CH496500A - Procédé de fabrication de pièces frittées en oxyde d'uranium ou d'élément transuranien - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication de pièces frittées en oxyde d'uranium ou d'élément transuranien
 La présente invention est relative à un procédé de fabrication de pièces frittées en oxyde d'uranium et/ou en oxyde d'élément transuranien.



   On s'est longtemps efforcé dans la fabrication des pièces en oxyde d'uranium et/ou d'élément transuranien d'obtenir une densité aussi proche que possible de la densité maximum théorique, lorsqu'on envisageait d'utiliser ces pièces dans des éléments combustibles nucléaires.



  Il s'est révélé en fait, que pour de telles applications l'utilisation de produits frittés dont la densité n'est qu'une fraction avantageusement comprise entre 70 et 95% de la densité maximum théorique s'avérait préférable, car ces produits de densité plus faible présentent l'avantage de pouvoir retenir les gaz de fission sans les fissurations que provoquaient dans les pièces à haute densité les taux de combustion élevés.



   La présente invention est relative à un procédé de fabrication de pièces frittées en oxyde d'uranium et/ou d'élément transuranien, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de réduction en poudre de l'oxyde d'uranium et/ou des oxydes d'élément transuranien, d'adjonction à laditc poudre de 1 à 6% en poids d'un composé organique vlatil constituant un inhibiteur de frittage, de pressage à froid du mélange sous forme de pièces et de frittage desdites pièces dans une atmosphère réductrice.



   Le procédé comprend un certain nombre d'autres dispositions de mise en oeuvre avantageusement utilisables : - l'inhibiteur de frittage est constitué par le naphtalène, - le naphtalène est introduit sous la forme de billes de
 diamètre de préférence compris entre 50 et 100 mi
 crons ou entre 100 et 200 microns, - le pressage de la poudre est effectué sous une pression
 de l'ordre de 5000 bars, - le frittage est réalisé dans une atmosphère réductrice
 à une température de l'ordre de 16500 C.



   A titre d'exemple, il est décrit ci-dessous la préparation de pastilles d'oxyde d'uranium par le procédé conforme à l'invention.



   A de la poudre d'oxyde d'uranium UO2 obtenue par un procédé classique, tel que calcination, réduction et broyage, on a ajouté des billes de naphtalène de diamètre compris entre 53 et 100 microns. Le mélange a été mis en forme par pressage à froid sous une pression de l'ordre de 5000 bars pour constituer des pastilles. Cellesci ont été frittées à une température de   1650@   C pendant quatre heures sous une atmosphère réductrice. Le four de frittage était maintenu sous balayage du gaz composant l'atmosphère réductrice constituée par 10% d'hydrogène et 90% d'argon.



   Les formules expérimentales donnant la dcnsité des particules frittées d'UO2 en fonction du pourcentage x en poids de naphtalène sont les suivantes :
 Densité (% théorique) = 98,4/(1 + 6,01 x/100) pour des billes de diamètre compris entre 53 et 100  .



   Densité (% théorique) = 96,1/(1 + 5,62 x/100) pour des billes de diamètre compris entre 100 et 200   ,ii.   



   Ecart maximum entre les valeurs calculées et la valeur moyenne des résultats expérimentaux:
 a = 0,3 à 0,8 O/o
 On a déterminé les densités de 128 pastilles   contenar@    en poids 2% de naphtalène, préparées par le procédé précédemment décrit. La densité de ces pastilles était de 87,8%   #    1,2% de la densité théorique   (# @   0,4 %).



  77% de ces pastilles étaient situés dans un intervalle de   #    0,5% par rapport à la densité moyenne et 95% dans un intervalle de   #    1%.



   Un examen micrographique des pastilles obtenues montre une distribution uniforme de la porosité. La  valeur moyenne des diamètres des pores est 1,5 à 3 fois plus grande que celle des billes de naphtalène utilisées.



   La préparation de pastilles constituées d'un mélange de poudres d'oxyde d'uranium et de plutonium selon le procédé conforme à la présente invention a également été effectuée.

 

   A un mélange   d'UO2/PuO2    contenant 20% de PuO2 obtenu par un procédé classique, tel que calcination, réduction et broyage, on a ajouté des billes de naphtalène de diamètre compris entre 50 et 100 . Le mélange a été mis en forme par pressage à froid sous une pression de l'ordre de 5000 bars pour constituer des pastilles.



  Celles-ci ont été frittées à une température de 16500 pendant quatre heures sous une atmosphère réductrice.



  Le four de frittage était maintenu sous balayage du gaz composant l'atmosphère réductrice constitué par 10% d'H2 et 90% d'argon.



   La quantité de naphtalène ajoutée est de 2%. Les résultats obtenus sont sensiblement les mêmes que ceux obtenus dans l'exemple relatif à la préparation de pastilles constituées de poudre d'oxyde d'uranium seul. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Procédé de fabrication de pièces frittées en oxyde d'uranium et/ou d'élément transuranien, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de réduction en poudre de l'oxyde d'uranium et/ou des oxydes d'élément transuranien, d'adjonction à ladite poudre de 1 à 6% en poids d'un composé organique volatil constituant un inhibiteur de frittage, de pressage à froid du mélange sous forme de pièces et de frittage desdites pièces dans une atmosphère réductrice.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que l'inhibiteur de frittage est constitué par le naphtalène.

   2. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que le naphtalène est introduit sous la forme de billes de diamètre compris entre 50 et 100 microns ou entre 100 et 200 microns.

   3. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que le pressage de la poudre est effectué sous une pression de l'ordre de 5000 bars.

   4. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que le frittage est effectué à une température de l'ordre de 16500 C.