BE689476A

BE689476A -

Info

Publication number: BE689476A
Authority: BE
Priority date: 1966-11-09
Filing date: 1966-11-09
Publication date: 1967-05-09

Description


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  Matériaux Ccrairtiquos 
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 La. présente invention se rapporte aux matériaux caramiquee et 

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 réfractaires, et plus particulièrement aux procédés et dispositifs pour traiter ces matériaux à haute température, par induction. 



   Le traitement de con matériaux peut consister soit en un traitement métallurgique, tel que la fusion ou la recristallisation, doit en un traitement chimique, 
Ce traitement est particulièrement   d'application   dans la fabrication de combustible   nucléaire,   
Il est connu de traiter des matériaux céramiques à haute température par induction, en les   supportant   soit par un champ de lévitation, ce qui n'est applicable   qu'à   des masses relativement faibles, soit par un creuset indépendant, ce qui nécessite une bonne compatibilité entre le creuset et le matériau, pour empêcher des réactions entre la face interne du creuset et le matériau à traiter.      



   Il est connu, en outre, de traiter les matériaux céramiques par      induction dans une croate solide formée par le matériau lui-même. Ce      procédé est néanmoins limité à des matériaux ayant une conductibilité thermique relativement faible et une conductibilité électrique intermé- diaire entre celle des bons conducteurs et celle des bons isolants; ce procédé nécessite en outre la préparation préalable du matériau sous la forme d'un corps solide de caractéristiques appropriées. 



   L'invention a pour objet un procéd6 et dispositif pour traiter des matériaux céramiques à haute température par induction, tout   en   évitant les inconvénients des   procèdes   connus. 



   Selon la présente invention le matériau céramique est traité dans un creuset indépendant, tans   qu'il   y   ait   de risque de pollution du contenu du creuset par le matériau constitutif du creuset; ceci est obtenu en donnant à la fréquence du courant de chauffe une valeur telle que les courants in. duits pénètrent profondément dans la matière à traiter et en refroidissant 

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 le creuset de sorte   que   la couche superficielle du matériau ne soit pas portée 4 haute   température   et forme écran entre la masse traitée et le creuset.

   Ce traitement permet d'utiliser le matériau céramique sans préparation préalable.   En   effet on peut remplir le creuset avec une masse ! 
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 de matiére céramique sous forme de poudres, graine, sphèrce, billes.      débris, etc... 
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  Ce prooddd n'est en outre pas limita au traitement de mat6rlnu ayant d'une part une   conductibilité   thermique relativement faible et d'autre 
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 part une conductibilité (Oloctrique intermédiaire entre celle des bons conducteurs et celle des bons isolante 
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 Le pt'océd6 selon 1u présente invention permet de traiter tous matériaux céramiques ayant des propdt<tl1I de aomi..concll1ctuur, c'at-h- dire les mat4rigLux ayant une conductibilité <ilectriqn< àitle i basse tom- p6rature et plus élavée fi haute température. 



  L4 présente invention consiste en un proccld6 pour traiter haute ternpérature par induction un matériau c6ramique, selon lequel on donne à la fr6cluenro du courant de chaiiï±4= une valeur telle que les courants induits p6nMrent proCond6mrt\t dans la, matit-re . traiter, caractérisa en ce que le matériau céramique a des propri0tés d'un semi-conducteur et que le matériau est traits dans un crauaft qui 08i refroidi.      



  Le matériau céramique peut par exemple être constitua d'oxyde 
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 d'uranium, d'oxyde do plutonium, do xircons, d'alumine, de thorinù, de carbure d'uranium, de carbure de plutonium, de bOrU1'08, de nitrures, de siliciures ou d'un màlango contpnattt p;>rii;11<.mvnt une dn ceo sub- f! t4ï4 L Lu fréquence doit #tre 8lccUonnle sur la baise des formules Classiques de chauffage par induction, en fonction de la résistance du matriau à traiter, de la variation de celte-ci en fonction de la iemp4* 

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 rature, du   diamètre   équivalent de la masse à traiter, de la profondeur de pénétration désira et de l'intensité du refroidissement. 



   Dans le traitement   de$   matériaux dont la conductibilité électrique est très basse à la température ambiante, le démarrage du   chauffage   nécessite de porter une partie du matériau à une température suffisante pour que les courants puissent être induits, Ce   préchauffage   peut être effectué par toute méthode classique, *comme par exemple   par   rayonne-   @   ment ou conduction % partir d'un suscepteur métallique amovible, ou   en   incorporant à la change à traiter un   ingrédient à   conductibilité électrique élevée, Cet ingrédient  peut,   par exemple, être constitué, dans le cas de l'UO2,

   d'un monocristal d'UO2 ou de plusieurs gros cristaux d'UO2 adhé- rents   l'un     h     l'autre,   )de poudres d'oxyde d'uranium sous-stoechiométrique ou de poudres d'uranium   métallique}   le   préchauffage   est facilita par l'uti- lisation d'une très haute fréquence, qui est ensuite remplacée par la fré- quence plus basse, appropriée au bon chauffage. 



   Dans les   destina,   les figures 1, 2 et 3 montrent divers modes de   réalisation   de l'invention qui lieront décrits ci-après plus en détail, 
Dans ses figures Ion   mômes   éléments seront représentés par   '.on   mêmes chiffrée do référence, 
A titre d'exemple nullement limitatif en se reportant à la figure 1, do l'UO2   désigné   par le chiffre de référence 1 est placé coup forme de   poudre h   l'intérieur d'un creuset 3, constitue de silice, et refroidi par    circulation d'oau 4, un inducteur de chauffage 5 relié à une source de courant haute fréquence de 3, 5 5 MHz est coaxial et extérieur à la paroi externe du creuset 3, Le creuset froid 3 assure la formation d'une   carapace 2 solide   d'UO,

     même si la masse est portée   4 fusion.   En effet le courant   électrique   engendra dans la carapace 2 est très   faible     à   

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 cause de la faible conductibilité du mat6:t'iau h basse température-, La température du creuset 3 peut 8tre modifie, ce qui permet de varier l'épa.iu4:tu.t' de la. carapace 2, Le   creuset   3 peut être remplacé par deux   demi..coquilles   d'un 
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 métal refroidi, L'effet transformateur do courante haute fréquence du creuset métallique permet   Alors     d'utiliser   des   fréquences     plue   basses. 
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  Une source de courant li4mte fréquence de 1 MH!6 aura dans eo cas un effet cçiznparablo 4 la lourco da 3, 5 Mllm utilisée avec un C1fOlllllet un silice. 



  LA figure a Illustre l'application du prooddé à la Qoult.1e de mllt61'iAu céramiquo, Un Orifice cet prdvu 4 la partie 1ntdl'iol.l1'C! du cfauoat et le matériau tondu pourra otre could PAV out crtioc dnno un moulu (non U1U.t14d). Un inductoul' secondaire 6 puimot da oommnndu le momalit de la coulde, 04no le eaw de fabrication de noml>uéiibio pour rdadoura ntiolduiroui la tlbamlqutt combustible pout, par examplet IH\t' 11 basa da ce pt'lnc1pc, Stfe couldo directement dune la 941nAgo de façon h constituer un dldmont combustible. tA figure 3 roprdsonto un ayithmo continu de fusion du matitillo edramiquo, Selon ce mode de réalisation, le mtitdt.'il\\1 1 est dépliants selon l'axe du creuset 3 de forme cylindrique.

   Le ddplacoment est pouiblu du fait du   retrait   du matériau 1 à   cause   du   refroidissement   du   matériau   céramique   dès   qu'il a dépassé la zone des courants induits. Le matériau 1 sort de manière continue ou semi-continue du creuset 3 et   pourra   Être supporté à sa partie   inférieure   par exemple par un plateau ou pourra être guidé par un système quelconque de préhension (non illustré)* 
Il est bien entendu que les formes de mise en application de la présente invention, telles que décrites ci-avant ne sont nullement limita..   tives.   et que diverses modifications peuvent y être apportées.

   Par exem- 

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 ple, le choix de la. fréquence sera adapté aux matériaux à. traiter., Toute méthode de réfrigération du creuset peut également être envisagée, y compris une réfrigération par un fluide gazeux approprie. 



  REVENDICATIONS   1,     Procédé   pour traiter à haute   température   par induction un mate-      riau céramique,   talon   lequel on donne h la fréquence du   courant   de chauffe une valeur telle que les  courante   induits pénètrent pro-

Claims

EMI6.2 fondmfttt dans la Matière à traiter, caract6ri#à en cc que Io fnll.t,..rt4u edramiquo A don propridtdo do nomi-conductour et quo Io maUriau est trait4 danu un creuset# qui ut rotroidi, 2. P oc4d4 $#Ion la revendication 1, CUU1lat'rtid on ce quo la dit müh11'iau est une odilamiquo k base c1'unnium ou da plutonium, 3, ProctCc1 selon les rovondicationu 1 ou it cargotdriod en 00 que le dit matériau est chNuff4 juoqu'h sa t.mpd,atuf8 do fusion# 4, ProQôc1(t melon la rovlJf1dh'ation 31 glivaetdrild en 00 qui# le ml- ttlriau triit' est Clould dan% un meule, 5* Procddd ..Ion la ?<vendi6&to<4 3. olrach4,.f..d on ce quo lu dit matt'ri4u ont could dans une glâino, du laqon h 40natituor un 41".. ment combustible nua14airoà 6.

Proeddt- selon un* quelconque des revendication% 1 à 5, oatet" risé en ce que le matériau est traité en continu dans un creuset de forme cylindrique et se déplace selon l'axe du creuset.

7, Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que le creuset est à base de milice.

8, Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que le chauffage du matériau est démarré par incor- poration dans la charge d'un ou de plusieurs monocristaux ou groupes de gros cristaux adhérents l'un à l'autre. <Desc/Clms Page number 7>

9. Procède pour traiter par induction un matériau cérainique, substantiellement comme décrit et illustré.