn(С17Н35СОО)2];
- прессование таблеток из смеси порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка;
- спекание таблеток в печи тоннельного типа, имеющей три температурные зоны нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через три зоны;
- мокрое шлифование поверхности таблеток и сушку (см. “Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов”. Под ред. Ф.Г.Решетникова, М.: Энергоатомиздат, 1995 г., Книга 1, стр.93-95, 98-99, 101-102). Заданный режим спекания таблеток обеспечивается продвижением лодочек с таблетками в печах тоннельного типа, работающих в непрерывном режиме и имеющих три температурные зоны: нагревания таблеток, спекания и охлаждения (см. там же, стр.99).
Однако при быстром спекании имеют место существенные негативные явления. Спекание таблеток начинается задолго до достижения максимальной температуры - 1750°С. При этом в первую очередь происходит спекание и уплотнение поверхностных слоев таблетки. Этому способствует не только неизбежный градиент температуры в таблетке по ее толщине, но и наличие своего рода градиента плотности таблетки за счет поверхностного уплотнения слоя, образующегося при прессовании таблетки. Уплотненный спеченный поверхностный слой таблетки затрудняет выход газообразных продуктов, образующихся при разложении связующих веществ, и за счет других процессов, происходящих при более высоких температурах. Это приводит к растрескиванию и разрушению таблеток и, как следствие, снижению выхода годного (см. там же, стр.99).
Наиболее близким по техническим условиям и достигаемому эффекту является способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, включающий:
- смешение порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка [Zn(C17H35COO)2] и оксида урана U3O8;
- прессование таблеток из смеси порошков диоксида UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка;
- спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через секции печи;
- мокрое шлифование поверхности таблеток;
- сушку таблеток;
- переработку бракованных таблеток;
- проводку с операции на операцию порошка и таблеток (см. Патент Российской Федерации RU 2158030, МПК 7 G 21 С 3/62, 21/10 от 18.11.1998, опубл. 20.10.2000 “Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления”).
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора по патенту 2158030 наиболее полно характеризует заявляемый способ, однако ему присущи те же недостатки, что и способу-аналогу.
Заданный режим спекания таблеток обеспечивается продвижением лодочек с таблетками в печи тоннельного типа, работающей в непрерывном режиме и имеющей три температурные зоны: нагревания и удаления связующего, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения (см. Патент 2158030, с.13). Как уже указывалось, что при быстром спекании имеют место существенные негативные явления, приводящие к растрескиванию и разрушению таблеток, что снижает выход годных таблеток.
Технической задачей изобретения является повышение выхода годных таблеток требуемой плотности, микроструктуры, объемной доли открытых пор и доспекаемости спеченных таблеток.
Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, включающем:
- смешение порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка [Zn(С17Н35СОО)2];
- прессование таблеток из смеси порошков диоксида UO2, оксида U3O8 и стеарата цинка;
- спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через секции печи;
- мокрое шлифование поверхности таблеток;
- сушку таблеток;
- переработку бракованных таблеток;
- проводку с операции на операцию порошка и таблеток
согласно изобретению спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания в восстановительной среде водорода и охлаждения с продвижением лодочек с прессованными “сырыми” таблетками через секции печи осуществляют путем постепенной подготовки таблеток для последующей термообработки, для чего секцию нагревания для удаления связующих компонентов образуют из трех изолированных тепловыми барьерами зон с температурой нагрева таблеток
в первой зоне 220-240°С,
во второй зоне 280-300°С и
в третьей зоне 480-500°С,
дополнительно образуют секцию предварительного нагрева таблеток с окончательным удалением связующих компонентов из двух изолированных тепловыми барьерами зон с температурой нагрева таблеток
в четвертой зоне 980-1000°С,
в пятой зоне 1100-1200°С,
секцию спекания таблеток образуют из трех высокотемпературных изолированных тепловыми барьерами зон с температурой спекания таблеток
в шестой зоне 1750-1770°С,
в седьмой зоне 1780-1800°С,
в восьмой зоне 1750-1770°С, а
в девятой зоне-секции охлаждение спеченных таблеток осуществляют со скоростью падения температуры 145-340°С/час.
Предложенный способ позволяет иметь высокий выход годных таблеток требуемой плотности, микроструктуры, объемной доли открытых пор и доспекаемости спеченных таблеток.
На чертежах представлен способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, где
- на фиг.1 - печь спекания таблеток тоннельного типа,
- на фиг.2 - схема осуществления способа.
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает операции:
- 1 - смешения порошков диоксида урана UO2, стеарата цинка [Zn(С17Н35СОО)2], оксида урана U3O8;
- 2 - прессования таблеток 3 из смеси порошков диоксида UO2, оксида U3O8 и стеарата цинка;
- спекания таблеток 3 в печи 4 тоннельного типа с секциями нагревания 5, спекания 6 в восстановительной среде водорода и охлаждения 7 с продвижением лодочек 8 с таблетками через секции печи;
- 9 - мокрого шлифования поверхности таблеток 3;
- 10 - сушки таблеток 3;
- 11 - переработки бракованных таблеток 3;
- транспортные средства 12 проводки порошка и таблеток 3 с операции на операцию.
В печи 4 спекания таблеток 3 секция 5 нагревания выполнена из трех зон: первая 13, вторая 14 и третья 15 удаления связующих компонентов - термического разложения стеарата цинка и двух зон: четвертая 16 и пятая 17 предварительного нагрева таблеток 3, а секция 6 спекания таблеток 3 выполнена из трех зон: шестая 18, седьмая 19 и восьмая 20.
Загрузка лодочек 8 с таблетками 3 осуществляется через узел 21, а выгрузка - через узел 22.
Газообразные продукты разложения сгорают вместе с водородом в трубах дожигания 23, 24, 25.
Каждая зона печи 4 спекания изолирована от других зон тепловыми барьерами, называемыми экранами 26.
Перемещение лодочек 8 по печи 4 осуществлено транспортным средством 27.
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов осуществляют следующим образом.
Порошок диоксида урана UO2, обогащенный ураном 235 от 2-5% смешивают постадийно в агрегате 1 с сухим связующим стеаратом цинка [Zn(С17Н35СОО)2] и с оксидом урана U3O8, полученным термическим окислением брака таблеток 3 в агрегате 11 переработки брака таблеток. Из смеси порошков диоксида UO2, оксида U3O8 и сухого связующего стеарата цинка в агрегате 2 прессуют таблетки 3, которые в молибденовых лодочках 8 направляют на спекание и загружают через узел загрузки 21 в печь 4 спекания. В секции 5, имеющей первые три зоны 13, 14, 15, осуществляют нагрев “сырых” таблеток 3 и подготавливают таблетки 3 для последующей термообработки. В секции 5 происходит удаление связующих компонентов. Каждая из 13, 14, 15 зон изолированы друг от друга тепловыми барьерами-экранами 26.
Температура в первой зоне (13) поддерживается 220-240°С, во второй зоне (14) - 280-300°С и в третьей (15) - 480-500°С.
Летучие примеси уничтожаются в факеле трубы дожигания 23 водорода.
В четвертой (16) и пятой (17) зонах происходит дальнейший нагрев таблеток при 980-1000°С в четвертой зоне (16) и 1100-1200°С в пятой (17) зонах. Летучие примеси дожигаются в факеле трубы дожигания 24. В шестой зоне (18) проводят спекание таблеток при 1750-1770°С, в седьмой зоне (19) - 1780-1800°С, а в восьмой (20) зоне при 1750-1770°С с дожиганием водорода в трубе 25 дожигания. В девятой зоне-секции 7 происходит охлаждение таблеток с падением температуры 145-340°С/час и через узел 22 таблетки выгружаются из печи.
В агрегате 9 таблетки шлифуются и сушатся в агрегате 10. Все перемещения с агрегата на агрегат осуществляются транспортным средством 12, а транспортировка лодочек 8 с таблетками по печи осуществляется транспортным средством 27.
Способ прошел испытания, получен положительный результат и поставленная техническая задача достигнута.
Все параметры являются оптимальными и любое отклонение в большую или меньшую сторону не позволит решить технической задачи.
Claims (1)
- Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, включающий:- смешение порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка [Zn(C17H35COO)2];- прессование таблеток из смеси порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3О8 и стеарата цинка;- спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания в восстановительной среде водорода и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через секции печи;- мокрое шлифование поверхности таблеток;- сушку таблеток;- переработку бракованных таблеток;- проводку с операции на операцию порошка и таблеток, отличающийся тем, что спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания в восстановительной среде водорода и охлаждения с продвижением лодочек с прессованными "сырыми" таблетками через секции печи осуществляют путем постепенной подготовки таблеток для последующей термообработки, для чего секцию нагревания для удаления связующих компонентов образуют из трех изолированных тепловыми барьерами зон с температурой нагрева таблеток в первой зоне 220-240°С, во второй зоне 280-700°С, в третьей зоне 480-500°С,дополнительно образуют секцию предварительного нагрева таблеток с окончательным удалением связующих компонентов из двух изолированных тепловыми барьерами зон с температурой нагрева таблеток в четвертой зоне 980-1000°С, в пятой зоне 1100-1200°С,секцию спекания таблеток образуют из трех высокотемпературных, изолированных тепловыми барьерами зон с температурой спекания таблеток в шестой зоне 1750-1770°С, в седьмой зоне 1780-1800°С, в восьмой зоне 1750-1770°С,а в девятой зоне охлаждение спеченных таблеток осуществляют со скоростью падения температуры 145-340°С/ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003115143/06A RU2256245C2 (ru) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003115143/06A RU2256245C2 (ru) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003115143A RU2003115143A (ru) | 2004-11-20 |
| RU2256245C2 true RU2256245C2 (ru) | 2005-07-10 |
Family
ID=35838697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003115143/06A RU2256245C2 (ru) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256245C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803192C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-09-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Горизонтальная толкательная установка спекания таблеток уран-плутониевого топлива |
-
2003
- 2003-05-21 RU RU2003115143/06A patent/RU2256245C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕШЕТНИКОВ Ф.Г. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1995, книга 1, с.93-95, 98-99, 101-102. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803192C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-09-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Горизонтальная толкательная установка спекания таблеток уран-плутониевого топлива |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69838183T3 (de) | Tunnelofen zum Brennen von keramischen Wabenstrukturkörpern | |
| Ge et al. | Influence of processing parameters on thermal conductivity of uranium dioxide pellets prepared by spark plasma sintering | |
| KR102324211B1 (ko) | 인공경량골재의 제조방법 | |
| CN108972865B (zh) | 一种回转式垃圾焚烧飞灰微波烧结陶粒的运行方法 | |
| DE102020001816A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines keramischen produktes, das siliciumcarbid enthält | |
| DE2509696A1 (de) | Verfahren zum herstellen von sinterkeramik | |
| RU2256245C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
| JP4811717B2 (ja) | マイクロ波加熱用鋳込み型及びセラミックス焼結体の製造方法 | |
| CA1192734A (en) | Nuclear fuel preparation and scrap recycle | |
| DE102016118826A1 (de) | Hohlzylinder aus keramischem Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung | |
| US2696651A (en) | Process of forming a ceramic body | |
| CN205316961U (zh) | 一种用于制备发泡陶瓷的微波加热隧道窑 | |
| Bobkov et al. | Studying the chemical and energy engineering process of the strengthening calcination of phosphorite pellets containing free carbon | |
| RU2701542C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов | |
| RU2275700C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного ядерного топлива | |
| KR101946752B1 (ko) | 마이크로웨이브 소결 장치 | |
| RU2181221C2 (ru) | Способ изготовления спеченных топливных таблеток и лодочка для спекания | |
| US3328187A (en) | Manufacture of expanded shale | |
| DE3230698A1 (de) | Kern-brennstoff-herstellung und -abfall-aufbereitung | |
| JP6521259B2 (ja) | 焼結鉱製造用焼結原料の製造方法 | |
| RU2256246C2 (ru) | Линия изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
| JP3231197B2 (ja) | 廃棄物を原料とするセラミックスの製造方法およびセラミックス焼成炉 | |
| JPH10170157A (ja) | 焼成方法および装置 | |
| JP3942149B2 (ja) | 多孔質セラミック燒結体の焼成方法 | |
| FR2512801A1 (fr) | Procede pour preparer une poudre frittable de bioxyde d'uranium |