WO2018208185A1 - Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa - Google Patents
Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018208185A1 WO2018208185A1 PCT/RU2017/000915 RU2017000915W WO2018208185A1 WO 2018208185 A1 WO2018208185 A1 WO 2018208185A1 RU 2017000915 W RU2017000915 W RU 2017000915W WO 2018208185 A1 WO2018208185 A1 WO 2018208185A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- powder
- uranium dioxide
- uranium
- manufacture
- oxide
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 42
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007891 compressed tablet Substances 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 abstract description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 3
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000009700 powder processing Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- BMKRASMRTUQHFM-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[U+6].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[U+6].[U+6] BMKRASMRTUQHFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N uranium Chemical compound [U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U][U] DNYWZCXLKNTFFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GXAOZWYRLUCBKN-UHFFFAOYSA-N N#[N+][O-].[U] Chemical compound N#[N+][O-].[U] GXAOZWYRLUCBKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAMCHBVFQFUXMC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[U+6].N#[N+][O-].[O-2].[O-2] Chemical compound [O-2].[U+6].N#[N+][O-].[O-2].[O-2] JAMCHBVFQFUXMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- HYAQITUXFLXXQY-UHFFFAOYSA-N octatriacontane-19,20-diamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCC(N)C(N)CCCCCCCCCCCCCCCCCC HYAQITUXFLXXQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H uranium hexafluoride Chemical compound F[U](F)(F)(F)(F)F SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
- G21C3/62—Ceramic fuel
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
- G21C3/62—Ceramic fuel
- G21C3/623—Oxide fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/044—Fuel elements with porous or capillary structure
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/045—Pellets
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
- Y10S376/90—Particular material or material shapes for fission reactors
- Y10S376/901—Fuel
Definitions
- the invention relates to nuclear engineering, in particular, to the technology for the manufacture of pelletized oxide nuclear fuel for fuel elements of nuclear power plants.
- Patent EP e 0249549 from 16.12.87 MKI G 21 C 3/62 A known method [Patent EP e 0249549 from 16.12.87 MKI G 21 C 3/62)], in accordance with which for the manufacture of sintered tablets using a mixture of powder of triuran octoxide (uranium oxide) with uranium dioxide powder
- Sintered tablets obtained by this method are characterized by low density and high
- Sintered tablets have rather stringent requirements in terms of density, geometric dimensions, mechanical strength, microstructure, thermal stability, and other parameters.
- the conversion of uranium oxide with a density of 8.39 g / cm 3 to uranium dioxide with a density of 10.96 g / cm 3 is accompanied by a decrease in the volume of particles and, accordingly, a decrease in their linear size.
- a new particle of uranium dioxide formed during the reduction of particles of oxide of oxide moves away from the remaining stationary particles of uranium dioxide matrix.
- additional porosity is created, the value of which will depend on the grain size of uranium oxide. It is known that the porosity in a compressed tablet can be reduced by increasing the pressing pressure, however, this increases the wear of the press tool, the likelihood of the formation of re-pressing cracks, and a decrease in direct yield.
- the present invention is the development and creation of a method for the manufacture of nuclear fuel pellets that meets the increased requirements for mechanical strength, microstructure of sintered tablets.
- This circumstance contributes not only to a decrease in the initial porosity of the compressed tablet and to a decrease in the size of most of the “gaps” between uranium dioxide particles with a shorter ion diffusion length during sintering, but also provides an increase in the grain size of the sintered tablet.
- the invention meets the patentability criterion.
- the method is implemented as follows.
- Example 1 300 g of ceramic grade uranium dioxide powder obtained by dry conversion of uranium hexafluoride (the total specific surface area of the powder is 2.8 m 2 / g) is poured with a layer of 10-15 mm into a stainless steel pan, placed in a muffle preheated to a temperature of 160-U0 ° C, and stand in it for 3-5 minutes with the muffle door open. Then the baking sheet with the powder is removed from the muffle and cooled to room temperature.
- the prepared mixture is pressed at a specific pressure of 1100-1200 kg / cm 2 in a matrix with a diameter of 20 mm;
- FIG. 1 shows the grain size distribution of sintered tablets as determined by optical microscopy.
- DIESED 2-distearylethylenediamine
- FIG. 1 shows the grain size distribution of sintered tablets as determined by optical microscopy.
- FIG. 2 shows
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ядерной технике, в частности, к технологии изготовления оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов и может быть использовано для изготовления таблетированного ядерного топлива на основе диоксида урана для АЭС. Сущность изобретения: способ изготовления таблеток ядерного топлива из диоксида урана включает в себя подготовку пресс-порошка диоксида урана с добавкой или без добавки закиси-окиси урана, при этом в качестве сырьевого продукта для приготовления пресс-порошка используют порошок диоксида урана с отношением O/U=2,37±0,04, который предварительно получают известным способом путем нагревания на воздухе порошка диоксида урана керамического сорта с отношением O/U=2,01-2,15. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение механической прочности спеченных таблеток, увеличение размера зерна спеченной таблетки.
Description
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАБЛЕТИРОВАННОГО ЯДЕРНОГО
КЕРАМИЧЕСКОГО ТОПЛИВА
Изобретение относится к ядерной технике, в частности, к технологии изготовления таблетированного оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов АЭС.
В результате проведенных (но ещё не завершённых) многолетних исследований сложной системы U (Уран) - О (Кислород) установлено существование более 20 оксидов урана и их модификаций [Майоров А.А., Браверман И.Б.. Технология получения порошков керамической двуокиси урана, М., Энергоатомиздат, 1985, стр.10, табл. 2.1, ] 4 из которых представляют интерес для использования в изготовлении таблетированного керамического топлива методом порошковой металлургии:
Отношение сингония теоретическая
0 U плотность, г/см3 диоксид урана U02 (α-фаза) 2,00...2, 19 кубическая 10,96
диоксид урана U4O9 (β-фаза) 2,20...2,25 кубическая 11,30
диоксид урана U3O7 (γ-фаза) 2,34...2,41 тетрагональная 11,30-11,50
закись-окись урана U3O8 2,66 орторомбическая 8,39
Так, например, известен способ изготовления топливных таблеток
[ Патент Англии Кз 1371595, МКИ G 21 С 3/62 от 16.03.71], включающий подготовку пресс-порошка диоксида урана (1Ю2), смешение со связующим, прессование в таблетки, спекание спрессованных таблеток в восстановительной среде.
Известен и способ [ Патент ЕР е 0249549 от 16.12.87 г. МКИ G 21 С 3/62) ], в соответствии с которым для изготовления спечённых таблеток используют смесь порошка октаоксида триурана
(закиси-окиси урана) с порошком диоксида урана
U02, причём с преобладанием закиси-окиси урана в этой смеси. Полученные по этому способу спечённые таблетки характеризуются низкой плотностью и высокой
пористостью, что обусловлено структурными превращениями закиси-окиси в процессе восстановления по реакции
задолго до начала процесса спекания с получением конечного продукта (диоксида урана), обладающего более высокой теоретической плотностью (ТП). Следствие этих структурных превращений - образование частиц диоксида урана, размер которых меньше размера исходных частиц закиси-окиси урана. В объёме спрессованной таблетки это приводит к нарушению существовавшего контакта с частицей диоксида урана, образования «зазора» между частицами, причём этот зазор тем больше, чем крупнее частица закиси-окиси урана.
Поэтому при производстве таблетированного топлива ведущие зарубежные и отечественные производители ограничивают количество закиси-окиси, добавляемой к керамическому порошку диоксида урана, в пределах 10-15 масс. %.
К спеченным таблеткам предъявляются довольно жесткие требования по плотности, геометрическим размерам, механической прочности, микроструктуре, термической стабильности и другим параметрам.
Известен также способ [ Патент РФ jV° 2148279 МПК 7 G21 C 3/62, опубл.
27.04.2000) ], по которому в процессе приготовления пресспорошка к порошку U02 добавляют гомогенизированные агломераты U3Og требуемого размера, изготавливаемые из однородного по химическому составу порошка.
Известен также способ изготовления таблетированного ядерного топлива [ Патент РФ No 2170957 МПК7 G 21 С 3/62, 21/04, опубл. 20.07.2001)], включающий трехстадийное смешение порошков диоксида урана U02, и закиси-окиси урана U3Os со связующим.
Предложен также способ [ Патент РФ Х°2338274, МПК G 21 С 3/62, опубл.
10.1 1.2008)], предусматривающий перед операцией смешивания с твердым
пластификатором предварительную обработку порошка диоксида урана U02 или смеси порошка диоксида урана U02 с закисью-окисью урана U3Og в измельчающих
устройствах..
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является выбранный за прототип способ [ Патент Франции N 2599883, МПК G 21 С 3/62, опубл. 1 1.12.87 г.)], в
соответствии с которым из смеси порошка U02 с добавкой 5 - 40% порошка U308 с размером частиц < 350 мкм, прессуют на холоду таблетки, которые затем спекают при температуре 1500 - 1800 °С в восстановительной атмосфере или при 1200-1300°С - в окислительной среде.
Недостаток всех этих способов, в том числе и выбранного за прототип, снижение механической прочности спечённых таблеток. Причиной этого считают образование пористых участков с остроугольными порами по месту нахождения частиц закиси-окиси урана. Превращение закиси-окиси урана с плотностью 8,39 г/см3 в диоксид урана с плотностью 10,96 г/см3 сопровождается уменьшением объёма частиц и, соответственно, уменьшением их линейного размера. В системе, представляющей собой спрессованную таблетку с контактирующими частицами закиси-окиси и диоксида урана, новая частица диоксида урана, образовавшаяся при восстановлении частицы закиси-окиси, отдаляется от остающейся неподвижной частицы диоксида урана матрицы. Таким образом, между частицами диоксида урана матрицы и вновь образующимися частицами диоксида урана создаётся дополнительная пористость, величина которой будет зависеть от размера зерна закиси-окиси урана. Известно, что пористость в спрессованной таблетке можно уменьшить путём повышения давления прессования, однако при этом возрастает износ пресс-инструмента, повышается вероятность образования перепрессовочных трещин, снижение прямого выхода в годную продукцию.
Задачей настоящего изобретения является разработка и создание способа изготовления таблеток ядерного топлива, отвечающего повышенным требованиям по механической прочности, микроструктуре спечённых таблеток.
В результате решения данной задачи возможно получение новых технических результатов, заключающихся в том, что расширяется номенклатура используемых сырьевых порошков и обеспечивается возможность получения ядерного топлива с необходимой по условиям эксплуатации плотностью, прочностью и микроструктурой спечённых таблеток.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения топливных таблеток, включающем приготовление пресс-порошка с добавкой или без добавки порошка закиси-окиси-урана:
- порошок диоксида урана керамического сорта предварительно окисляют путём нагревания на воздухе известным способом до состава
γ-фазы диоксида урана с отношением 0/U = 2,37±0,04.
Получение порошка состава γ-фазы диоксида урана U3O7 не представляет затруднений и проверено в цеховых условиях с использованием вращающейся печи, псевдоожиженного слоя (вибропечь), а также в стационарных условиях (муфель).
Как и закись-окись урана, этот оксид при нагревании в восстановительной атмосфере (в токе водорода) восстанавливается задолго до начала процесса спекания до диоксида урана по реакции
U307 + Н2 = 3U02 + Н20 (2) Однако при восстановлении этого соединения происходит, в отличие от восстановления закиси-окиси, не уменьшение, а увеличение линейного размера образующейся частицы диоксида урана, т.е. в смеси происходит сближение частиц порошка диоксида урана матрицы и частиц диоксида урана, вновь образующихся при восстановлении γ-фазы диоксида урана. Это обстоятельство способствует не только снижению начальной пористости спрессованной таблетки и уменьшению размера большинства «зазоров» между частицами диоксида урана менее диффузионной длины ионов при спекании, но и обеспечивает увеличение размера зерна спечённой таблетки.
Проведенный сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом выявил следующий существенный отличительный признак: - использование в процессе приготовления пресс-порошка диоксида урана с отношением 0/U = 2,37±0,04 (γ-фаза диоксида урана), специально изготавливаемого из стандартного порошка диоксида урана керамического сорта с отношением O/U = 2,01-2,15.
Таким образом, изобретение удовлетворяет критерию патентоспособности «новизна».
По сравнению с существующими аналогами, включая и прототип, указанный отличительный признак обеспечивает достижение нового технического результата:
- получение спечённых таблеток с регулируемой величиной общей пористости;
- получение спечённых таблеток с повышенным размером зерна;
- получение спечённых таблеток с повышенной механической прочностью.
Таким образом, изобретение удовлетворяет критерию патентоспособности
«изобретательский уровень».
Способ реализуется следующим образом.
Пример 1. 300 г порошка диоксида урана керамического сорта, полученного методом сухой конверсии гексафторида урана (величина полной удельной поверхности порошка 2,8 м2/г), насыпают слоем 10-15 мм в противень из нержавеющей стали, помещают в муфель, предварительно нагретый до температуры 160-U0 °С, и
выдерживают в нём в течение 3-5 мин при открытой дверце муфеля. Затем противень с порошком вынимают из муфеля и охлаждают до комнатной температуры.
Полученный таким образом порошок с отношением O/U = 2,37±0,04 используют для изготовления спечённых таблеток по стандартной технологии:
- к порошку добавляют в качестве связки 6 %-ный раствор поливинилового спирта (ПВС) с глицерином и тщательно перемешивают в фарфоровой чашке:
- приготовленную шихту прессуют при удельном давлении 1100-1200 кг/см2 в матрице диаметром 20 мм;
- полученные «шашки» измельчают в ступке и протирают через сито с размером ячейки 0,63 мм;
- приготовленный таким образом пресспорошок прессуют при удельном давлении 2100- 2200 кг/см2 в матрице диаметром 9,3 мм;
- спрессованные таблетки спекают при температуре 1700°С в аргоно-водородной смеси; выдержка при этой температуре составляет 2 часа.
Результаты переработки порошка приведены в таблице 1 в сравнении с результатами спекания штатного порошка; фиг. 1 показывает распределение по размеру зерна спечённых таблеток, определенное с помощью оптической микроскопии.
Пример 2. Порошок с отношением O U = 2,37±0,04, приготовленный, как в примере 1, смешивают с 0,3 % 1 ,2-дистеарилэтилендиамина (ДИСЭД) с формулой СзвН^ОгИг в качестве сухой смазки. Из приготовленной смеси изготавливают таблетки, как в примере 1.
Результаты переработки порошка приведены в таблице 1 в сравнении с результатами спекания штатного порошка; фиг. 1 показывает распределение по размеру зерна спечённых таблеток, определенное с помощью оптической микроскопии.
Пример 3. Порошок с отношением O U = 2,37±0,04, приготовленный, как в примере
1, смешивают с 10 % порошка закиси окиси урана (удельная поверхность 8,2 м2/г), полученного из полиураната аммония. Приготовленную однородную смесь перерабатывают, как в примере 1.
Результаты переработки порошка приведены в таблице 1 ; фиг. 2 показывает
распределение по размеру зерна спечённых таблеток, определенное с помощью
оптической микроскопии.
Таблица 1
б
Claims
Формула изобретения
Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топлива, включающий подготовку пресс-порошка диоксида урана с добавкой закиси-окиси урана или без неё, прессование пресс-порошка и спекание спрессованных таблеток в восстановительной атмосфере, отличающийся тем, что в качестве сырьевого продукта для приготовления пресс-порошка используют порошок диоксида урана с отношением кислорода к урану, равным: 2,37±0,04, который предварительно получают путем нагревания порошка диоксида урана керамического сорта на воздухе.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/309,317 US10854342B2 (en) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | Method of manufacturing a pelletized nuclear ceramic fuel |
| CN201780034737.7A CN109478430A (zh) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | 陶瓷核燃料芯块制造法 |
| CA3026544A CA3026544C (en) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | The method of manufacturing a pelletized nuclear ceramic fuel |
| EP17909180.6A EP3624137A4 (en) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | PROCESS FOR MANUFACTURING CERAMIC NUCLEAR FUEL IN PELLETS |
| KR1020187035640A KR102276073B1 (ko) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | 펠릿화된 핵 세라믹 연료의 제조 방법 |
| JP2018566561A JP2020509339A (ja) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | タブレット型核セラミック燃料の製造方法 |
| BR112018076165-6A BR112018076165A2 (pt) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | método de fabricação de combustível nuclear cerâmico em pastilha |
| ZA2018/08424A ZA201808424B (en) | 2017-05-12 | 2018-12-13 | Method for the manufacture of pelletized nuclear ceramic fuel |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116513A RU2661492C1 (ru) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топлива |
| RU2017116513 | 2017-05-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018208185A1 true WO2018208185A1 (ru) | 2018-11-15 |
Family
ID=62917223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000915 WO2018208185A1 (ru) | 2017-05-12 | 2017-12-08 | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10854342B2 (ru) |
| EP (1) | EP3624137A4 (ru) |
| JP (1) | JP2020509339A (ru) |
| KR (1) | KR102276073B1 (ru) |
| CN (1) | CN109478430A (ru) |
| BR (1) | BR112018076165A2 (ru) |
| CA (1) | CA3026544C (ru) |
| RU (1) | RU2661492C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018208185A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201808424B (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110415845B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-06-11 | 中国核动力研究设计院 | 一种高铀密度复合燃料芯块及其制备方法 |
| CN113035402A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中核建中核燃料元件有限公司 | 一种长条形片状uo2芯块的制备方法 |
| CA3151169A1 (en) | 2021-05-11 | 2022-11-11 | Clean Core Thorium Energy Llc | Thorium-based fuel design for pressurized heavy water reactors |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1371595A (en) | 1972-03-16 | 1974-10-23 | Belgonucleaire Sa | Manufacturing process for mixed nuclear fuel pellets |
| FR2599883A1 (fr) | 1986-06-10 | 1987-12-11 | Franco Belge Fabric Combustibl | Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire a base d'oxyde d'uranium |
| JP2813926B2 (ja) * | 1991-08-12 | 1998-10-22 | 原子燃料工業株式会社 | 原子燃料用二酸化ウラン粉末及びその製造方法 |
| RU2148279C1 (ru) | 1997-05-20 | 2000-04-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ получения топливных таблеток |
| RU2170957C2 (ru) | 1999-07-09 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления |
| RU2175791C2 (ru) * | 1996-02-07 | 2001-11-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик | Композитный материал ядерного топлива и способ его получения |
| RU2338274C2 (ru) | 2006-11-03 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE328559B (ru) * | 1967-03-01 | 1970-09-21 | Nukem Gmbh | |
| US3714061A (en) * | 1968-04-23 | 1973-01-30 | Grace W R & Co | Process for preparing impregnated urania and uranium bearing microspheres |
| US3969477A (en) * | 1972-10-20 | 1976-07-13 | General Electric Company | Method of defluorinating uranium compositions in a calciner |
| US4053559A (en) * | 1976-06-14 | 1977-10-11 | Westinghouse Electric Corporation | Production of uranium dioxide |
| JPS5354694A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-18 | Toshiba Corp | Nuclear reactor fuel preparing method |
| JPS54141998A (en) * | 1978-04-26 | 1979-11-05 | Toshiba Corp | Nuclear fuel component |
| JPH07119821B2 (ja) * | 1987-08-24 | 1995-12-20 | 原子燃料工業株式会社 | 酸化物核燃料焼結体の製造方法 |
| JP2505119B2 (ja) * | 1991-03-14 | 1996-06-05 | 原子燃料工業株式会社 | 核燃料ペレットの製造法 |
| JP2790548B2 (ja) * | 1991-03-29 | 1998-08-27 | 原子燃料工業株式会社 | 核燃料燒結体の製造方法 |
| JP2003107181A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 核燃料ペレットの製造方法 |
| RU2396611C1 (ru) * | 2009-07-27 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ изготовления таблеток ядерного топлива |
| US9303298B2 (en) * | 2012-04-20 | 2016-04-05 | Korea Atomic Energy Research Institute | Porous UO2 sintered pellet for electroreduction process, and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-05-12 RU RU2017116513A patent/RU2661492C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2017-12-08 CA CA3026544A patent/CA3026544C/en active Active
- 2017-12-08 KR KR1020187035640A patent/KR102276073B1/ko active IP Right Grant
- 2017-12-08 WO PCT/RU2017/000915 patent/WO2018208185A1/ru active Application Filing
- 2017-12-08 BR BR112018076165-6A patent/BR112018076165A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2017-12-08 EP EP17909180.6A patent/EP3624137A4/en not_active Withdrawn
- 2017-12-08 US US16/309,317 patent/US10854342B2/en active Active
- 2017-12-08 CN CN201780034737.7A patent/CN109478430A/zh active Pending
- 2017-12-08 JP JP2018566561A patent/JP2020509339A/ja active Pending
-
2018
- 2018-12-13 ZA ZA2018/08424A patent/ZA201808424B/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1371595A (en) | 1972-03-16 | 1974-10-23 | Belgonucleaire Sa | Manufacturing process for mixed nuclear fuel pellets |
| FR2599883A1 (fr) | 1986-06-10 | 1987-12-11 | Franco Belge Fabric Combustibl | Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire a base d'oxyde d'uranium |
| EP0249549A1 (fr) | 1986-06-10 | 1987-12-16 | SOCIETE URANIUM PECHINEY, FRAMATOME & COGEMA, & Cie | Procédé de fabrication de pastilles de combustible nucléaire à base d'oxyde d'uranium |
| JP2813926B2 (ja) * | 1991-08-12 | 1998-10-22 | 原子燃料工業株式会社 | 原子燃料用二酸化ウラン粉末及びその製造方法 |
| RU2175791C2 (ru) * | 1996-02-07 | 2001-11-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик | Композитный материал ядерного топлива и способ его получения |
| RU2148279C1 (ru) | 1997-05-20 | 2000-04-27 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ получения топливных таблеток |
| RU2170957C2 (ru) | 1999-07-09 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ получения таблетированного ядерного топлива и устройство для его осуществления |
| RU2338274C2 (ru) | 2006-11-03 | 2008-11-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерного реактора |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MAIOROV A.A.; BRAVERMAN I.B.: "Powders of ceramic uranium dioxide production technology", M., ENERGOATOMIZDAT, 1985, pages 10 |
| See also references of EP3624137A4 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020509339A (ja) | 2020-03-26 |
| ZA201808424B (en) | 2020-12-23 |
| US20200058413A1 (en) | 2020-02-20 |
| BR112018076165A2 (pt) | 2019-03-26 |
| US10854342B2 (en) | 2020-12-01 |
| CA3026544A1 (en) | 2018-11-15 |
| EP3624137A1 (en) | 2020-03-18 |
| RU2661492C1 (ru) | 2018-07-17 |
| KR20200012696A (ko) | 2020-02-05 |
| CA3026544C (en) | 2022-12-13 |
| KR102276073B1 (ko) | 2021-07-14 |
| EP3624137A4 (en) | 2021-01-06 |
| CN109478430A (zh) | 2019-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4796041B2 (ja) | 核燃料焼結体の製造方法 | |
| WO2018208185A1 (ru) | Способ изготовления таблетированного ядерного керамического топливa | |
| RU2007149499A (ru) | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) | |
| JPH0631759B2 (ja) | 核燃料 | |
| JP3188685B2 (ja) | 結晶粒が大きい二酸化ウラン焼結体の製造方法 | |
| KR100832567B1 (ko) | 큰 결정립 핵연료 소결체 제조방법 | |
| EP3951799B1 (en) | Method for producing ceramic nuclear fuel with a burnable absorber | |
| RU2007137747A (ru) | Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты) | |
| RU2317601C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов | |
| US3168601A (en) | Process for the production of plutonium oxide-containing nuclear fuel compacts | |
| RU2577272C1 (ru) | Способ получения таблетированного диоксида урана | |
| RU2701542C1 (ru) | Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов | |
| CN103060762A (zh) | 钼铌合金靶材的生产工艺 | |
| CN114988866B (zh) | 一种5g陶瓷滤波器材料、其低温烧结方法及应用 | |
| KR100441563B1 (ko) | 불량 ｕｏ₂분말을 재활용한 ｕｏ₂소결체의 제조방법 | |
| RU2459289C1 (ru) | Способ получения таблеток ядерного топлива на основе диоксида урана | |
| JP2734768B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| RU2814275C1 (ru) | Способ изготовления уран-гадолиниевого ядерного топлива | |
| JP2004534951A (ja) | ＵＯ２マトリックス中に分散された（Ｕ，Ｐｕ）Ｏ２凝集体からなる複合核燃料材料の製造方法 | |
| RU2382424C2 (ru) | Способ получения ядерного керамического уран-эрбиевого топлива | |
| US3327027A (en) | Process for the production of plutonium oxide-containing nuclear fuel powders | |
| CN115417667B (zh) | 一种Nd2O3掺杂型Na-β(β″)-Al2O3固体电解质陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN110078503B (zh) | 一种低温烧结8ysz电解质的方法 | |
| CN111592353B (zh) | 氢置换石榴石型氧化物、烧结体的制造方法和氢置换石榴石型氧化物的制造方法 | |
| Costa et al. | Effects of U_30_8 addition on microstructure of UO_2-doped and undoped ceramic fuel pellets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 3026544 Country of ref document: CA |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20187035640 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018566561 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17909180 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| REG | Reference to national code |
Ref country code: BR Ref legal event code: B01A Ref document number: 112018076165 Country of ref document: BR |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 112018076165 Country of ref document: BR Kind code of ref document: A2 Effective date: 20181217 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2017909180 Country of ref document: EP |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2017909180 Country of ref document: EP Effective date: 20191212 |