CH513492A - Particules de combustibles nucléaires, procédé de leur fabrication et leur utilisation - Google Patents
Particules de combustibles nucléaires, procédé de leur fabrication et leur utilisationInfo
- Publication number
- CH513492A CH513492A CH1236268A CH1236268A CH513492A CH 513492 A CH513492 A CH 513492A CH 1236268 A CH1236268 A CH 1236268A CH 1236268 A CH1236268 A CH 1236268A CH 513492 A CH513492 A CH 513492A
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- layer
- particles
- nuclear fuel
- low density
- binder
- Prior art date
Links
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002574 poison Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 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 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- DWAWYEUJUWLESO-UHFFFAOYSA-N trichloromethylsilane Chemical compound [SiH3]C(Cl)(Cl)Cl DWAWYEUJUWLESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 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
- G21C3/626—Coated fuel particles
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
Particules de combustibles nucléaires, procédé de leur fabrication et leur utilisation La présente invention se rapporte à des particules de combustibles nucléaires, à un procédé de leur fabrication, et à leur utilisation pour former des éléments combustibles nucléaires gainés. Dans des réacteurs refroidis au gaz, l'élément combustible nucléaire est généralement composé d'un amas de petites particules entouré d'un gainage de forme appropriée. De telles particules peuvent être constituées d'un noyau conte- nant un matériau fissile, fertile et/ou poison nucléaire (désigné ci-après sous le terme de noyau ), entouré d'une couche ou plusieurs couches de recouvrement destinées à assurer la protection contre la contamination. Les noyaux recouverts d'une couche ou de plusieurs couches de protection seront désignés ci-après sous le terme de particules . Les fonctions de la couche de recouvrement, simple ou multiple, de haute densité et substantiellement imperméable, sont primordiales dans un réacteur refroidi au gaz du fait qu'elle empêche la contamination du réfrigérant. Toute rupture des couches imperméables est par conséquent indésirable. Mais ces particules sont inévitablement soumises à des tensions mécaniques durant la fabrication de l'élément combustible, son chargement dans le réacteur, son irradiation, etc. En plus, lorsque les particules sont en contact direct par l'intermédiaire de leurs couches de recouvrement de haute densité, ou sont en contact direct avec le gainage de l'élément combustible, ces tensions ont tendance à provoquer la rupture des couches imperméables et à compromettre de ce fait la protection du réfrigérant contre la contamination. En vue de remédier à cet inconvénient, il a été suggéré que les particules soient recouvertes à l'exté- rieur de la couche dense de protection d'une résine ou d'une poudre mélangée à un liant approprié. Durant la fabrication ultérieure de l'élément combustible, la résine - ou le liant - est carbonisée, ce qui assure le collage des particules entre elles. Ce collage évite un éparpillement des particules en cas de rupture accidentelle du gainage constitutif de l'élément combustible et remplit donc un impératif de sécurité. Cette technique de fabrication a toutefois de sérieux inconvénients du fait que l'espacement des particules ne peut pas être maintenu dans des limites dimensionnelles étroites et que la composition du liant provoque un retrait de la masse combustible avec la conséquence de créer un vide entre le gainage et le combustible au sein de l'élément. De plus, l'application de la résine ou du liant allonge le cycle de fabrication. Or, la présente invention a pour objets: I. des particules de combustible nucléaire, comprenant un noyau de combustible nucléaire recouvert d'au moins une couche carbonée dense substantiellement imperméable, caractérisée en ce que le recouvrement imperméable est entouré d'une couche de carbone pyrolitique de basse densité; II. un procédé de fabrication de particules de combustible nucléaire selon l'invention, procédé qui est caractérisé en ce qu'on entoure d'une couche de carbone pyrolytique de basse densité, un noyau de combustible nucléaire recouvert d'au moins une couche carbonée dense substantiellement imperméable; et III. I'utilisation des particules de combustible nucléaire selon l'invention pour fabriquer des éléments combustibles nucléaires gainés, utilisation qui est caractérisée en ce qu'on applique à la couche de basse densité des particules un liant et qu'on fait agglomérer les particules recouvertes du liant entre elles et en ce qu'on les enferme dans une gaine. Pour ce recouvrement, les particules peuvent être maintenues en mouvement par une méthode connue quelconque telle que capsules rotatives, surfaces vibrantes ou lits fluidisés. La couche de basse densité peut être déposée à l'occasion de l'opération de recouvrement de la couche de protection, et notamment par modification des conditions de dépôt à la fin de cette dernière opération, la couche de basse densité peut par conséquent être appliquée sans allonger de façon appréciable le cycle de fabrication. Cette couche de basse densité peut meme être déposée durant le refroidissement des particules qui suit l'opération de dépôt de la couche imperméable. Comme la couche de basse densité n'est pas modifiée par un traitement thermique, on peut utiliser les particules formées selon le procédé de l'invention pour en former un élément combustible nucléaire, en appliquant à la couche de basse densité un liant et carbonisant le liant pour agglomérer les particules. Aucun retrait de combustible constitué de ces particules n'a lieu durant cet étape de fabrication d'un élément combustible. L'invention sera décrite ci-après, à l'aide d'un exemple. Des noyaux d'oxyde d'uranium d'un diamètre de 800 microns sont recouverts dans un lit fluidisé d'un recouvrement protecteur constitué successivement de: 1. une couche de 30 microns de carbone pyrolitique de basse densité déposée à partir d'acétylène à 1200 C; 2. une couche de 36 microns de carbone pyrolytique de haute densité déposée à partir de méthane à 1800 C; 3. une couche de 31 microns de carbure de silicium déposée à partir de trichlorométhylsilane à 1400 C; 4. une couche de 60 microns de carbone pyrolytique de haute densité déposée à partir de méthane à 2000 C. Après cette opération, la couche de carbone pyrolytique de basse densité est appliquée dans un four de fluidisation au moyen d'un gaz dont la décomposition thermique permet d'obtenir un recouvrement de carbone pyrolytique de basse densité à la surface des particules - par exemple, de l'acétylène à 1200 C. Toute épaisseur que pourrait exiger la conception de combustible peut être appliquée; généralement, cette épaisseur sera de l'ordre de 6 à 100 microns. Selon un autre exemple d'application du procédé selon la présente invention, les particules sont recouvertes de la couche de carbone pyrolytique de basse densité pendant que ces particules contiennent encore une proportion substantielle de la chaleur latente qu'elles ont absorbée pendant l'opération antérieure de recouvrement. Particulièrement, l'opération de recouvrement des particules par une couche poreuse peut être effectuée durant l'étape normale de refroidissement des particules après le recouvrement par les couches imperméables. Après le dépôt de la couche de basse densité, on peut constituer un élément combustible nucléaire en vibrant un nombre de particules dans un gainage, de sorte que les particules adjacentes sont en contact par l'intermédiaire des couches de carbone pyrolytique de basse densité. Un liant peut ensuite être appliqué par traitement thermique d'un polymère connu quelconque tel que les résines phénoliques. La couche de carbone pyrolytique de basse densité à l'extérieur des particules améliore substantiellement l'adhérence des particules au liant.
Claims (1)
- REVENDICATIONSI. Particules de combustible nucléaire, comprenant un noyau de combustible nucléaire recouvert d'au moins une couche carbonée dense substantiellement imperméable, caractérisée en ce que le recouvrement imperméable est entouré d'une couche de carbone pyrolitique de basse densité.II. Procédé de fabrication de particules de combustible nucléaire selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on entoure d'une couche de carbone pyrolytique de basse densité, un noyau de combustible nucléaire recouvert d'au moins une couche carbonée dense substantiellement imperméable.III. Utilisation des particules de combustible nucléaire selon la revendication I pour fabriquer des éléments combustibles nucléaires gainés, caractérisée en ce qu'on applique à la couche de basse densité des particules un liant et qu'on fait agglomérer les particules recouvertes du liant entre elles et en ce qu'on les enferme dans une gaine.SOUS-REVENDICATION Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce qu'on dépose la couche de basse densité durant le refroidissement des noyaux en fin d'opération de dépôt de la couche substantiellement imperméable.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE47671 | 1967-08-23 | ||
| BE702963 | 1967-08-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH513492A true CH513492A (fr) | 1971-09-30 |
Family
ID=25647322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH1236268A CH513492A (fr) | 1967-08-23 | 1968-08-16 | Particules de combustibles nucléaires, procédé de leur fabrication et leur utilisation |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE702963A (fr) |
| CH (1) | CH513492A (fr) |
| DE (1) | DE1764865A1 (fr) |
| FR (1) | FR1577044A (fr) |
| GB (1) | GB1182039A (fr) |
| SE (1) | SE330736B (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080240334A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-02 | Battelle Memorial Institute | Fuel elements for nuclear reactor system |
| GB2643931A (en) * | 2024-09-09 | 2026-03-11 | Bangor Univ | Compact nuclear fuel form |
-
1967
- 1967-08-23 BE BE702963D patent/BE702963A/xx unknown
-
1968
- 1968-08-16 CH CH1236268A patent/CH513492A/fr not_active IP Right Cessation
- 1968-08-21 SE SE11282/68A patent/SE330736B/xx unknown
- 1968-08-21 FR FR1577044D patent/FR1577044A/fr not_active Expired
- 1968-08-21 GB GB39991/68A patent/GB1182039A/en not_active Expired
- 1968-08-21 DE DE19681764865 patent/DE1764865A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE702963A (fr) | 1968-01-15 |
| DE1764865A1 (de) | 1971-11-25 |
| SE330736B (fr) | 1970-11-30 |
| GB1182039A (en) | 1970-02-25 |
| FR1577044A (fr) | 1969-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3427222A (en) | Nuclear fuel elements | |
| JPH02221892A (ja) | 核燃料粒子並びに核燃料コンパクトを作る方法 | |
| US3212989A (en) | Nuclear fuel element with carbon jacket | |
| US9224506B2 (en) | Method of manufacturing nuclear fuel elements and a container for implementing such a method | |
| US3151037A (en) | Encased fuel | |
| FR2683373A1 (fr) | Elements combustibles nucleaires comportant un piege a produits de fission a base d'oxyde. | |
| US3274066A (en) | Unpurged fuel element | |
| FR2522434A1 (fr) | Procede pour la fabrication d'absorbeurs de neutrons consommables et absorbeurs ainsi obtenus | |
| US5192495A (en) | Sic barrier overcoating and infiltration of fuel compact | |
| CH513492A (fr) | Particules de combustibles nucléaires, procédé de leur fabrication et leur utilisation | |
| JPS6330596B2 (fr) | ||
| US3243349A (en) | Carbon coated, metal carbide particles for nuclear reactor use | |
| US3335063A (en) | Multi-pyrocarbon coated nuclear fuel and poison particles and method of preparing same | |
| US3312597A (en) | Coated particle fuels for nuclear reactors | |
| US4134941A (en) | Spherical fuel elements made of graphite for temperature reactors and process for reworking it after the irradiation | |
| US3224944A (en) | Ceramic-matrix-type fuel element with graphite fabric affixed to exterior surface | |
| US4094738A (en) | Nuclear fuel pellet design to minimize dimensional changes | |
| US5037606A (en) | Nuclear fuel particles and method of making nuclear fuel compacts therefrom | |
| US20070263762A1 (en) | Nuclear Fuel | |
| US3211812A (en) | Method of making nuclear fuel compact | |
| GB1482439A (en) | Pressed spherical fuel elements of graphite for high-temperature nuclear reactors | |
| JP3418952B2 (ja) | 高温ガス炉用燃料棒 | |
| JP2004053591A (ja) | 使用済セラミック核燃料のカプセル封入 | |
| FR2541495A1 (fr) | Combustible nucleaire revetu d'un absorbeur consommable et son procede de fabrication | |
| GB1177190A (en) | Improved Coated Fuel Particle for Nuclear Applications and Method Thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |