NO119403B

NO119403B -

Info

Publication number: NO119403B
Application number: NO145707A
Authority: NO
Inventors: R Bickerdike; G Hughes
Original assignee: Atomenergi Inst For
Priority date: 1961-09-13
Filing date: 1962-09-13
Publication date: 1970-05-11
Also published as: CH436092A; AT238691B

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av nøyaktig

dimensjonerte karbonlegemer.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av noyaktig dimensjonerte karbonlegemer som inneholder et kjernebrensel, idet betegnelsen karbon skal dekke fibre av karbon eller grafitt.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å nedsette den forvridning av slike legemer som har lett for å forekomme under behandling, spesielt hvis det brukes fibre som stammer fra cellulose. Denne forvridning kan forårsake vanskeligheter ved direkte stbping av legemet i en noyaktig dimensjonert endelig form, slik at det blir nodvendig å foreta en ikke onskelig utrettings-maskinering.

I henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av noyaktig dimensjonert karbonlegemer, at organiske fibre, f.eks. bomull, etter fukting med og utfelling på fibrene av et spaltbart material, underkastes karbonisering, hvor de karbcniserte fibre oppdeles til korte fibre, fortrinnsvis med lengder mindre enn 100 mikron, hvorpå fibrene bindes sammen og formes.

Fuktingen av fibrene foretas fortrinnsvis med en vandig uranyl-nitratopplosning, som har vist seg særlig egnet til ved etter-følgende oppvarming i en ammoniakk-nitrogenatmosfære å danne en utfelling av ammoniumdiuranat som er spesielt fordelaktig for den videre behandling av materialet, nemlig karbonisering av fibrene ved varmebehandling i en hydrogenatmosfære.

Sammenbindingen av fibrene, som blant annet kan omfatte en knaingsbehandling, kan, i henhold til oppfinnelsen, hensiktsmessig oppnås ved hjelp av et harpiksholdig impregneringsmiddel eller klebemiddel som deretter omformes til karbon ved oppvarming som avsetter seg i fibermassen. Denne sammenbindingsbehandling kan, eventuelt foretas flere ganger.

Fremgangsmåten kan omfatte at en tilfeldig masse av syntetiske' eller naturlige organiske fibre,karboniseres, at litt karbon avsettes på fibrene ved hjelp av gass, at massen deles opp for å bryte fibrene til den onskede korte lengde hvoretter en gjenstand sammenbindes og formes fra de fibre som er dannet .på denne måten.

I et tilfelle kan fremgangsmåten omfatte at fibrene forst blir belagt med en flytende varmeherdende, polymeriserbar harpiks og den masse som derved oppnås blir knadd og formet under trykk, hvoretter temperaturen heves forst til 150° - 200°C og deretter så meget at harpiksen polymeriseres og at massen deretter oppvarmes ca. 1000° i en ikke-oksyderende atmosfære for å karbonisere bindemidlet.

Polymeriseringen og sammentrykkingen kan foretas samtidig, og

det ferdig sammenbundne og formede legeme kan gjdres impermeabelt ved pyrolytisk avsetting av karbon.

Det skal nå beskrives eksempler på hvorledes fremgangsmåten kan gjennomføres.

Eksempel 1

100 g bomulls-frb-avfall ble brukt og fibermassen ble jevnt gjennomfuktet med 280 ml av en vandig opplosning som inneholdt 5 g uranylnitrat. Den fuktede fibermasse ble anbragt i et ror av silisiumoksyd og en blanding av ammoniakk og nitrogen ble fort gjennom i ca. 2 timer. Ammoniakk-nitrogen-blandingen ble erstattet med hydrogen, og roret ble langsomt oppvarmet til ca. 950°C i lopet av 6 timer hvorved fibrene ble karbonisert, og så avkjolet. Da roret var blitt koldt ble en opplosning av 5 g fenol-harpiks

i 200 ml propylalkohol helt inn i roret og den karboniserte fibermasse ble omrort inntil den var helt fuktet av harpiks-opplosningen. Fibermassen ble så tatt ut av roret og spredt ut og alkoholen ble fordampet ved 60°C. Fibermassen ble så knadd til små klumper hvorav ca.Q)5g ble presset sammen i en metall-form til en skive med en diameter på 1,59 cm og en tykkelse på 0,9cm. Mens skiven sto under trykk ble den oppvarmet til l80°C for å varmebehandle harpiksen. Etter varmebehandlingDg uttagning fra formen, ble harpiksen i provestykket karbonisert i nitrogen og behandlet i 90 timer i benzendamp, med ovnen på 860°C og vannbadet på 50°C.

E ksempel 2

5,0 g av fiber-harpiks-klumpen i eksempel 1 ble anbragt i en ringform og presset til en ring med en lengde på 2,5 cm, en ytre diameter på 3,75 cm og indre diameter på 2,5 cm og varmebehandlet i en fastklemt form ved 180°C. Harpiksen i provestykket ble så karbonisert og behandlet i en benzenovn under de samme forhold som ovenfor. Den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel- 2

gjor det mulig å fremstille en brennstoffholdig gjenstand med hvilken som helst form som kan presses lett. Forholdsvis små dimensjonsendringer finner sted under behandlingen og gjenstandene kan derfor ha et noyaktig bestemt uraninnhold pr. volumenhet og noyaktig ytre dimensjoner. Artiklene har omtrent samme struktur som prøvestykkene i henhold til eksempel 1 og holder godt fast på fisjonsprodukter.

De fremgangsmåter som er beskrevet i eksempel 1 og 2 medfdrer forholdsvis lite håndtering av finpulverisert material som inneholder U og Th og begrenser derfor sunnhetsfaren.

Det skal bemerkes at fibre som er så korte som 100 mikron har vist seg meget tilfredsstillende ved gjennomforingen av oppfinnelsen.

Claims

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av noyaktig dimensjonerte karbonlegemer som inneholder et kjernebrensel, karakterisert ved at organiske fibre, f.eks. bomull, etter fukting med, og utfelling på fibrene av et spaltbart material, underkastes karbonisering, hvoretter de karboniserte fibre oppdeles til korte fibre, fortrinnsvis med lengder mindre enn 100 mikron, hvorpå fibrene bindes sammen og formes.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ve d at fuktingen av fibrene foretas med en vandig uranylnitrat-opplosning.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at de fuktede fibre oppvarmes i en ammoniakk-nitrogenatmosfære for utfelling av ammoniumdiuranat. h.

Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at fibrene, etter utfellingen av det spaltbare material karboniseres ved varmebehandling i hydrogenatmosfære.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1- <*> f, karakterisert ved at fibrene bindes sammen ved hjelp av et harpiksholdig impregneringsmiddel eller klebemiddel som deretter omformes til karbon ved hjelp av varme.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-^, karakterisert ved at fibrene bindes sammen i form av pyrolytisk avsetting av karbon i fibermassen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5 og/eller 6, karakterisert ved at sammenbindingsbehandlingen foretas gjentatte ganger.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 5?karakterisert ved at de karboniserte fibre belegges med en flytende og varmeherdende, polymeriserbar harpiks, og den masse som derved oppnås blir knadd og formet under trykk, hvoretter temperaturen heves forst til 150-200°C og deretter så meget at harpiksen polymeriseres og at massen deretter oppvarmes ca. 1000 i en ikke-oksyderende atmosfære for å karbonisere bindemidlet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at polymeriseringen og sammentrykkingen foretas samtidig.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-9?karakterisert v e d at det ferdig sammenbundne og formede legeme gjores impermeabelt •ved pyrolytisk avsetting av karbon.