RU2577272C1 - Способ получения таблетированного диоксида урана - Google Patents
Способ получения таблетированного диоксида урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577272C1 RU2577272C1 RU2014152951/05A RU2014152951A RU2577272C1 RU 2577272 C1 RU2577272 C1 RU 2577272C1 RU 2014152951/05 A RU2014152951/05 A RU 2014152951/05A RU 2014152951 A RU2014152951 A RU 2014152951A RU 2577272 C1 RU2577272 C1 RU 2577272C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium dioxide
- tablets
- highly active
- microns
- 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)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при получении таблеток из диоксида урана для высокотемпературных вентилируемых твэлов преимущественно термоэмиссионных реакторов-преобразователей (ТРП) встроенного типа. Способ получения таблетированного диоксида урана включает измельчение спеченных заготовок из диоксида урана, приготовление шихты на основе измельченных заготовок с добавлением высокоактивного мелкодиперсного порошка диоксида урана и связки, прессование и спекание таблеток. При этом шихту формируют из исходных измельченных заготовок с фракционным составом в диапазоне 200 - 315 мкм и высокоактивного мелкодисперсного порошка диоксида урана в количестве 8 - 12 % масс. Изобретение обеспечивает получение таблеток диоксида урана с преимущественным размером пор 20 - 60 мкм при общей пористости 10 - 20 % в обеспечении формирования оптимальной структуры диоксида урана в начальный период эксплуатации твэла. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при получении таблеток из диоксида урана для высокотемпературных вентилируемых тепловыделяющих элементов (твэлов), преимущественно термоэмиссионных реакторов-преобразователей (ТРП) встроенного типа.
Ресурс твэла ТРП в значительной степени определяется состоянием микроструктуры диоксида урана, которая формируется в начальный период (50÷300) часов эксплуатации твэла. При использовании ординарного диоксида урана в твэле ТРП формируется столбчатая структура с шириной зерен (200÷300) мкм, что приводит к повышенному сопротивлению его ползучести и ограничивает возможности перераспределения оболочкой распухающего топлива во внутренний свободный объем твэла [Гонтарь А.С., Гриднев А.А., Ракитская Е.М. и др. «Оптимизация структуры диоксида урана применительно к твэлу термоэмиссионного реактора-преобразователя», Атомная энергия, 2005, т. 99, вып. 4, с. 264-268].
Оптимальная структура характеризуется шириной столбчатого зерна <200 мкм и формируется при использовании таблеток диоксида урана с преимущественным размером пор (20÷60) мкм при общей пористости 10÷20%, стабилизированной к термическому спеканию [Патент РФ №2260862, МПК7 G21C 3/58 «Способ формирования микроструктуры сердечника тепловыделяющего элемента» А.С. Гонтарь, А.А. Гриднев и др., опубл. 20.09.2005].
Однако реализация способа формирования оптимальной структуры диоксида урана в реакторных условиях при эксплуатации твэла требует соответствующего способа получения таблеток с указанными исходными характеристиками.
Известен способ получения таблетки ядерного топлива на основе диоксида урана, включающий приготовление шихты с пластификатором, прессование и спекание заготовок диоксида урана [см. Котельников Р.Б., Башлыков C.H., Каштанов А.И., Меньшикова Т.С. Высокотемпературное ядерное топливо. - М.: Атомиздат, 1978, 432 с]. Данный способ позволяет получать таблетки диоксида урана с плотностью ~95% от теоретической плотности с преимущественным размером пор (3÷5) мкм и поэтому не отвечает требованиям по исходным характеристикам диоксида урана, необходимым для формирования оптимальной структуры в процессе эксплуатации твэла.
Известен также способ получения таблеток из диоксида урана для тепловыделяющих элементов энергетических реакторов АЭС [Патент РФ №2253913, МПК G21C 3/62 «Способ получения топливных таблеток для тепловыделяющих элементов из диоксида урана (варианты)» Н.З. Ляхов, Г.Р. Карагедов и др., опубл. 10.06.2005]. Этот способ, включающий приготовление пресс-порошка из диоксида урана керамического сорта, прессование и спекание таблеток, является по технической сущности наиболее близким к предлагаемому и выбран в качестве прототипа. Пресс-порошок (шихта) в соответствии с этим способом получают измельчением брака некондиционных спеченных таблеток и добавлением 2÷4% масс. порообразующего вещества.
Недостаток способа состоит в том, что возможность формирования в таблетках диоксида урана оптимальной структуры не реализуется, так как способ позволяет получить поры размером порядка (5÷10) мкм и величину пористости (≤5%), при которых объем пор является недостаточным для образования протяженных, в том числе сквозных радиальных микроканалов в топливном сердечнике высокотемпературного твэла.
Перед авторами стояла задача получения таблеток диоксида урана с преимущественным размером пор (20÷60) мкм при уровне общей пористости 10÷20% в обеспечении формирования оптимальной структуры диоксида урана в начальный период эксплуатации твэла.
Для решения поставленной задачи разработан способ получения таблетированного диоксида урана, включающий изготовление крупки, приготовление шихты, прессование и спекание таблеток, в котором шихту формируют из крупки с преимущественным фракционным составом в диапазоне (200÷315) мкм, высокоактивного мелкодисперсного порошка диоксида урана в количестве 8÷12% масс. и связки.
Данный диапазон фракционного состава и количество высокоактивного мелкодисперсного порошка выбран в результате исследовательской работы.
Как следует из изложенного, сущность изобретения заключается в том, что определены гранулометрический состав крупки и количество мелкодисперсного порошка, использование которых позволяет получить топливные таблетки с преимущественным размером пор (20÷60) мкм при уровне общей пористости 10÷20% за счет различной активности к спеканию крупки и мелкодисперсного порошка диоксида урана.
Фракционный состав крупки и количество высокоактивного мелкодисперсного порошка диоксида урана определены по результатам проведенных авторами тестовых экспериментов с различными соотношениями по массе и размерам крупки и порошка.
На фиг. 1 приведена фотография, на которой изображена микроструктура характерного участка таблетки диоксида урана до проведения испытаний в поле градиента температуры.
На фиг. 2 приведена фотография, на которой изображена микроструктура характерного участка таблетки диоксида урана после проведения испытаний в поле градиента температуры (средняя ширина столбчатого зерна ~160 мкм).
Пример конкретного осуществления
Спеченные заготовки из диоксида урана измельчали в крупку и отбирали фракцию (200÷315) мкм. Крупку с фракционным составом <200 мкм возвращали в технологический цикл для приготовления новых заготовок. Для формирования шихты крупку смешивали с 10% масс. высокоактивного мелкодисперсного порошка диоксида урана и связкой, в качестве которого использовали спирт в смеси с глицерином в соотношении 1:3, до получения однородного состава. Таблетки прессовали до плотности ~ 77% и спекали в высокотемпературной вакуумной печи при температуре 1900+50°С при остаточном давлении не менее 0,7 Па (5·10-5 мм рт. ст.) в течение 4 часов.
Таблетки, изготовленные в соответствии с заявляемым изобретением, имели следующие основные характеристики:
- геометрические размеры: наружный диаметр 17,1 мм, внутренний диаметр 8,0 мм, высота 8,4 мм;
- плотность матрицы: 85,2% от теоретической плотности;
- стабилизованная к термическому спеканию общая пористость: 14,8%;
- преимущественный размер пор: (20÷60) мкм (см. фиг. 1).
Таким образом, проведенные исследования показывают, что в таблетках диоксида урана, полученных в соответствии с данным изобретением, обеспечивается формирование структуры с преимущественным размером пор (20÷60) мкм при общей пористости 10-20%.
Claims (1)
- Способ получения таблетированного диоксида урана, включающий измельчение спеченных заготовок из диоксида урана, приготовление шихты на основе измельченных заготовок с добавлением высокоактивного мелкодисперсного порошка диоксида урана и связки, прессование и спекание таблеток, отличающийся тем, что шихту формируют из исходных измельченных заготовок с фракционным составом в диапазоне 200÷315 мкм, а высокоактивный мелкодисперсный порошок диоксида урана добавляют в количестве 8÷12% масс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152951/05A RU2577272C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Способ получения таблетированного диоксида урана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152951/05A RU2577272C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Способ получения таблетированного диоксида урана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2577272C1 true RU2577272C1 (ru) | 2016-03-10 |
Family
ID=55654467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014152951/05A RU2577272C1 (ru) | 2014-12-26 | 2014-12-26 | Способ получения таблетированного диоксида урана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2577272C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690155C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-05-31 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана |
RU2690492C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-06-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4869866A (en) * | 1987-11-20 | 1989-09-26 | General Electric Company | Nuclear fuel |
RU2253913C2 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ получения топливных таблеток для тепловыделяющих элементов из диоксида урана (варианты) |
RU2260862C1 (ru) * | 2004-01-20 | 2005-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ формирования микроструктуры сердечника тепловыделяющего элемента |
RU2376665C2 (ru) * | 2007-12-27 | 2009-12-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) |
-
2014
- 2014-12-26 RU RU2014152951/05A patent/RU2577272C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4869866A (en) * | 1987-11-20 | 1989-09-26 | General Electric Company | Nuclear fuel |
RU2253913C2 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ получения топливных таблеток для тепловыделяющих элементов из диоксида урана (варианты) |
RU2260862C1 (ru) * | 2004-01-20 | 2005-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ формирования микроструктуры сердечника тепловыделяющего элемента |
RU2376665C2 (ru) * | 2007-12-27 | 2009-12-20 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2690155C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-05-31 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана |
RU2690492C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-06-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108335760B (zh) | 一种高铀装载量弥散燃料芯块的制备方法 | |
CA2661603C (en) | Spherical fuel element and production thereof for gas-cooled high temperature pebble bed nuclear reactors (htr) | |
RU2376665C2 (ru) | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) | |
KR101638351B1 (ko) | 열전도성 금속을 포함하는 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 핵연료 소결체 | |
US20170025192A1 (en) | Method for fabrication of fully ceramic microencapsulated nuclear fuel | |
CN103214231B (zh) | 用于热中子反应堆的改进性能氧化物陶瓷芯体及制备方法 | |
CN108039210A (zh) | 燃料芯块及其制造方法 | |
RU2577272C1 (ru) | Способ получения таблетированного диоксида урана | |
Zhao et al. | Manufacture and characteristics of spherical fuel elements for the HTR-10 | |
CN106448749B (zh) | 燃料芯块及其制备方法 | |
RU2661492C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топлива | |
RU2362223C1 (ru) | Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты) | |
RU2427936C1 (ru) | Комбинированная таблетка ядерного топлива | |
RU2690492C1 (ru) | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана | |
RU2690155C1 (ru) | Способ получения таблетированного пористого диоксида урана | |
KR101182290B1 (ko) | 니켈 산화물과 알루미늄 산화물을 첨가한 이산화우라늄 소결체의 제조방법 | |
RU89904U1 (ru) | Твэл ядерного реактора | |
KR101574224B1 (ko) | 산화물 핵연료 소결체 및 이의 제조방법 | |
Tang et al. | Comparison of two irradiation testing results of HTR-10 fuel spheres | |
RU2502141C1 (ru) | Уран-гадолиниевое ядерное топливо и способ его получения | |
KR100812952B1 (ko) | 지르코니아가 첨가된 중성자 흡수 소결체 및 이의 제조방법 | |
Rhee et al. | Minimization of inner diametric tolerance of annular pellet for dual cooled fuel | |
RU2813642C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива из уран-молибденовых порошков | |
RU2339094C2 (ru) | Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива | |
US20160372216A1 (en) | Method for fabrication of oxide fuel pellets and the oxide fuel pellets thereby |