Способ получения шихты для изготовления керметных стержней твэлов ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам, применяемым при получении шихты из смеси порошков ядерного топлива и материала матрицы для прессования керметных стержней твэлов ядерного реактора. В порошок ядерного топлива вводят связующее веществ при соотношении компонентов (7,5-32) мас.% - парафин, (2-10) мас.% - воск, трихлорэтилен - остальное. Плакируют частицы порошка пленкой связующего вещества путем его высушивания до получения сыпучих гранул. Смешивают плакированный порошок с порошком материала матрицы, перемешивают смесь до получения конгломерированных частиц и удаляют излишки порошка материала матрицы. Изобретение позволяет увеличить радиационную стойкость топливной композиции за счет уменьшения вероятности дробления топливных частиц. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам, применяемым при получении шихты из смеси порошков ядерного топлива и материала матрицы для прессования керметных стержней твэлов ядерного реактора.

Одним из направлений в ядерной энергетике является использование твэлов, в которых тепловыделяющие сердечники набраны из керметных стержней (см., например, Федик И.И., Гаврилин С.С. и др. "Новое поколение твэлов на основе микротоплива для ВВЭР", "Атомная энергия", Москва, 2004, т.96, вып.4, с.280).

Такой стержень выполнен в виде заглушенной с двух сторон тонкостенной оболочки из циркониевого сплава, заполненной изостатически спрессованной смесью порошков ядерного топлива, например двуокиси урана, и материала матрицы, в качестве которого также используется цирконий (см., например, С.С.Гаврилин, В.П.Денискин и др., "Способ изготовления керметного стержня топливного сердечника тепловыделяющего элемента ядерного реактора", Патент РФ №2305334, опубл. 27.08.2007, Бюл. №24).

В технологии такого стержня одной из важнейших операций является получение шихты, которой, перед проведением изостатического прессования, заполняется внутренняя полость оболочки стержня.

Основное требование к такой шихте - равномерное распределение частиц топлива в материале матрицы при обеспечении заданного значения его объемной доли в стержне.

Известен способ получения шихты из частиц топлива и материала матрицы путем механического перемешивания ее компонентов с использованием смесителей (см., например, А.Г.Самойлов, А.И.Каштанов, В.С.Волков, Дисперсионные твэлы, т.1, Энергоиздат, М., 1982, с.180). Недостатком такого способа является расслаивание смеси при дальнейших операциях и, как следствие, нарушение ее однородности.

Известен также способ получения шихты из частиц топлива и материала матрицы, в котором в порошок ядерного топлива вводят связующее вещество, плакируют частицы порошка ядерного топлива пленкой связующего вещества путем его высушивания, смешивают плакированный порошок с порошком материала матрицы, перемешивают смесь в смесителе до получения конгломерированных частиц и удаляют излишки порошка материала матрицы (см., например, А.Г.Самойлов, А.И.Каштанов, В.С.Волков, Дисперсионные твэлы, т.1, Энергоиздат, М., 1982, с.181).

Недостатком этого способа является большая вероятность дробления крупных, диаметром (0,4-0,6) мм, сферических частиц ядерного топлива при смешивании их с порошком материала матрицы, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик топливной композиции, в частности, к увеличению ее радиационной повреждаемости.

По совокупности существенных признаков последний способ наиболее близок к предлагаемому и выбран в качестве прототипа.

Предлагаемый способ получения шихты для изготовления керметных стержней твэлов ядерного реактора заключается в том, что в порошок ядерного топлива вводят связующее вещество, плакируют частицы порошка пленкой связующего вещества путем его высушивания, смешивают плакированный порошок с порошком материала матрицы, перемешивают смесь до получения конгломерированных частиц и удаляют излишки порошка материала матрицы. От прототипа предлагаемый способ отличается тем, что в качестве связующего вещества используют раствор парафина и воска в трихлорэтилене при соотношении компонентов (7,5-32) мас.% - парафин, (2-10) мас.% - воск, трихлорэтилен - остальное, а высушивание связующего вещества проводят до получения сыпучих гранул.

В силу указанного отличия частицы топлива при испарении трихлорэтилена плакируются тонким пластичным слоем парафина и воска, адгезионная связь которого с частицей существенно превышает силы сцепления плакированных частиц друг с другом. Таким образом, усилие разделения плакированных частиц в смесителе значительно снижено по сравнению со способом, выбранным в качестве прототипа, где смеситель работает с клейкой массой, что и обеспечивает достижение положительного эффекта - увеличение радиационной стойкости топливной композиции за счет уменьшения вероятности дробления топливных частиц.

Возможность получения шихты по предлагаемому способу проиллюстрируем конкретным примером. В механический смеситель помещали засыпку массой 12 г сферических частиц из диоксида урана со средним диаметром 0,4 мм. В смеситель ввели 0,7 г раствора парафина и воска в трихлорэтилене при соотношении компонентов 12,75 мас.% - парафин, 4,25 мас.% - воск, трихлоэтилен - остальное. Высушивание раствора до получения сыпучих гранул плакированных частиц продолжалось в течение 3 мин при перемешивании со скоростью 1 об/с и температуре 23°C. После получения сыпучих гранул в смеситель подавался порошок циркония со средним размером 50 мкм, и работа смесителя продолжалась в течение 1,5 мин при неизменных параметрах перемешивания. Внешний вид плакированных частиц показан на фотографии фиг.1, конгломерированных частиц готовой шихты - на фотографии фиг.2.

Способ получения шихты для изготовления керметных стержней твэлов ядерного реактора, заключающийся в том, что в порошок ядерного топлива вводят связующее вещество, плакируют частицы порошка пленкой связующего вещества путем его высушивания, смешивают плакированный порошок с порошком материала матрицы, перемешивают смесь до получения конгломерированных частиц и удаляют излишки порошка материала матрицы, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества используют раствор парафина и воска в трихлорэтилене при соотношении компонентов, мас.%: парафин 7,5-32, воск 2-10, трихлорэтилен остальное, а высушивание связующего вещества проводят до получения сыпучих гранул.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для прессования изделий из порошков, а именно для укладки таблеток после прессования в лодочку для их последующего спекания, и может найти применение в порошковой металлургии, химической и других отраслях промышленности, в частности, может быть использовано на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана (UO2) для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов.

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющих элементов ядерного реактора, к контейнеру для осуществления этого способа и к тепловыделяющим элементам, изготовленным с помощью этого способа.

Изобретение относится к атомной промышленности и предназначено для использования на предприятиях по изготовлению керамических топливных таблеток на основе диоксида урана с добавлением выгорающего поглотителя нейтронов.

Изобретение относится к способу получения порошкового материала для изготовления гранул ядерного топлива. .
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к процессу производства и контроля качества керамического ядерного топлива для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

Изобретение относится к изготовлению плотного материала для производства ядерного топлива в виде гранул или таблеток или иной формы. .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к технологии изготовления оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов АЭС. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к производству керамического ядерного топлива, и может быть использовано в ядерных технологиях.
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микротвэлам ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к технологии изготовления стержней топливных сердечников керметных твэлов. .

Изобретение относится к устройству для изготовления дисперсионного тепловыделяющего элемента ядерного реактора. .
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам, применяемым при изготовлении стержней топливных сердечников керметных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к атомной энергетике, преимущественно к конструкции заглушек стержневого тепловыделяющего элемента (твэла) ядерного реактора, предназначенных для контактно-стыковой сварки с оболочкой твэла.

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющих элементов ядерного реактора и может быть использовано в атомной энергетике при изготовлении с применением контактно-стыковой сварки тепловыделяющих элементов (твэл) и направляющих каналов стержневого типа для тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов.

Изобретение относится к способу изготовления тепловыделяющего элемента (твэл) ядерного реактора и может найти применение в ядерной технике. .

Изобретение относится к способу контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой и может найти применение при изготовлении стержневых тепловыделяющих элементов ядерных установок.

Изобретение относится к сварке, в частности способу герметизации тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерного реактора контактно-стыковой сваркой и может быть использовано в атомной энергетике.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим сборкам для ядерных реакторов с водой под давлением. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам изготовления керметных стержней топливных сердечников тепловыделяющих элементов (твэл) ядерных реакторов различного назначения.

Изобретение относится к изготовлению тепловыделяющих элементов ядерного реактора, а именно к установке для сварки верхних заглушек со стержнями для ядерного топлива. Установка содержит устройство (D) для осевого удержания стержня и регулирования его положения во время вращения, сварочную камеру (С), захват и средства для закрывания захвата на стержне. При этом указанные средства содержат толкатель (32) для прикладывания осевого усилия к захвату, линейный исполнительный механизм (44) с осью (Х2), параллельной продольной оси (X) устройства, вилку (46), которая поступательно крепится к указанному толкателю и может свободно вращаться вокруг неподвижной оси (Y), расположенной под прямым углом к продольной оси (X), и не пересекается с ней. Вилка (46) соединена и может поворачиваться относительно механизма (44) вокруг неподвижной оси (Y1), параллельной оси (Y), расположенной под прямым углом, так что механизм (44) вынуждает вилку (46) вращаться вокруг первой оси (Y), расположенной под прямым углом, и вынуждает толкатель скользить, закрывая захват на стержне. Технический результат - упрощение и повышение надежности устройства удержания тепловыделяющего элемента. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к способам, применяемым при получении шихты из смеси порошков ядерного топлива и материала матрицы для прессования керметных стержней твэлов ядерного реактора

Наверх