IT8224994A1 - Pastiglie d'assorbimento di neutroni aventi microstruttura modificata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione Industriale dal titolo:

"PASTIGLIE D'ASSORBIMENTO DI NEUTRONI AVENTI MIOROSTRUTTURA MODIFICATA"

RIASSUNTO

Una pastiglia di veleno di compensazione, anulare, perfe zionata, di ossido d'alluminio e carburo di boro (?l203 - B4C) ? atta ad essere collocata nello spazio anulare dei tubi di zircaloy disposti concentricamente. Ogni pastiglia tubolare ? fabbricata partendo da polvere di ?l203 di moderata attivit? di sinterizzazione, che serve come matrice per la distribuzione di particelle di B4C di medie dimensioni. Speciali sostanze di regolazione dell'umidit? della pastiglia vengono incorporate nella stessa per la stabilit? all'umidit? e la pastiglia viene sinterizzata in un campo di temperature di 1630-1650?C. Tale metodo di fabbricazione produce una pastiglia di circa 2 pollici (5,08 cm) di lunghezza, con uno spessore di parete da 0,020 pollici (0,051 cm) a 0,040 pollici (0,102 cm) circa. Fabbricando ogni pastiglia alla densit? teorica di cir ca il 70%? si ottiene un compromesso ottimale tra fabbricabili_ t?, m?crostruttura, resistenza ed assorbimento di umidit?.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione qui descritta riguarda i reattori nucleari e, pi? particolarmente, un metodo perfezionato per fabbricare una pastiglia (pellet) anulare che assorbe i neutroni, impiegata nelle barre di veleno di compensazione previste nel reattore, assieme con una composizione di pastiglia perfezionata avente caratteristiche operative volute.

La barra di veleno di compensazione del tipo sviluppato pi? di recente per l'impiego in reattori nucleari comprende una coppia di tubi di zircaloy disposti concentricamente formanti tra di essi uno spazio anulare riempito con pastiglie di forma cilindrica che assorbono neutroni. Ogni pastiglia ? costituita da carburo di boro in una matrice di ossido d'allumi nio ed ha la forma di un tubo di due pollici di lunghezza con parete sottile con spessore da 0,020 a 0,040 pollici circa, (da 0,051 a 0,102 cm circa) Dei tappi cavi d'estremit? chiudono a tenuta le pastiglie nello spazio anulare, ma il refrigerante del reattore pu? salire attraverso il tubo centrale ed all?esterno del tubo pi? esterno durante il funzionamento del reattore. Tale soluzione comporta una riduzione del costo del ciclo del combustibile ed un'aumentata flessibilit? nella gestione del combustibile del nocciolo.

Ricerche condotte durante la realizzazione della presente invenzione riferentesi ad una pastiglia di veleno di compensazione come quella di cui si tratta, riconfermano che, quando le pastiglie sono irradiate, esse subiscono variazioni dimensionali di grandezza sufficiente a deformare strutturalmente i tubi concentrici nei quali sono racchiuse. Le variazioni dimensionali sono la conseguenza di un addensamento e di un rigonfiamento del corpo della pastiglia. L'addensamento avviene come risultato dell'eliminazione d?lia porosit? dovuta all'ir radiazione ed ai processi termioi che si hanno in un reattore. Il rigonfiamento avviene quando la reazione neutrone produce prodotti di fissione solidi ed elio gassoso che riempie i pori incorporati intenzionalmente nel corpo della pastiglie.

Le caratteristiche igroscopiche dell'ossido d'alluminio (?l2 03) presentano altri svantaggi quando viene Ripiegato nel reattore. Dopo la fabbricazione, le pastiglie di ?l2-03B4C assorbono rapidamente umidit? che deve essere tolta prima che vengano caricate e chiuse a tenuta nello spazio anulare dei tu bl di zircaloy, altrimenti potrebbe avvenire pi? tardi l'idrurazione dei tubi di zircaloy, con possibile rottura del tubo. Poich? tali pastiglie hanno una densit? teorica variabile, cio? pi?.di una densit? teorica del 60%, ed hanno aree superfsciali interne relativamente alte, l'assorbimento d'umidit? pu?' variare in un campo di valori maggiori di 1.000 ppm. Bench? le pastiglie possano essere facilmente essiccate per riscaldamento a circa 300?C, esse nondimeno riassorbono l'umidit? in alcu . ni minuti. Di conseguenza le pastiglie, dopo l'essiccamento, devono essere protette in un'atmosfera molteo secca per impedire il riassorbimento d'umidit? a livelli?superiori a quelli prescritti. Se un'atmosfera di questo tipo non ? disponibile, ed in assenza di ulteriori mezzi per regolare l?umidit? della pastiglia, si presenta la necessit? di proteggere la pastiglia dalle infiltrazioni d'umidit?, richiedendo che le pastiglie vengano caricate in una barra di veleno di compensazione, comprendente la pressurizzazione e la chiusura a tenuta dei tappi d'estremit?, in ambiente secco di un recipiente stagno con guanti di manipolazione od altre disposizioni in cui le pastiglie non vengano esposte all'umidit? atmosferica. E' evi_ dente che la fabbricazione di barre in tali condizioni non so lo far? aumentare in modo sostanziale il costo di fabbricazio ne, ma richieder? rigorose procedure di controllo di qualit? per essere sicuri che le pastiglie non abbiano riassorbito un'?ccessiva umidit? dop? l'essiccamento.

Questi ed altri svantaggi, che risulteranno evidenti nel prosieguo della descrizione, suggeriscono che esiste lina gran de richiesta di pastiglie di veleno di compensazione che sia no stabili nell'ambiente operativo di un reattore, che siano altamente resistenti alle variazioni delle dimensioni, e che contengano un contenuto equilibrato d'umidit? che non produce significativamente l 'idrurazione quando le pastiglie vengono irradiate durante il funzionamento del reattore.

Una pastiglia di veleno di compensazione, anulare, perfezionata, d'ossido d'alluminio e carburo di boro (Alg , secondo l'invenzione, ? atta ad essere collocata nello spazio anulare dei tabi di zircaloy disposti concentricamente. Ogni pastiglia tubolare ? fabbricata partendo da polvere di ?l203 di moderata attivit? di sinterizzazione che serve come matric? per la distribuzione di particelle di B4C di medie dimensioni. Speciali sostanze di regolazione dell?umidit? della pastiglia sono incorporate nella stessa per la stabilit? all?umidit? e la pastiglia viene sinterizzata in un campo di temperature di 1630-1650?C. Tale metodo di fabbricazione produce una pastiglia di circa 2 pollici (5,08 cm) di lunghezza, con uno spessore di parete da 0,020 pollici (0,051 cm) a 0,040 pollici (0,102 cm). Fabbricando ogni pastiglia alla densit? teorica di circa il 70% circa, si ottiene un compromesso ottimale tra fab bricabilit?, microstruttura, resistenza ed assorbimento di umidit?.

Per quanto l?esame precedente identifichi i problemi est, stenti attualmente nella tecnica nota, insieme conla descrizione generale di come essi possono essere risolti, si ritiene che la seguente descrizione della forma d?esecuzione preferita dell'invenzione sar? meglio compresa in relazione all?unito di segno, in cui:

la figura 1 ? una vista in elevazione, parzialmente sazio nata, di una barra di veleno di compensazione contenente delle pastiglie fatte secondo la presente invenzione; e

la figura 2 ? una sezione eseguita lungo la linea II-II di figura 1

Esaminando ora il disegno, in cu.i uguali numeri di riferi, mento indicano parti uguali o corrispondenti nelle varie figure, si ved^che una barra 10 di veleno di compensazione comprende una coppia di tubi di zircaloy, disposti concentrici,12, 14 che formano tra loro uno spazio anulare 16. Dei tappi d'estremit? 18,20 previsti a ciascuna estremit? della barra, chiudono a tenuta nello spazio anulare le pastiglie 22 che assorbono i neutroni. Le pastiglie hanno una forma cilindrica o tubolare e sono costituite da carburo di boro (B,C) in una matrice di ossido d'alluminio (?l2 03). Ogni pastiglia ha una densit? teorl ca di circa il 70%, ha una lunghezza d? circa 2 pollici (5,08 cm) ed ha uno spessore di parete di circa 0,020 pollici (0,051 cm), bench? si possano impiegare altre dimensioni in funzione delle dimensioni e della configurazione del complesso di combustibile. La pila di pastiglie ? supportata dalla molla 24 e la camera in pressione 26 serve come zona d?immagazzinamento di gas ed altri prodotti della fissione. Il refrigerante del reattore passa attorno al tub? 12 avente un diametro di 0,381 pollici (0,968 cm) e sale attraverso il canale 28 nel tu bo centrale 14, passando per l'entrata 30 e l'uscita 32. Il re, frigerante passa in modo tale da far aumentare il flusso termi co nella cella del veleno ed aumenta cos? l'efficacia del vele no all?inizio della vita (BOL)* e fa s? che il boro nel veleno di compensazione si esaurisca pi? rapidamente durante il funzionamento del reattore con una penalizzazione del veleno di compensazione pi? accettabile verso la fine del ciclo del com busti bile. Oltre al boro, possono essere usati come materiali che assorbono i neutroni altri materiali di veleno, per esem pio il gadolinio, il samario, il cadmio, l'europio, l'afnio e l'indio. ;L'?l2 03-B4C fu scelto a causa del suo favorevole compor tamento neutronico, della fabbricabilit?, resistenza, costo, capacit? di variare il carico B10 in un ampio campo, compatibi, lit? chimica con il rivestimento di zircaloy ed il suo noto comportamento all'irradiazione. La descrizione seguente della invenzione si riferisce pi? specificatamente al metodo di faja bricaz?one della pastiglia di veleno di compensazione tubolare in modo da ottenere una pastiglia avente caratteristiche di composizione superiori. ;Bench? gli esperti del ramo possano trovare diversi pr?cedimenti di fabbricazione delle pastiglie, un metodo conveniente per preparare composizioni di?l2 03- B4C comprendeva ge neralmente la -macinazione in mulino a palle di lotti da 100-200 g di materiale in acqua d?ionizzata per 16 ore, in modo da assicurare una suddivisione omogenea ed agglomerata. Un coadiuvante della sinterizzazione, per esempio acido silicico, talco, metasilicato di sodio ? silice, preferibilmente acido silicico, veniva aggiunto e mescolato completamente nella composizione, dopo di che il materiale veniva essiccato per nebulizzazione e ;la polvere vagliata attraverso un vaglio a -100 maglie per ottenere una polvere che passa liberamente con dimensione delle particelle di circa 50 micron. Una polvere altamente sinterii! zabile, come la polvere d'allumina Alcoa A 16 SG ed altre poi veri di ?l203 come l'Alcoa A15 o la Heynolds HPDM , permetto no di produrre prodotti accettabili. Particelle grandi di Carborundum B4C (-100 maglie) hanno una migliore capacit? di sin terizzazione e minore resistenza all'umidit? del B4C pi? fine e tale materiale grezzo viene pertanto impiegato ad un livello di circa il 14,85% in peso. Tutte le pastiglie venivano pressate isostaticamente e sinterizzate a temperature variabi^ li in argo secco od argo umido, in entrambi i casi per un periodo di mantenimento minimo (6-10 minuti) o per 3 ore.. ;I dati d'umidit? erano ottenuti da pastiglie che avevano una lunghezza approssimativamente di 0,5-0,75 pollici (1,27-1,90 cm) impiegando un analizzatore d'umidit? CSC. Il program ma di prova era di 300?C per 30 minuti con l'analizzatore standardizzato con tartrato di sodio. Venivano ottenute le dejn sit? d'immersione di ciascuna composizione. ;Io sviluppo di materiali nucleari d'assorbimento aventi la combinazione voluta di propriet? richiedeva la valutazione di diverse polveri di ?l2 03-B4C , delle attivit? di sinte-rizzazione per favorire i livelli d?'equilibrio di relazione dell'umidit?, delle condizioni di sinterizzazione e la valuta zione delle propriet? risultanti. Dei vincoli di fabbricabili^ t? limitano lo spessore di parete a non,meno di 0,020 pollici (0,051 cm) con una lunghezza della pastiglia di 2 pollici (5,08 cm) per rendere pi? comoda la manipolazione. I vincoli delle tubazioni di zircaloy favorivano un progetto che prevedeva un basso sviluppo di elio ad una densit? teorica prescri_t ta del 70% per tener conto del rigonfiamento delle particelle di B4.C. ;Esaminando pi? specificatamente i dettagli dell'invenzione nel corso del lavoro di sviluppo della stessa, vennero impiegate differenti fasi per valutare le polveri e coadiuvanti della sinterizzazione e per determinare alla fine il rapporto ottimale o la mescolanza di sostanze nelle pastiglie. Le polveri accettabili comprendono la polvere di B4C della Norton Company, la polvere HPDBM della Reynolds Company, una polvere di grande purezza con alta attivit? di sinterizzazione, e le polveri A163G, A15SG e A15 che, in ordine, posseggono un'atti^ vit? di sinterizzazione decrescente. (l'indicazione SG si riferisce alla rettifica della superficie della pastiglia). .Poi. ch? studi durante lo sviluppo del lavoro mostravano che li velli bassi di aggiunta di composti contenenti silicio riduce vano in modo rimarchevole il contenuto d'equilibrio d'umidit? delle pastiglie, i coadiuvanti della sinterizzazione scelti per la ricerca erano acido silicico ai livelli di 0,5; 1,0; 1,5; 2,0, 3,0; 4,0 e 5,0%inpesodi SiO2 equivalente, assieme con talco, silicato di sodio e SiO2. L' acido silicico ha .buona solabili t? in acqua, ci? che aiuta ad assicurare una buona di. ;speratone durante lo stadio di miscelazione in sospensione a_c quosa. Tutte le polveri sono commercialmente disponibili. ;Tutte le composizioni contenenti i composti detti sopra venivano preparate mescolando coadiuvanti di sinterizzazione di?l2 03 (A16SG) e circa il 15% in peso di polvere di B4C per 16 ore, seguite da essicazione, vagliatura attraverso un vaglio a 100 maglie e poi fabbricando pastiglie anulari mediante pressatura isostatica. Le pastiglie venivano deparaffi. nate sotto vuoto a meno di 5 x 10<- >torr prima della sinterizzazione in un forno a spinta ad argo. ;I programmi di sinterizzazione vennero variati per studiare gli effetti sulle propriet?.dell'umidi t?. Questi includevano atmosfere di argo secche ed umide (circa 1x10<-4 >p H2O) con un tempo di assorbimento di 3 ore a 1517?C, un tempo d'a_s sorbimento di 3 ore in argo umido a 1570?C ed una doppia sin terizzazione a 1575?C in argo umido per un tempo totale di 6 ore ;I risultati di una ricerca specifica sono elencati nella tabella 1 ;TABELLA I ; ; La densit? sinterizzata ed il contenuto medio d'umidit? delle composizioni della tabella 1, equilibrate a due livelli d?umidit? mostrano che erano necessari la silice e livelli mo derati di acido silicico (0,05-0,25% in peso di S?O2 equiva-lente) e di tempi di sinterizzazione per limitare/le proprie-t? d'assorbimento d'umidit?, mentre veniva ottenuta la densit? voluta quando era stata raggiunta la temperatura di siate-<1 >rizzazione. Inoltre, la polvere fine di B4C provocava livelli d'umidit? pi? alti della polvere grezza a causa dell'effetto inibitore della sinterizzazione del B.C che Orsa maggiori quan tit? di fini porosit? intercollegate e quindi una superficie aperta per l'assorbimento d'umidit?. Il basso assorbimento d_o po l'equilibratura alle alte umidit? crea la possibilit? di ridurre grandemente l'assorbimento d'umidit? delle pastiglie, ma ? da notare che la polvere di B4C impiegata (meno di 75 micron) non potrebbe ragionevolmente essere impiegata per le pastiglie d'assorbimento. ;I risultati elencati nella tabella II che segue mostrano che la riduzione della dimensione delle particelle del B4C fa aumentare l'assorbimento d'umidit?. Tale tabella elenca i ri-sultati per varie aggiunte di acido silicico in varie polveri ?i -?l20,3 tutte contenenti polvere con dimensione di particel_ le di B4C di 5-20 micron. I dati mostrano che si avevano variazioni significative nelle prestazioni in funzione del pr?gramma di sinterizzazione, e che una riduzione apprezzabile nel contenuto d'umidit? veniva ottenuto praticamente in ogni caso, con aumenti nella temperatura nel tempo di sinterizzazione. ;TABELLA II ; ; E' pure evidente che aumentando ^livelli dei coadiuvanti/di sinterizzazione non si riduce la capacit? d'assorbimento dell'acqua delle pastiglie in modo sistematico, e le differejn ze osservate venivano attribuite alla dispersione sperimentale. Tuttavia le letture -pi? basse per la polvere Reynolds HPLBM erano ottenute con livelli di Si02 del 3-5% in peso. Li velli d'umidit? bassi erano pure ottenuti con polveri di ?l203 Alcoa, tipi A15 e A15SG-, con livelli bassi di Si02 (1,0% in peso). ;La tabella III mostra i risultati di densit? ed umidit? nel caso in cui la concentrazione era valutata sulla polvere A15SG-, e Si02, acido silicico e talco. L'MgO veniva aggiunto in composizioni SA 150 e SA 180 con ossido, e come acetato di magnesio in SA 190 per agire come formatore di pori. Le pasti glie sinterizzate in 4,5 ore davano quelli che sono considera ti risultati anomali. E' evidente che praticamente tutte queste composizioni possono essere fatte in media stabili all'umji dlt?, ma le cinetiche d'assorbimento ed il campo dei dati indi, cano che tre composizioni, vale a dire SA 140, 170 e 190 erano le migliori. ;Lalla tabella III si pu? inoltre vedere che il tipo di coadiuvante della sinterizzazione influenzava in modo evidente la densit? delle pastiglie. L'aggiunta di aoetato di magnesio SA 190 agisce come un formatore di pori, riducendo la densit? del 3-4% in confronto con l'aggiunta di ossido SA 150. ;L'aggiunta di Si02 e MgO e pure di talco (un silicato di magne sio) produceva densit? pi? alte, mentre l'aggiunta di acido silicico produceva densit? pi? basse a causa della maggiore riduzione di volume all'atto della sinterizzazione. ;TABELLA III ; ; I dati che implicavano una resistenza migliorata all'assorbimento d'umidit? all'aumentare del coadiuvante di sinterizzazione e della temperatura di sinterizzazione, come pure l'influenza discutibile della rettifica senza centri della circonferenza delle pastiglie, portavano ad ulteriori sforzi suscettibili di sviluppo. Gli stessi tre coadiuvanti di sinta rizzazione venivano aggiunti a livelli di 4% in peso di SiO2 come acido silicico (SA 142), 3% in peso di SiO2 (SA 172) e 3% in peso di SiO2 come acido silicico 3% in peso di SiO2 come acetato di magnesio (SA 192), con ? risultati mostrati nella tabella 17 nonch? i dati per due composizioni di regola zione senza coadiuvanti di sinterizzazione. la informazioni re_ lati ve all'umidit? per tutte le composizioni, ad eccezione della composizione 202, sono praticamente identiche con valori indioati molto bassi. La polvere fine di B4C, Carborundum, nella composizione 202 riduceva la capacit? di sinterizzazione dell'Al6SG attivo, avendosi come risultato grandi quantit? di porosit? fine e di superficie aperta per l'assorbimento, giustificando cos? le letture pi? alte, ma le condizioni del pr? cedimento riducevano in modo sostanziale il livello d'umidit? dai livelli precedenti di A/750 ppm. I livelli d'umidit? delle pastiglie non essiccate come vengono ricevute sono pi? alti dalle letture relative alle pastiglie essiccate e ci? viene at tribuito ad eventuali livelli d'umidit? ambientale pi? bassi esistenti in un impianto di fabbricazione disposto a distanza entro i quali si trovavano le pastiglie dando cos? luogo a li velli d'assorbimento maggiori. Si ? trovato che, per quanto le pastiglie assorbono rapidamente l'umidit?, si riesce a re_n dere l'assorbimento molto lento per ridurre il livello d'umidit?, se l'ambiente ha un'umidit? inferiore. ;le differenze nella densit? sinterizzata sono tuttavia evidenti, la composizione CHP2 senza coadiuvante di sinte^ rizzazione mostrava una densit? media molto vicina alla densit? teorica dell'80% mentre SA142 e 172 erano circa al 70% del limite superiore della Specifica di riferimento delle pastiglie, e SA 192 era appena sotto il limite di densit? teorji ca del 65$; nessuna differenza effettiva poteva essere attribuita alle atmosfere di sinterizzazione d'argo umido o secco. ;le sezioni metallografiche delle composizioni SA 142, 172, 192 e CBP2 mostrano ohe ad un basso ingrandimento le pastiglie OJ3P2 di densit? teorica dell80$ hanno le particelle di B4C praticamente totalmente circondate da Al 0, non concedendo spazio per il rigonfiamento. In grado minore ci? ? pure vero per SA 142,mentre SA 172 ed SA 192 mostrano una rete di pori aperti maggiore con i pori del materiale grezzo frequentemente associati alle particelle di B4C. Di tali ultime composizi? ni la matrice ?l203di SA 172 appare pi? aperta ed irregolare di quella di SA 192, quest'ultima tendendo ad avere maggiore porosit? associata alle particelle di B4C. ;T ABELLA IV ; ; La precedente descrizione mostra che l'assorbimento d'a_c qua in pastiglie anulari di ?l203-B4C di bassa densit?, igr? scopiche, pu? essere regolato. I risultati indicano che non sono tanto gli additivi coadiuvante della sinterizzazione che permejfc tono di ottenere la stabilit?, ma una combinazione di scelta adatta di polvere di ?l2 03, di dimensione delle particelle di B4G, di temperatura e tempo di sinterizzazione e pure di ricottura dei danni introdotti mediante la rettifica senza centri e di taglio a lunghezza delle pastiglie finali. ;Che tale trattamento di ricottura sia essenziale per il controllo dell'assorbimento d'umidit? ? stato stabilito incoja futabilmente e la tabella V elenca alcuni dati che confermano tale esigenza. Il lavoro estensivo di sviluppo porta a diverse composizioni di pastiglia, chiarisce che il danno introdotto, dalla rettifica delle pastiglie, ohe comprende la microfassur zione e la produzione di nuove auperfici vergini di ?l2 03, aumenta gradualmente la propensione della pastiglia all*assor bimento d'umidit?. Tale assorbimento pu? essere ridotto spesso a livelli di pastiglia una volta sinterizzata mediante risinterizzazione o ricottura in cui l'energia di deformazione introdotta durante la rettifica viene rilasciata, facendo si che le nuove superfici siano ricotte e le microfessure sia no sigillate.

Questa fase di ricottura ? essenziale per la stabilit? all'umidit?. Le pastiglie vengono fabbricata, rettificate e rese resistenti oppure, in alternativa, le pastiglie possono essere biscottate a fuoco per ottenere una coesione a verde e preferibilmente rettificate alla dimensione prima della fase di sinterizzazione finale.

TABELLA V

Si ritiene che l'azione delle aggiunte d'aiuto della sinterizzazione nel ridurre l'assorbimento d'umidit? ? dovuto al la modificazione della struttura della superficie dei .gran? di ?l203. L 'iO2 ? relativernante insolubile in ?-?l2 03e si pensa che l'SiO2 formi in modo predominante una pellicola superficiale sui grani di ?l203. Di conseguenza aggiunte maggio ri di quelle necessarie per ricoprire i grani di ?l203non ri ducono ulteriormente l'assorbimento d'umidit? ed aggiunte maj; giori sono richieste per produrre gli stessi risultati con polvere attiva a grana fine, come la Heynolds HPD2M o la Alcoa A16SG, delle polveri meno attive leggermente pi? grezze, come i tipi A15 e A15SG. l'ordine dei calcoli di grandezza indica che assumendo particelle di ?l203sferiche uniformi aventi i diametri medi misurati di 1.0 ?m per A16SG, 0,38 ?m per HPDBI e 2,8?m per A15SG, si former? una pellicola monoraoleco lare di SiO2 con aggiunte, rispettivamente di 0,7; 1,7 e 0,2% in peso. Ci? presuppone che l'additivo sia in una forma che possa produrre una pellicola sottile uniforme, mentre aggiunte solide tenderebbero a formare zone di alta concentrazione e perci? ridh?ederebbero livelli maggiori per ottenere una pellicola completa.

Con tale semplicistico approccio si pu? vedere che per un dato livello di aggiunta a A15SG, verrebbe richiesto un livello maggiore di 7X per ottenere una stabilit? all'umidit? equivalente nell'?l2 03HPDEM, e di 3X per A16SG. Usando tale spiegazione razionale alcuni dei risultati ottenuti possono essere visti in prospettiva. Nella tabella II i livelli di 3-5% in peso di SiO2 (come acido silicico) fornivano circa le stesse propriet? d?umidit? nell'?l2 03HPDEM come l?1$ in peso nella polvere A.16SG, come detto in precedenza, mentre l?1$ in peso in A15 e A16SG danno livelli pi? bassi d'umidit? (non tenendo conto delle composizioni SA 60 e SA 90, che sono considerate anomale).

Riassumendo, la stabilit? all'umidit? per le pastiglie di ?l2 03-B4Crichiede l'uso di polvere di?l2 03di media atti vit? di sinterizzazione con aggiunte di mezzi d'aiuto della sinterizzazione preferibilmente del tipo termicamente degrada bile, per.ottenere pori grandi vicino alle particelle di B4O. Si vede che la composizione SA 192 ? la pi? vicina all'ideale, ma il livello degli additivi pu? essere ridotto leggermehte per aumentare la densit?. Sia l'SA 142 e 1'SA 172 sono pure considerate adatte, l'SA 172 contenendo il livello pi? b?sso di aggiunta di Si02 (3% in peso)i I miglioramenti sequenziali dei dati d'umidit? implicano che ???j??nti della temperatura di sinterizzazione a 1630-l650?C ??nb necessari per ridurre i livelli d'equilibrio d'Umidit? ? n50 ppm (SA 142, 172, 192) ed il trattamento di ricottura dop? la rettifica pu? essere considerato vincolante.

le pastiglie di ?l2 03-B4Cpossono essere ottenute con livelli d'equilibrio d'umidit? di meno di 100 ppifi.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Pastiglia d'assorbimento, di compensazione, sinterizzata,da impiegarsi in un complesso di combustibile di un reattore nucleare, comprendente:

un corpo di materiale assorbente, di compensazione,atto ad essere disposto nello spazio esistente tra una coppia di barre metalliche del detto complesso, tale materiale essendo costituito da ossido d'alluminio che serve come matrice per un composto che assorbe neutroni scelto da un gruppo di composti compreniente boro, gadolinio, samarlo, cadmio, europio, afnio ed indio; ed

un additivo di sinterizzazione in tale materiale per limitare l'assorbimento d'umidit? da parte di tale materiale d_o po la sinterizzazione,tale additivo essendo,efficace nel limi, tare l?assorbimento a meno di 100 ppm d'umidit? nella pastiglia.

2. Pastiglia secondo la riv. 1, in cui il materiale di assorbimento, di compensazione, dopo la sinterizzazione ha una densit? teorica di circa il 70%.

3. Pastiglia secondo la riv. 1, in cui l'additivo di sin terizzazione comprende composti termicamente degradatali! che creano pori nel materiale d'assorbimento a seguito della rida zione ai loro rispettivi ossidi.

4. Pastiglia secondo la riv. 1, in cui l'additivo compreji de silice contenente composti che permettono d'ottenere livelli d'equilibrio d'umidit? nella pastiglia di meno di 100 ppm.

5. Pastiglia secondo la riv. 2, in cui l'ossido d'alluminio ha una moderata capacit? di sinterizzazione e l'additivo di sinterizzazione contiene tra 1 e 5% in peso di anidride silicica per conferire alla pastiglia un''adeguata stabilit? all ' umidi t?.

6. Pastiglia secondo la riv. 5 , in cui l ' anidride silici ca forma una pellicola superficiale di spessore uniforme sulle particelle d' ossido d ' alluminio per conferire alla pastiglia stabilit? all ' umidit?.

7. Pastiglia secondo la riv. 1 , in cui il materiale di assorbimento, di compensazione, comprende carburo di boro con dimensione delle particelle tra 5 e 20 ed il carburo di boro comprende tra 2 e 25%'in peso di materiale d'assorbimento.

8. Pastiglia secondo la riv. 7, in cui il carburo di boro comprende circa il 15# in peso di materiale d'assorbimento.

9. Materiale d'asorbimento, di compensazione, sinterizzato, da impiegarsi in un complesso di combustibile di un reajt tore nucleare, comprendente:

una pastiglia sinterizzata di materiale d'assorbimento, di compensazione, costituita da ossido d'alluminio moderatamejn te sinterizzabile e carburo di boro con dimensione da 5 a 20 m circa per determinare una densit? teorica di circa il 70% nella pastiglia; e

un additivo di circa il 3-4% in pe so di acido silicico per modificare le zone superficiali aperte della pastiglia e forni re alla pas ciglia un' adeguata stabilit? all ' umidi t?.

10. .Procedimento di fabbricazione di una pastiglia d ' assorbimen to, di compensazione , consistente nel :

miscelare polvere d' allumina sinterizzabile , con circa il 15% in peso di carburo di boro con dimensione di particelle tra 5 e 20 y m circa ed un coadiuvante della sinterizzazione, come additivo, tra 1 e 5% in peso per conferire alla pastiglia un'adeguata stabilit? all'umidit?;

essiccare per nebulizzazione la precedente miscela, forzando la miscela in una pastiglia e pressando isostaticamente la pastiglia in una massa unificata;

sinterizzare la pastiglia ad una temperatura di 1625?C 25?C in gas inerte

rettificare la pastiglia ad un diametro sostanzialmente uniforme e dopo di ci? ricuocere la pastiglia per togliere l'energia di deformazione prodotta durante la rettifica.