RU2338274C2 - Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора - Google Patents
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338274C2 RU2338274C2 RU2006138951/06A RU2006138951A RU2338274C2 RU 2338274 C2 RU2338274 C2 RU 2338274C2 RU 2006138951/06 A RU2006138951/06 A RU 2006138951/06A RU 2006138951 A RU2006138951 A RU 2006138951A RU 2338274 C2 RU2338274 C2 RU 2338274C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- tablets
- powder
- uranium dioxide
- powders
- 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 промышленности и предназначено для применения на предприятиях по изготовлению таблетированного топлива из диоксида урана UO2 для тепловыделяющих элементов, собираемых в тепловыделяющие сборки и используемых в ядерных реакторах. Обработка порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 позволяет получать пресс-порошок, состоящий из смеси порошков диоксида урана UO2 до 85% и оксида урана U3O8 до 15%, без увеличения объемной доли открытых пор более 1%, а также позволяют получать прессованные таблетки плотностью до 6 г/см3 при давлениях прессования до 4500 кгс/см2 без образования трещин и с равномерной усадкой при спекании, позволяющей уменьшить отходы при шлифовании таблеток. Кроме того, использование способа приведет к увеличению удельной производительности линий спекания таблеток. 4 ил.
Description
Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях по изготовлению таблетированного топлива из диоксида урана (UO2) для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), собираемых в тепловыделяющие сборки (ТВС) и используемых в ядерных реакторах.
Известен способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, включающий:
- смешение порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и твердого пластификатора;
- прессование таблеток из смеси порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и твердого пластификатора;
- спекание таблеток в печи тоннельного типа, имеющей три температурные зоны нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через зоны печи;
- 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).
Известный способ предусматривает смешение порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 с последующим введением твердого пластификатора и далее прессования, спекания и шлифования таблетированного ядерного топлива, что не обеспечивает необходимой прочности прессованных таблеток, толщины шлифуемого слоя образующих таблеток, структуры и микроструктуры таблетированного ядерного топлива. Этому способствует различие в физико-химических свойствах порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8, приводящее к градиенту плотности прессованных таблеток по высоте и неравномерной усадке частиц при спекании, что, в свою очередь, ведет к образованию пор, трещин, сколов, а также вогнутости к середине спеченной таблетки по высоте поверхности и, следовательно, приводит к образованию брака таблеток и большим потерям при шлифовании таблетированного ядерного топлива в размер для снаряжения ТВЭЛ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является 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 U3O8 и стеарата цинка;
- спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через зоны печи;
- мокрое шлифование поверхности таблеток;
- сушку таблеток;
- переработку бракованных таблеток;
- проводку с операции на операцию порошка и таблеток (см. патент Российской Федерации RU 2158030 С2, МПК7 G21С 3/62, 21/10 от 18.11.1998, опубл. 20.10.2000 «Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления») - прототип.
К недостаткам способа-прототипа следует отнести невозможность обеспечения необходимой прочности прессованных таблеток, толщины шлифуемого слоя образующих таблеток, структуры и микроструктуры таблетированного ядерного топлива.
Технической задачей изобретения является повышение выхода годных таблеток, стабилизация структуры и микроструктуры, объемной доли открытых пор спеченных таблеток, увеличение доли оксида урана U3O8 при производстве, увеличение производительности линий спекания таблеток в среде водорода, уменьшение образующихся при шлифовании отходов.
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(C17H35COO)2], прессование таблеток из смеси порошков диоксида урана UO2, оксида урана U3O8 и стеарата цинка, спекание таблеток в печи тоннельного типа с секциями нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через зоны печи, мокрое шлифование поверхности таблеток, сушку таблеток, переработку бракованных таблеток, проводку с операции на операцию порошка и таблеток, согласно изобретению, для смешивания с твердым пластификатором используют порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8, предварительно подвергшиеся обработке в измельчающих устройствах для получения порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 двух типов механического воздействия.
По первому типу порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 измельчают и просеивают на вибрационном сите с размером ячейки от 350-550 мкм за счет ударного воздействия мелющего тела массой от 2-8 кг по движущемуся со скоростью от 20 до 40 мм/секунду слою порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 толщиной от 5 до 20 мм.
По второму типу порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 измельчают под ударным воздействием U-образных молотков, вращающихся со скоростью от 1000 до 3000 об/мин, и пропускают через стальную фильеру с размером отверстий от 400 до 900 мм.
Оба типа обработки порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 позволяют получать пресс-порошок, состоящий из смеси порошков диоксида урана UO2 до 85% и оксида урана U3O8 до 15%, без увеличения объемной доли открытых пор более 1%, а также позволяет получать прессованные таблетки плотностью до 6 г/см3 при давлениях прессования до 4500 кгс/см2 без образования трещин и равномерной усадкой при спекании, позволяющей уменьшить отходы при шлифовании таблеток. Кроме того, обработка порошка приводит к увеличению удельной производительности линий спекания таблеток до 20%.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 - общий вид линии;
на фиг.2 - схема обработки порошка по первому типу;
на фиг.3 - схема обработки порошка по второму типу;
на фиг.4 - геометрия таблеток после спекания до и после использования данного способа.
Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает операции 1 смешения и измельчения порошков диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8; операцию 2 смешения порошка диоксида урана UO2 и твердого пластификатора; операцию 3 прессования таблеток из смеси порошка диоксида урана UO2 и твердого пластификатора; операцию 4 спекания таблеток в виде печи тоннельного типа в восстановительной среде водорода; операцию 5 мокрого шлифования боковой поверхности таблеток; операцию 6 сушки таблеток в среде азота; операцию 7 разбраковка таблеток по внешнему виду.
Способ осуществляется следующим образом.
На стадии операции 1 порошки диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 смешивают между собой и подвергают обработке в измельчающих устройствах для получения порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 двух типов механического воздействия (фиг.2 и фиг.3), после чего на стадии операции 2 подвергают смешиванию с твердым пластификатором.
По первому типу воздействия порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8, направленный через загрузочное устройство 8 на вибрационное сито 9, измельчают и просеивают через ячейки сита размером 350-550 мкм за счет ударного воздействия мелющего тела 10 массой 2-8 кг по движущемуся со скоростью 20-40 мм/сек, слою порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 толщиной от 5 до 20 мм. Измельченный таким образом порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 самотеком выгружают через выход 12 и направляют на операцию 2 смешивания с пластификатором.
По второму типу порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8, загруженные через загрузочное устройство 13, измельчают под ударным воздействием U-образных молотков 15, вращающихся со скоростью от 1000 до 3000 об/мин, и пропускают через стальную фильеру 17 с размером отверстий от 400 до 900 мм, затем обработанный таким образом порошок направляют на операцию 2 смешивания с пластификатором.
Операцию 2 смешивания с твердым пластификатором проводят в несколько стадий, после чего производят операции 3 прессования из порошка таблеток, спекания 4 таблеток в среде водорода, мокрого шлифования 5 спеченных таблеток, сушки 6 таблеток и контролю качества 7 таблетированного топлива.
Оба типа обработки порошка диоксида урана UO2 или смеси порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 позволяют получать пресс-порошок, состоящий из смеси порошков диоксида урана UO2 до 85% и оксида урана U3O8 до 15%, без увеличения объемной доли открытых пор более 1%, а также позволяют получать прессованные таблетки плотностью до 6 г/см3 при давлениях прессования до 4500 кгс/см2 без образования трещин и с равномерной усадкой при спекании, позволяющей уменьшить отходы при шлифовании таблеток. Кроме того, использование способа приведет к увеличению удельной производительности линий спекания таблеток до 20%.
Claims (1)
- Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, 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 с секциями нагревания, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения с продвижением лодочек с таблетками через зоны печи, мокрое шлифование поверхности таблеток, сушку таблеток, переработку бракованных таблеток, проводку с операции на операцию порошка и таблеток, отличающийся тем, что перед операцией смешивания с твердым пластификатором порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3О8 предварительно подвергают обработке в измельчающих устройствах, при этом порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 измельчают и просеивают на вибрационном сите с размером ячейки 350-550 мкм посредством ударного воздействия на слой порошка толщиной 5-20 мм, движущегося со скоростью 20-40 мм/с, мелющего тела массой 2-8 кг или порошок диоксида урана UO2 или смесь порошков диоксида урана UO2 и оксида урана U3O8 измельчают посредством ударного воздействия U-образных молотков, вращающихся со скоростью 1000-3000 об/мин и пропускают через стальную фильеру с размером отверстий от 400 до 900 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138951/06A RU2338274C2 (ru) | 2006-11-03 | 2006-11-03 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138951/06A RU2338274C2 (ru) | 2006-11-03 | 2006-11-03 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006138951A RU2006138951A (ru) | 2008-05-10 |
RU2338274C2 true RU2338274C2 (ru) | 2008-11-10 |
Family
ID=39799750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138951/06A RU2338274C2 (ru) | 2006-11-03 | 2006-11-03 | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2338274C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106935301A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种小长径比二氧化铀环形芯块的制备方法 |
WO2018208185A1 (ru) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa |
-
2006
- 2006-11-03 RU RU2006138951/06A patent/RU2338274C2/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106935301A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种小长径比二氧化铀环形芯块的制备方法 |
WO2018208185A1 (ru) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006138951A (ru) | 2008-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2175791C2 (ru) | Композитный материал ядерного топлива и способ его получения | |
JPS5939719B2 (ja) | 核燃料体とその製法 | |
JPH0127121B2 (ru) | ||
Phillips et al. | Fabrication of uranium oxycarbide kernels and compacts for HTR fuel | |
RU2338274C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора | |
CN1275532A (zh) | 铀金属合金转化成uo2粉末和芯块的生产方法 | |
CA1254378A (en) | Fabrication of nuclear fuel pellets | |
CN106032323A (zh) | 一种以TiAl粉体为原料的Ti2AlC陶瓷粉体制备方法 | |
WO2005121041A1 (en) | Building product material and method for making it | |
RU2253913C2 (ru) | Способ получения топливных таблеток для тепловыделяющих элементов из диоксида урана (варианты) | |
CN108538409A (zh) | 一种二氧化铀/纳米金刚石核燃料芯块的快速制备方法及其产品 | |
JP4075116B2 (ja) | 核燃料粒子の製造方法及び核燃料ペレットの製造方法 | |
CN109979610B (zh) | 一种双组元共掺热力增强型二氧化铀燃料芯块及制备方法 | |
CN112897988B (zh) | 一种用于固态氧控的聚乙烯醇缩丁醛溶液粘结氧化铅陶瓷及其制备方法 | |
CN115108812A (zh) | 调控陶粒结构特征和力学强度的方法、类石榴结构轻质高强陶粒及其制备方法 | |
RU2569928C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
GB2200788A (en) | Fabricating fuel pellets | |
RU2317601C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
RU2360307C2 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора | |
FR2485515A1 (fr) | Procede pour la preparation de corps frittes en u3o8 | |
LU502245B1 (en) | A Lead Oxide Ceramic Bonded by Polyvinyl Butyral Solution for Solid-Phase Oxygen Control | |
Lee et al. | Improvement of the sinterability of thermally-treated UO 2 powder by horizontal rotary ball milling | |
RU2360308C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора | |
RU2243601C2 (ru) | Способ изготовления урангадолинийсодержащих топливных таблеток | |
Phillips | Technology Selections for Cylindrical Compact Fabrication |