RU2797576C1 - Pellet sintering plant containing a transport channel - Google Patents
Pellet sintering plant containing a transport channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797576C1 RU2797576C1 RU2023101651A RU2023101651A RU2797576C1 RU 2797576 C1 RU2797576 C1 RU 2797576C1 RU 2023101651 A RU2023101651 A RU 2023101651A RU 2023101651 A RU2023101651 A RU 2023101651A RU 2797576 C1 RU2797576 C1 RU 2797576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- module
- unloading
- loading
- refrigerator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к технологическому нестандартизированному оборудованию для изготовления таблеток уран-плутониевого топлива (СНУП и МОКС-топлива) и предназначено для подтверждения параметров и конструктивных решений, принятых при разработке технического проекта установки спекания таблеток с учетом возможности ее обслуживания робототехнологическим комплексом в условиях роботизированного производства уран-плутониевого топлива.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to technological non-standardized equipment for the manufacture of pellets of uranium-plutonium fuel (SNUP and MOX fuel) and is intended to confirm the parameters and design solutions adopted in the development of a technical design for a pellet sintering plant, taking into account the possibility of its service by a robotic complex in the conditions of robotic production of uranium-plutonium fuel.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Стандартный процесс изготовления топливных таблеток для ядерных реакторов заключается в формировании порошков уран-плутониевых оксидов или нитридов в сырые таблетки, которые затем спекаются до необходимой плотности. К спеченным таблеткам предъявляются довольно жесткие требования по плотности, микроструктуре, термической стабильности и другим параметрам, которые обеспечиваются соответствующими технологическими процессами на специальном технологическом оборудовании, преимущественно в виде газонаполненных многокамерных печей резистивного нагрева.The standard process for making fuel pellets for nuclear reactors is to form uranium-plutonium oxide or nitride powders into green pellets, which are then sintered to the required density. Sintered pellets are subject to fairly stringent requirements for density, microstructure, thermal stability, and other parameters, which are ensured by appropriate technological processes on special technological equipment, mainly in the form of gas-filled multi-chamber resistive heating furnaces.
Из уровня техники известно устройство для осуществления способа изготовления таблетированного топлива из диоксида урана (RU 2158030 С2, G21C 3/62, 2000), в котором режим спекания обеспечивается продвижением лодочек с таблетками в печи тоннельного типа, работающей в непрерывном режиме и имеющей три температурные зоны: нагрева и удаления связующего, спекания таблеток в восстановительной среде и охлаждения.From the prior art, a device is known for implementing a method for manufacturing pelletized fuel from uranium dioxide (RU 2158030 C2, G21C 3/62, 2000), in which the sintering mode is provided by advancing boats with tablets in a tunnel-type furnace operating in continuous mode and having three temperature zones : heating and removing the binder, sintering tablets in a reducing environment and cooling.
Однако при таком способе спекание таблеток начинается задолго до наступления максимальной температуры. При этом в первую очередь происходит спекание и уплотнение поверхностных слоев таблетки. Уплотненный спеченный поверхностный слой таблетки затрудняет выход газообразных продуктов, образующихся при разложении связующих веществ, что приводит к растрескиванию и разрушению таблеток.However, with this method, the sintering of tablets begins long before the maximum temperature is reached. In this case, first of all, sintering and compaction of the surface layers of the tablet occurs. The compacted sintered surface layer of the tablet makes it difficult for the release of gaseous products formed during the decomposition of binders, which leads to cracking and destruction of the tablets.
Известен также способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов (RU 2256245 С2, G21C 3/62, 2005), реализующий спекание таблеток путем постепенной, более длительной подготовки таблеток для последующей термообработки в печи тоннельного типа с тремя секциями нагрева, спекания и охлаждения, которые имеют девять температурных зон. В первых трех зонах осуществляют постепенный нагрев «сырых» таблеток, подготавливая их для последующей термообработки, в четвертой и пятой зонах происходит дальнейший нагрев таблеток, в шестой и седьмой зонах проводят спекание таблеток, в восьмой зоне продолжают спекать таблетки с дожиганием водорода, в девятой зоне охлаждают таблетки с падением температуры.There is also known a method for the manufacture of pelletized fuel for fuel elements (RU 2256245 C2, G21C 3/62, 2005), which implements the sintering of pellets by gradual, longer preparation of pellets for subsequent heat treatment in a tunnel-type furnace with three sections of heating, sintering and cooling, which have nine temperature zones. In the first three zones, the “raw” tablets are gradually heated, preparing them for subsequent heat treatment, in the fourth and fifth zones, the tablets are further heated, in the sixth and seventh zones, tablets are sintered, in the eighth zone, tablets continue to be sintered with hydrogen afterburning, in the ninth zone cool the tablets with a drop in temperature.
При такой технологии спекания таблеток, за счет более длительной подготовки таблеток к спеканию, повышается качество таблеток и увеличивается выход годных. С другой стороны, предварительный нагрев таблеток приходится осуществлять в течение 4-5 часов, выдерживать таблетки в высокотемпературной зоне до 6 часов, а продолжительность полного удаления связующего до остаточного доводить до 14 часов. При этом весь цикл производства таблеток от загрузки в печь до выгрузки из печи займет 30-35 часов, что удлиняет технологических процесс и снижает его производительность, что в свою очередь не позволяет осуществить более современную технологию спекания таблеток в печах толкательного типа с возможностью их обслуживания робототехнологическим комплексом.With this technology of sintering tablets, due to the longer preparation of tablets for sintering, the quality of tablets increases and the yield increases. On the other hand, it is necessary to preheat the tablets for 4-5 hours, to keep the tablets in the high-temperature zone for up to 6 hours, and to bring the duration of complete removal of the binder to the residual up to 14 hours. At the same time, the entire tablet production cycle from loading into the oven to unloading from the oven will take 30-35 hours, which lengthens the technological process and reduces its productivity, which in turn does not allow the implementation of a more modern technology for sintering tablets in pusher-type furnaces with the possibility of their maintenance by robotic technology. complex.
При этом удаление связующего целесообразно осуществлять в отдельной печи, а спекать таблетки в другой печи, перемещая лодочки с таблетками по общему транспортному каналу.In this case, it is advisable to remove the binder in a separate furnace, and sinter the tablets in another furnace, moving the boats with tablets along a common transport channel.
Из уровня техники известен способ спекания гранул в топливные таблетки и устройство для осуществления этого способа (US 4655978 А, G21C 3/62, 1987), при котором гранулы перемещают по транспортному каналу, выполненному в виде муфеля тоннельной печи путем продавливания гранул через муфель на направляющем устройстве, смонтированном на входе в муфель и содержащим лодочки для загрузки в них гранул.From the prior art, a method is known for sintering pellets into fuel pellets and a device for implementing this method (US 4655978 A, G21C 3/62, 1987), in which the pellets are moved along a transport channel made in the form of a muffle of a tunnel furnace by forcing the pellets through the muffle on the guide a device mounted at the entrance to the muffle and containing boats for loading pellets into them.
Известное техническое решение печи спекания по изобретению US 4655978 А можно принять за наиболее близкий аналог (прототип) по наибольшему количеству одинаковых с заявляемым изобретением существенных признаков.The well-known technical solution of the sintering furnace according to the invention US 4655978 A can be taken as the closest analogue (prototype) in terms of the largest number of essential features identical with the claimed invention.
Недостаток прототипа заключается в сложности конструкции известной печи по причине применения специфичной технологии изготовления топливных таблеток из гранул первичного сырья с последующим спеканием в виде топливного столбика в одной и той же многозонной тоннельной печи резистивного нагрева толкательного типа, используя единый транспортный канал перемещения лодочек.The disadvantage of the prototype lies in the complexity of the design of the well-known furnace due to the use of a specific technology for the manufacture of fuel pellets from pellets of primary raw materials, followed by sintering in the form of a fuel column in the same multi-zone resistive heating tunnel furnace of the pusher type, using a single transport channel for moving the boats.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Задачей заявленного изобретения является создание установки спекания таблеток упрощенной конструкции, содержащей единый транспортный канал с целью подтверждения параметров и конструктивных решений, принятых при разработке технического проекта установки спекания включая:The objective of the claimed invention is to create a tablet sintering plant of a simplified design, containing a single transport channel in order to confirm the parameters and design solutions adopted in the development of the technical design of the sintering plant, including:
- возможность осуществления нагрева рабочей реторты на максимальную температуру до 1900 град. С;- the possibility of heating the working retort to a maximum temperature of up to 1900 degrees. WITH;
- возможность осуществления безаварийной цикличной загрузки, выгрузки и перемещения транспортных тележек с лодочками через реторту при температуре 1100 град. С;- the possibility of accident-free cyclic loading, unloading and movement of transport carts with boats through the retort at a temperature of 1100 degrees. WITH;
- возможность осуществления оптимизации подачи и поддержания газовой среды в корпус и реторту печи спекания и корпус камер модулей загрузки/выгрузки;- the possibility of optimizing the supply and maintenance of the gaseous medium into the body and retort of the sintering furnace and the body of the chambers of the loading / unloading modules;
- возможность осуществления эффективного охлаждения транспортных тележек с лодочками до заданного параметра температуры в заданный временной период;- the possibility of effective cooling of transport carts with boats to a given temperature parameter in a given time period;
- возможность обслуживания отдельных узлов установки робототехнологическим комплексом в условиях роботизированного производства уран-плутониевого топлива.- the possibility of servicing individual units of the installation by a robotic complex in the conditions of robotic production of uranium-plutonium fuel.
Техническим результатом является повышение надежности работы основных узлов и механизмов установки спекания таблеток с обеспечением заданной производительности рабочего цикла.The technical result is to increase the reliability of the operation of the main units and mechanisms of the tablet sintering plant with the provision of the specified productivity of the working cycle.
Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством конкретного технического решения изобретения, заключающегося в том, что установка спекания таблеток, содержащая транспортный канал, преимущественно для перемещения спекаемых таблеток, включает модули загрузки/выгрузки тележек с лодочками, заполненными таблетками, печь спекания таблеток, холодильник и установку газоочистки. Транспортный канал перемещения таблеток образован сочлененными между собой в единое целое внутренними камерами модуля загрузки, модуля выгрузки, холодильника и внутренним каналом печи спекания таблеток, выполненным в виде реторты. Модуль загрузки отделен от печи спекания таблеток шибером с газовым барьером, аналогичные по конструкции шиберы установлены между холодильником и модулем выгрузки, а также на входе в модуль загрузки и выходе из модуля выгрузки соответственно.The task set can be realized, and its technical result can be achieved by means of a specific technical solution of the invention, which consists in the fact that the tablet sintering plant, containing a transport channel, mainly for moving sintered tablets, includes loading / unloading modules for carts with boats filled with tablets, tablet sintering oven, refrigerator and gas cleaning unit. The transport channel for moving the tablets is formed by the internal chambers of the loading module, the unloading module, the refrigerator and the internal channel of the tablet sintering furnace, made in the form of a retort, articulated into a single whole. The loading module is separated from the tablet sintering furnace by a gate with a gas barrier, gates of similar design are installed between the cooler and the unloading module, as well as at the entrance to the loading module and the exit from the unloading module, respectively.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Изобретение проиллюстрировано рисунками:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - общий вид установки спекания таблеток;figure 1 - General view of the plant sintering tablets;
фиг.2 - модуль загрузки;figure 2 - loading module;
фиг.3 - печь спекания таблеток;figure 3 - furnace sintering tablets;
фиг.4 - транспортный контейнер;figure 4 - shipping container;
фиг.5 - шибер с газовым барьером;Fig.5 - gate with a gas barrier;
фиг.6 - установка газоочистки.Fig.6 - installation of gas cleaning.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Далее со ссылками на сопроводительные рисунки описан предпочтительный вариант реализации заявленного изобретения.Further, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the claimed invention is described.
Как видно из фиг.1 заявленное изобретение установки спекания таблеток, содержащей транспортный канал, включает в себя модуль загрузки 1, печь спекания таблеток 2, холодильник 3, модуль выгрузки 4, установку газоочистки 6 для регулирования и подачи газа в установку спекания таблеток. Сочлененные между собой в единое целое внутренние камеры модуля загрузки 1, модуля выгрузки 4, холодильника 3 и внутренний канал печи спекания таблеток 2, выполненный в виде реторты, образуют транспортный канал перемещения спекаемых таблеток.As can be seen from figure 1, the claimed invention of a tablet sintering plant containing a transport channel includes a
Установка смонтирована на основании 5, в нижней части которого находятся панель водогазовая 12 и коннекторы 13 для подачи в установку воды, газов и электроэнергии.The unit is mounted on a
Модуль загрузки 1 отделен от печи спекания таблеток 2 шибером 8 с газовым барьером. Такой же шибер 9 установлен между холодильником 3 и модулем выгрузки 4. Аналогичные шиберы 10 и 11 установлены на входе в модуль загрузки 1 и выходе из модуля выгрузки 4 соответственно.The
На фиг.2 изображен модуль загрузки 1. Модуль включает корпус 14, линейный привод перемещения 15, манипулятор 16 и линейный привод 17 со столиком 18. Корпус 14 имеет фланцы 19 и 20. Конструкция модуля выгрузки 4 аналогична конструкции модуля загрузки 1, при этом модули загрузки/выгрузки 1, 4 смонтированы зеркально друг другу.Figure 2 shows the
На фиг.3 изображена печь спекания таблеток 2. Печь включает корпус 21 с теплоизоляцией 22 и системой водяного охлаждения 23 в виде кожуха 24, смонтированного на наружной поверхности корпуса 21, внутри которого циркулирует охлаждающая жидкость. Корпус 21 разделен на части теплоизоляционными перегородками 25 по количеству тепловых зон. Печь снабжена нагревателями 26 и термоэлектрическими преобразователями 27, обеспечивающими нагрев, поддержание и контроль температурного режима.Figure 3 shows a pellet sintering
С обеих торцовых частей корпуса 21 установлены крышки 28 и 29, герметично изолирующие внутреннюю полость корпуса 21. Внутри корпуса 21 находится проходная реторта 30 с вытяжными патрубками 31, по которым удаляются газы продукта переработки. Нагреватели 26 своей фланцевой частью герметично устанавливаются в корпус 21 быстросъемными зажимами 33. К торцовой крышке 29 присоединен холодильник 34 с сильфоном 35.
На фиг.4 изображен транспортный контейнер 32. Транспортный контейнер 32 включает транспортную тележку 36 с лодочкой 37, заполненной топливными таблетками. Транспортная тележка 36 имеет ролики 38, позволяющие транспортному контейнеру 36 перемещаться вдоль реторты 30.4 shows a
На фиг.5 изображен шибер с газовым барьером. Шибер 9 содержит герметичный корпус 38, фланцы 39 и 40, шиберную заслонку 41 с экранами 42, прикрепленными к заслонке 41 со стороны печи спекания 2 и разделяющую внутреннюю полость корпуса 38 на две части. Шиберная заслонка 41 установлена с возможностью вертикального перемещения с помощью актуатора 43. Во внутреннюю полость корпуса через патрубки 44 подается газ, создающий газовую завесу.Figure 5 shows a gate with a gas barrier. The
На фиг.6 изображена установка газоочистки. Установка газоочистки 6 содержит два блока газоочистки 45, соединенных через трубопроводы 46 с трехходовым краном 47, позволяющим переключать газовый поток с одного блока на другой. Блок газоочистки 45 состоит из газовых охлаждаемых ловушек 48 и фильтров 49. Термоэлектрические преобразователи 50 позволяют контролировать температуру газов, проходящих через ловушки 48. Через подающий 51 и водоотводящий 52 трубопроводы в ловушки 48 подается вода для охлаждения ловушек и газов, проходящих через них. Клапаны 53 позволяют управлять потоком воды, а датчики 54 контролировать параметры отходящей воды и подавать сигнал на клапаны 53.Figure 6 shows the installation of gas cleaning. The
Принцип работы установки спекания таблеток заключается в следующем.The principle of operation of the tablet sintering unit is as follows.
Транспортный контейнер 32 с таблетками из внешнего транспортного коридора попадает в модуль загрузки 1 через открытую заслонку 41 шибера 10, в котором при помощи манипулятора 16 перегружается на столик 18, а затем с помощью линейного привода 17 перемещается в зону загрузки печи спекания 2 в направлении шибера 8. При этом шибер 10 закрывается и происходит продувка модуля загрузки технологическим газом, обеспечивая инертную атмосферу в модуле загрузки 1.The
Далее открывается шибер 8 и контейнер 32 с тележкой 36 и лодочкой 37 линейным приводом перемещения 15 проталкивается в реторту 30 печи спекания 2. Шибер 8 закрывается, перекрывая сообщение атмосферы в реторте 30 с атмосферой в модуле загрузки 1. Цикл загрузки одной лодочки с таблетками в реторту завершился. Аналогичным образом осуществляется последовательная загрузка остальных контейнеров 32.Next,
В процессе движения вереницы контейнеров 32 с лодочками 37 вдоль реторты 30 в печи спекания 2 осуществляется ступенчатый нагрев таблеток до заданной температуры. При этом через вытяжные патрубки 31 происходит удаление продуктов реакции, которые попадают в установку газоочистки 6. В холодильнике 3 происходит охлаждение спеченных таблеток.In the process of moving a string of
При выталкивании контейнера 32 из холодильника 3 открывается шибер 9 и контейнер 32 попадает в модуль выгрузки 4. Шибер 9 закрывается, прерывая сообщение газовой среды в модуле выгрузки 4 и печи спекания 2 с холодильником 3. Принцип работы узлов и механизмов модуля выгрузки 4 аналогичен принципу работы модуля загрузки 1. Далее шибер 11 открывается и происходит выгрузка одного контейнера 32 с лодочкой 37.When the
Аналогичным образом осуществляется последовательная выгрузка всех остальных контейнеров 32 с лодочками 37, содержащими охлажденные спеченные таблетки.Similarly, all
Описанный выше рабочий процесс спекания топливных таблеток при условии обеспечения требуемых параметров основных технологических характеристик, обусловленных заданным режимом работы, гарантирует повышение надежности работы основных конструктивных решений установки спекания таблеток с обеспечением заданной производительности.The above-described working process of sintering fuel pellets, provided that the required parameters of the main technological characteristics, due to the specified mode of operation, are ensured, it guarantees an increase in the reliability of the operation of the main design solutions of the pellet sintering plant with the specified productivity.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797576C1 true RU2797576C1 (en) | 2023-06-07 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4436677A (en) * | 1982-08-02 | 1984-03-13 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel fabrication process |
US4655978A (en) * | 1983-03-24 | 1987-04-07 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Method and tunnel furnace for sintering blanks |
US4985183A (en) * | 1988-12-27 | 1991-01-15 | Mitsubishi Metal Corporation | UO2 pellet fabrication process |
GB2320800A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-01 | Doryokuro Kakunenryo | Nuclear fuel pellets |
RU2158971C1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and equipment for manufacturing pelletized fuel from uranium dioxide |
RU2170957C2 (en) * | 1999-07-09 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and device for producing pelletized nuclear fuel |
RU2765863C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-02-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for making pelletized nuclear fuel |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4436677A (en) * | 1982-08-02 | 1984-03-13 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel fabrication process |
US4655978A (en) * | 1983-03-24 | 1987-04-07 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Method and tunnel furnace for sintering blanks |
US4985183A (en) * | 1988-12-27 | 1991-01-15 | Mitsubishi Metal Corporation | UO2 pellet fabrication process |
GB2320800A (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-01 | Doryokuro Kakunenryo | Nuclear fuel pellets |
RU2158971C1 (en) * | 1999-04-21 | 2000-11-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and equipment for manufacturing pelletized fuel from uranium dioxide |
RU2170957C2 (en) * | 1999-07-09 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and device for producing pelletized nuclear fuel |
RU2765863C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-02-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for making pelletized nuclear fuel |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЕШЕТНИКОВ Ф.Г. и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов кн.1. - М.: Энергоатомиздат, 1995, с.85-107. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4640223A (en) | Chemical vapor deposition reactor | |
CN101967622B (en) | Vacuum carburization method and vacuum carburizing apparatus | |
DE102008022784A1 (en) | Apparatus and method for annealing objects in a processing chamber | |
US4050880A (en) | Method and apparatus of baking carbonaceous molding | |
RU2797576C1 (en) | Pellet sintering plant containing a transport channel | |
CN102896391A (en) | Chain type vacuum furnace | |
CN103712440A (en) | Tunnel-type ultra-high-temperature electric furnace for continuous production under oxidizing atmosphere and operation method thereof | |
WO2013047762A1 (en) | Cooling device | |
TWI636227B (en) | Sintering facility and sintering method for a cylindrical target using sputtering | |
CN107815531B (en) | Large-scale structure heat treatment equipment | |
KR100981141B1 (en) | Continuous Process Furnace | |
RU2803192C1 (en) | Horizontal pusher plant for sintering uranium-plutonium fuel pellets | |
JP5504653B2 (en) | Molded coke production facility | |
CN104160480A (en) | Substrate processing device and substrate processing method using same | |
US4348225A (en) | Batch process and static-bed type apparatus for reducing iron ore | |
CN202804411U (en) | Chain type vacuum furnace | |
JP7118260B2 (en) | Equipment and method for converting uranium hexafluoride to uranium dioxide | |
CN215598056U (en) | Two-way atmosphere silicon nitride sintering furnace | |
US20220016700A1 (en) | Two-stage sintering furnace and methods of operating thereof | |
JPS6022272B2 (en) | Furnace for sintering magnetic ceramic articles | |
CN109506459A (en) | A kind of heating furnace | |
US3603712A (en) | Sintering furnace | |
KR101128355B1 (en) | The rapidity cooling system of electronic components made in powder Calcination Furnace | |
CN104681115B (en) | Glass solidifying body protection system | |
CN112575385A (en) | High-temperature forming equipment of single crystal wafer for neutron monochromator |