RU2305871C2 - Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками - Google Patents
Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305871C2 RU2305871C2 RU2005100800/06A RU2005100800A RU2305871C2 RU 2305871 C2 RU2305871 C2 RU 2305871C2 RU 2005100800/06 A RU2005100800/06 A RU 2005100800/06A RU 2005100800 A RU2005100800 A RU 2005100800A RU 2305871 C2 RU2305871 C2 RU 2305871C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chlorine
- fuel elements
- reaction chamber
- oxygen
- defective
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области атомной техники. Сущность изобретения: способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками включает обработку твэлов в реакционной камере хлором при нагревании. При этом температуру процесса выбирают в пределах 200-290°С, а реакционную камеру предварительно вакуумируют. Далее последовательно подают в реакционную камеру кислород и хлор в соотношении 1,0:1,0-1,2:1,0, время процесса выбирают в пределах 5-10 мин. Разделение дефектных и бездефектных твэлов проводят по признаку окрашивания. Преимущества изобретения заключаются в снижении времени отбраковки.
Description
Предлагаемое изобретение относится к технологии ядерного топлива, а более конкретно к методам технологического контроля поверхности микротвэлов и твэлов. В процессе эксплуатации твэлов осколки деления ядерного топлива попадают в контур теплоносителя. Стандартным требованием по входу осколков деления является R/B<10-6, где В - общее количество осколков деления, R - количество осколков деления в теплоносителе.
Указанное условие может быть обеспечено только при отсутствии сквозных дефектов (трещин) в оболочках микротвэлов и твэлов.
Известен активационный метод контроля микротвэлов, заключающийся в определении активности вне микротвэлов, заключающийся в определении активности вне микротвэлов после их облучения нейтронами (пат. ФРГ №21191185 от 20.04.71 г., Н кл. 42К 30/04). Недостаток указанного способа, помимо аппаратурной сложности, заключается в невозможности разделения дефектных и бездефектных изделий.
Известен химический способ отбраковки дефектных микротвэлов, заключающийся в обработке изделий азотной кислотой при нагревании в течение 20-50 ч (Bildstein Н., Knotik К., Kerntechnik, 1968, 10, №5, p.255). После частичного извлечения урана из дефектных микротвэлов в раствор эффективная плотность этих микротвэлов уменьшается, поэтому дефектные и бездефектные микротвэлы разделяют в жидкости с плотностью 2,3-2,5 г/см3. В процессе разделения бездефектные изделия тонут, а дефектные всплывают. Недостаток указанного способа заключается в длительности операций.
Наиболее близким по решаемой задаче является способ обработки микротвэлов хлором при температуре 1000-1500°С в течение 10-20 ч (Pechin W and all. Proc. of a Seminar Oslo, May 1976, 24, AEA 5/2 - 7/3). После частичного уноса урана из дефектных изделий в газовую фазу дальнейшее разделение проводят по эффективной плотности. Недостаток указанного способа заключается в длительности операций.
Задачей настоящего изобретения является снижение времени отбраковки твэлов с металлическими оболочками и с сердечниками из нитрида урана.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе отбраковки твэлов путем обработки твэлов в реакционной камере хлором при нагревании температуру процесса выбирают в пределах 200-290°С, реакционную камеру предварительно вакуумируют, далее последовательно подают в реакционную камеру кислород и хлор в объемном соотношении 1,0:1,0÷1,2:1,0, а время процесса выбирают в пределах 5-10 мин, а разделение дефектных и бездефектных твэлов проводят по признаку окрашивания.
Предложенный способ обосновывается следующим образом. В диапазоне температур 200-290°С сердечник из нитрида урана интенсивно реагирует с кислородом при наличии в оболочке сквозного дефекта. Тепловой эффект реакции окисления настолько велик, что температура твэла повышается на 20-60°С. Для ускорения переноса кислорода через сквозной дефект твэлы предварительно вакуумируют. Если оболочка твэла выполнена из молибдена, то при начальной температуре в реакционной камере 200°С температура дефектных твэлов составляет 220-260°С - в этих условиях молибден вступает в реакцию с хлором и кислородом, образуя тонкую пленку оксихлорида молибдена МоО2Cl2, окрашенную в фиолетовый цвет.
Если оболочка твэла выполнена из вольфрама, то при начальной температуре 290°С в процессе обработки кислородом температура дефектных твэлов составляет 310-350°С - в этих условиях в присутствии хлора и кислорода на поверхности дефектных твэлов образуется желто-зеленая пленка оксихлорида вольфрама Wo2Cl2. Следует отметить, что, например, вольфрам хлорируется при температуре выше 900°С, окисляется при температуре выше 1100°С и только в смеси хлор-кислород он образует нелетучий оксихлорид уже при 300-310°С. После проведения процесса в течение 5-10 мин дефектные и бездефектные изделия легко разделяются по цвету оболочек.
Выбор времени процесса 5-10 мин объясняется тем, что образующийся в процессе окисления нитрида урана оксид урана экранирует доступ кислорода через дефект и температура твэла через 5-10 мин оксихлорирования падает до первоначальной.
Выбор объемного соотношения кислорода и хлора диктуется двумя факторами:
1. Стехиометрией оксихлоридов молибдена и вольфрама.
2. Необходимостью избытка кислорода для дополнительного окисления сердечников дефектных твэлов.
Предложенное техническое решение иллюстрируется следующими примерами.
1. Партию сферических твэлов в количестве 50 штук подвергали отбраковке по предложенному способу. Каждый твэл представлял собой сферический сердечник из мононитрида урана UN1,00 диаметром 2,8-3,0 мм с оболочкой из термопар, вакуумировали до давления 1 Па, после чего напускали кислород до давления 0,055 МПа, а через 1-3 с добавляли хлор до общего давления 0,1 МПа. Соотношение кислорода к хлору при этом составляло 1,2:1,0. Процесс проводили в течение 10 мин, после чего хлор и кислород вытесняли аргоном. Было обнаружено двадцать два твэла, имеющих окраску. Для предотвращения теплового контакта между твэлами все испытуемые твэлы были разделены керамическими теплоизоляторами (кварцевыми шариками). Постепенная шлифовка твэлов позволила обнаружить во всех окрашенных твэлах сквозные трещины. В неокрашенных твэлах сквозных трещин не обнаружено.
2. Партию твэлов с кернами, аналогичными примеру 1, в количестве 100 штук подвергали отбраковке сквозных дефектов по предложенному способу. Оболочкой твэла служил вольфрам (толщина оболочки 0,4-0,5 мм), полученный осаждением из газовой фазы. Реакционную камеру нагревали до 280-290°С, вакуумировали до давления 1 Па, после чего напускали кислород до давления 0,05 МПа, а через 1-3 с добавляли хлор до давления 0,1 МПа. Соотношение кислорода и хлора при этом составляло 1,0:1,0. Процесс проводили в течение 5 мин, после чего хлор и кислород вытесняли аргоном. Было обнаружено 28 окрашенных твэлов, в которых постепенной шлифовкой обнаружены сквозные трещины. В неокрашенных твэлах сквозных трещин не обнаружено.
3. Таким образом, предложенное изобретение обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом:
1) Время отбраковки снижается на два порядка.
2) Технологические операции упрощаются, т.к. разделение в тяжелой жидкости не требуется.
Claims (1)
- Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками, включающий обработку твэлов в реакционной камере хлором при нагревании, отличающийся тем, что температуру процесса выбирают в пределах 200-290°С, реакционную камеру предварительно вакуумируют, далее последовательно подают в реакционную камеру кислород и хлор в соотношении 1,0:1,0-1,2:1,0, время процесса выбирают в пределах 5-10 мин, а разделение дефектных и бездефектных твэлов проводят по признаку окрашивания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100800/06A RU2305871C2 (ru) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100800/06A RU2305871C2 (ru) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005100800A RU2005100800A (ru) | 2006-06-20 |
| RU2305871C2 true RU2305871C2 (ru) | 2007-09-10 |
Family
ID=36713959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005100800/06A RU2305871C2 (ru) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2305871C2 (ru) |
-
2005
- 2005-01-14 RU RU2005100800/06A patent/RU2305871C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САМОЙЛОВ А.Г. и др. Дисперсионные твэлы. Конструкция и работоспособность. - М.: Энергоиздат, 1982, с.200-201. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005100800A (ru) | 2006-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4342758B2 (ja) | 半導体製造装置用石英部材の製造方法、分析方法 | |
| Momose et al. | Photoelectron emission and XPS studies of real iron surfaces subjected to scratching in air, water, and organic liquids | |
| Lu et al. | Effects of optical dopants and laser wavelength on atom probe tomography analyses of borosilicate glasses | |
| JP2004012315A (ja) | 炭化ケイ素材または窒化ケイ素材の不純物濃度分布測定方法ならびにセラミックスの不純物濃度分布測定方法 | |
| KR20140045912A (ko) | 핵 연료 제조에 유용한 우라늄 및 몰리브덴계의 합금 분말 및 방사성동위원소 생산을 위한 타겟 | |
| Yamaguchi et al. | Effect of alkaline-earth species in phosphate glasses on the mobility of proton carriers | |
| Carroll et al. | In-pile fission-gas release from single-crystal UO2 | |
| RU2305871C2 (ru) | Способ отбраковки твэлов с металлическими оболочками | |
| Potapenko et al. | Microstructure and mechanical properties of V–4Ti–4Cr alloy as a function of the chemical heat treatment regimes | |
| Calame et al. | A modified method for producing carbon-loaded vacuum-compatible microwave absorbers from a porous ceramic | |
| Vér et al. | Effects of different surfaces on the transport and deposition of ruthenium oxides in high temperature air | |
| JPH10223713A (ja) | 熱処理評価用ウェ−ハおよびこれを用いた熱処理評価方法 | |
| KR101269376B1 (ko) | 철강 중 산소 분석 방법 | |
| Karandashev et al. | Analysis of silver and gold samples from the borodino treasure by inductively coupled plasma mass spectrometry and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry | |
| EP2151421A1 (en) | Rapid synthesis of silicon carbide-carbon composites | |
| KR101967654B1 (ko) | 우라늄-산소비 측정 방법 및 측정 장치 | |
| Nguyen et al. | Densification and grain growth of large-sized polycrystalline Al2O3 during a two-step pulsed electric current sintering process | |
| US3462371A (en) | Nuclear reactor fuel | |
| Chung et al. | Oxidation Driven Thin‐Film Solid‐State Metal Dealloying Forming Bicontinuous Nanostructures | |
| JP2005164268A (ja) | 評価試料の作製方法、分析方法、電子部品材料の生産方法、電子部品及び評価試料作製装置 | |
| KR100271762B1 (ko) | 반도체 제조설비 시료 용융용 케미컬 및 이를 이용한 불순물 분석방법 | |
| FR2512801A1 (fr) | Procede pour preparer une poudre frittable de bioxyde d'uranium | |
| Fateh et al. | Study of Early Stage Interaction of Oxygen with Al; Methods, Challenges and Difficulties | |
| Gerhard et al. | LIBS Analysis of Optical Surfaces and Thin Films | |
| Bennett et al. | Glow discharge sintering of alumina |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080115 |