RU2193242C2 - Таблетка ядерного топлива - Google Patents
Таблетка ядерного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193242C2 RU2193242C2 RU2000131713/06A RU2000131713A RU2193242C2 RU 2193242 C2 RU2193242 C2 RU 2193242C2 RU 2000131713/06 A RU2000131713/06 A RU 2000131713/06A RU 2000131713 A RU2000131713 A RU 2000131713A RU 2193242 C2 RU2193242 C2 RU 2193242C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium dioxide
- oxides
- powder
- silicon
- tablets
- Prior art date
Links
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 28
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 23
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 114
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 30
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 9
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- AADMRFXTAGXWSE-UHFFFAOYSA-N monoacetoxyscirpenol Natural products CC(=O)OC1C(O)C2OC3(C)C=C(C)CCC3(CO)C1(C)C24CO4 AADMRFXTAGXWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 6
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 6
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 description 3
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol 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 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- -1 moreover Chemical compound 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/006—Compounds containing uranium, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
- C01G43/025—Uranium dioxide
-
- 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
- G21C3/623—Oxide fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения таблеток ядерного топлива на основе диоксида урана. Технической задачей заявляемого изобретения является повышение пластичности материала ядерного топлива при рабочих температурах ее использования и снижение за счет этого механического взаимодействия столба топливных таблеток с оболочкой твэла. Поставленная задача достигается: по I варианту выполнения таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит алюминия от 0,03 до 0,10 мас.% и кремния от 0,01 до 0,05 мас.%, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики; по II варианту выполнения таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит алюминия от 0,03 до 0,10 мас.%, кремния от 0,01 до 0,05 мас.% и ниобия от 0,05 до 0,15 мас.%, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, а ниобий в форме оксидов образует твердый раствор с диоксидом урана; по III варианту выполнения таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.% и кремния от 0,01 до 0,04 мас.%, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены в основном по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, в состав которой в форме оксидов входит также железо, а остальная часть железа в форме оксидов образует твердый раствор с материалом зерен диоксида урана; по IV варианту выполнения таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.%, кремния от 0,01 до 0,04 мас.% и ниобия от 0,05 до 0,15 мас.%, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены в основном по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, в состав которой в форме оксидов входит также часть железа, а остальная часть железа и ниобий в форме оксидов образуют твердый раствор с материалом зерен диоксидов урана. В изобретении раскрываются также пять способов изготовления таблеток ядерного топлива. 9 с. и 22 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.
Description
Таблетка ядерного топлива
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения таблеток ядерного топлива на основе диоксида урана, предназначенных для изготовления тепловыделяющих сборок атомных реакторов.
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения таблеток ядерного топлива на основе диоксида урана, предназначенных для изготовления тепловыделяющих сборок атомных реакторов.
К ядерному топливу современных атомных реакторов предъявляются высокие требования, в частности, по достижению высокой глубины выгорания и возможности его работы в маневренных режимах, которые связаны с резкими изменениями тепловыделения сборок и температуры твэлов. В таких условиях эксплуатации тепловыделяющих сборок оболочки твэлов испытывают значительные растягивающие напряжения за счет взаимодействия с таблетками ядерного топлива. В последнее время предпринимаются попытки оптимизировать состав и структуру материала таблеток таким образом, чтобы уменьшить механическое взаимодействие топливных таблеток и оболочки и повысить надежность тепловыделяющих сборок в условиях их работы в маневренных режимах.
Известна таблетка ядерного топлива, содержащая диоксид урана с добавками оксида гадолиния и алюмосиликатов в стекловидном или кристаллическом состоянии (см. патент США 5257298). Количество алюмосиликатной фазы в таблетках составляет от 0,001 до 0,05 мас.%, при содержании SiO2 - от 40 до 80 мас.% и Аl2О3 - остальное. Зерна диоксида урана с добавками имеют средний размер от 20 до 60 мкм.
Известен способ для изготовления таблеток ядерного топлива, который включает операции смешивания порошка оксида урана с добавками выгорающего поглотителя нейтронов и алюмосиликатов при количестве алюмосиликатной фазы в таблетках от 0,001 до 0,05 мас.% и при ее составе SiO2 - от 40 до 80 мас.% и Al2O3 - остальное; прессование таблеток и их спекания (см. патент США 5257298).
Недостатком известной таблетки является невысокая эксплуатационная надежность твэлов при работе тепловыделяющих сборок в условиях маневренных режимах. Это, в частности, обусловлено относительно высокой температурой хрупкопластического перехода таких таблеток, что не позволяет уменьшить механическое взаимодействие таблеток и оболочки твэлов. Под температурой хрупкопластического перехода понимается минимальное значение температуры, при которой в испытаниях таблеток на сжатие при скорости деформирования 0,1-1 мм/мин отмечается остаточная деформация.
Известен способ для изготовления таблеток ядерного топлива, который включает получение порошка, содержащего делящееся вещество на основе оксидов урана, получение порошка вещества, содержащего от 10 до 60 мас.% Аl2О3 и SiO2 - остальное, смешивание этих порошков при содержании второго порошка в смеси от 0,1 до 0,8 мас.%, прессование таблеток и их спекание при температуре выше 1500oС, но ниже температуры, при которой происходит значительное испарение SiO2 (см. патент США 4869866). Этот способ является наиболее близким к предлагаемым в настоящей заявке.
Известна таблетка ядерного топлива, которая включает кристаллические зерна на основе диоксида урана, аморфную стекловидную фазу алюмосиликата, которая покрывает большинство зерен диоксида урана, которые имеют размер от 30 до 80 мкм (см. патент США 4869866). Количество стекловидной фазы составляет от 0,1 до 0,8 мас.%, а содержание Аl2О3 от 10 до 20 мас.%, SiО2 - остальное. Атомное отношение кислорода к урану составляет от 1,7 до 2,25, а пористость от 2 до 10% объемных. Эта таблетка является наиболее близкой к предлагаемым в настоящем изобретении таблеткам ядерного топлива.
Недостатком известной таблетки является невысокая эксплуатационная надежность твэлов при работе тепловыделяющих сборок в условиях маневренных режимах. Это, в частности, обусловлено относительно высокой температурой хрупкопластического перехода таких таблеток, что не позволяет уменьшить механическое взаимодействие таблеток и оболочки твэлов.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение пластичности материала ядерного топлива при рабочих температурах ее использования н снижение за счет этого механического взаимодействия столба топливных таблеток с оболочкой твэла. Решение этой технической задачи позволит существенно повысить надежность твэлов при работе атомных электростанций в маневренных режимах и обеспечит достижение высокого выгорания.
Поставленная задача достигается тем, что по первому варианту выполнения таблетки ядерного топлива из диоксида урана она содержит алюминия от 0,03 до 0,10 мас.% и кремния от 0,01 до 0,05 мас.%, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики.
При этом в частных случаях осуществления первого варианта таблетки размер зерен диоксида урана составляет от 10 до 20 мкм; таблетка содержит от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задана достигается тем, что по второму варианту выполнения таблетки ядерного топлива диоксида урана она содержит алюминия от 0,03 до 0,10 мас. %, кремния от 0,01 до 0,05 мас.% и от 0,05 до 0,15 мас.% ниобия, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, а ниобий в форме оксидов образуют твердый раствор с диоксидом урана.
При этом в частных случаях осуществления второго варианта таблетки размер зерен диоксида урана составляет от 12 до 30 мкм; таблетка содержит от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по третьему варианту выполнения таблетки ядерного топлива диоксида урана она содержит железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.% и кремния от 0,01 до 0,04 мас. %, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены в основном по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, в состав которой в форме оксидов входит также железо, а остальная часть железа в форме оксидов образует твердый раствор с материалом зерен диоксида урана.
При этом в частных случаях осуществления третьего варианта таблетки размер зерен диоксида урана составляет от 10 до 20 мкм; таблетка содержит от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по четвертому варианту выполнения таблетки ядерного топлива диоксида урана она содержит железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.% и кремния от 0,01 до 0,04 мас.% и от 0,05 до 0,15 мас.% ниобия, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены в основном по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики, в состав которой в форме оксидов входит также часть железа, а остальная часть железа и ниобий в форме оксидов образуют твердый раствор с материалом зерен диоксида урана.
При этом в частных случаях осуществления четвертого варианта таблетки размер зерен диоксида урана составляет от 12 до 30 мкм; таблетка содержит от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по первому варианту выполнения способа получения таблеток ядерного топлива диоксида урана, содержащих алюминий от 0,03 до 0,10 мас.% и кремний от 0,01 до 0,05 мас.%, готовят порошок диоксида урана, готовят порошок, содержащий алюминий и кремний в количестве от 0,1 до 0,25 мас.% из алюмосиликата 3Al2O3 2SiО2, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
При этом в частных случаях осуществления первого варианта выполнения способа при приготовлении смеси порошков для прессования используют от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по второму варианту выполнения способа получения таблеток ядерного топлива из диоксида урана, содержащих алюминий от 0,03 до 0,10 мас.%, кремний от 0,01 до 0,05 мас.% и ниобия от 0,05 до 0,15 мас. %, в порошок диоксида урана добавляют порошок алюмосиликата 3Al2O3 2SiO2 в количестве от 0,1 до 0,25 мас.%, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, а также добавляют порошок пентаоксида ниобия, взятый в количестве от 0,1 до 0,2 мас.%, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 1150 до 1250oС и измельчают до размера частиц не более 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
При этом в частных случаях осуществления второго варианта выполнения способа при приготовлении смеси порошков для прессования используют от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по третьему варианту выполнения способа получения таблеток из диоксида урана, содержащих железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.% и кремния от 0,01 до 0,04 мас.%, в порошок диоксида урана добавляют порошок из комбинации оксидов Fе2О3, FeО, SiO2 и Аl2О3, взятый в количестве от 0,1 до 0,2 мас., при этом порошок из комбинации оксидов предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
При этом в частных случаях осуществления третьего варианта выполнения способа при приготовлении смеси порошков для прессования используют от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Поставленная задача достигается также тем, что по четвертому варианту выполнения способа получения таблеток из диоксида урана, содержащих железа от 0,04 до 0,15 мас.%, алюминия от 0,02 до 0,05 мас.%, кремния от 0,01 до 0,04 мас.% и ниобия от 0,05 до 0,15 мас.%, в порошок диоксида урана добавляют порошок из комбинации оксидов Fе2О3, FeО, SiO2 и Аl2О3, взятый в количестве от 0,1 до 0,2 мас.%, при этом порошок из этой комбинации оксидов предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, готовят порошок из оксида ниобия, взятый в количестве от 0,05 до 0,15 мас.%, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 1150 до 1250oС и измельчают до размера частиц не более 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
При этом в частных случаях осуществления четвертого варианта выполнения способа при приготовлении смеси порошков для прессования используют от 0,3 до 10 мас.% гадолиния или от 0,3 до 0,8 мас.% эрбия в виде оксидов.
Как следует из изложенного выше сущность изобретения заключается в том, что найдены комбинации оксидов, определены концентрации входящих в них компонентов и параметры полученного из них порошка, введение которых в топливные таблетки позволяет существенно повысить пластичность топлива при рабочих температурах. При этом эти легирующие добавки образуют легкоплавкие эвтектики по границам зерен диоксида урана, которые способствуют скольжению зерен относительно друг друга при деформировании. Введение этих оксидов способствует также в оптимальных пределах росту зерна диоксидов урана за счет активации диффузионных процессов в материале таблетки при спекании.
На фотографии фиг.1 приведена характерная микроструктура таблеток, полученная с использованием предлагаемых пластифицирующих добавок (вариант три), на которой видно формирование легкоплавкой эвтектики по границам зерен.
На фиг. 2 приведена фотография участка таблеток (вариант три) в характеристическом рентгеновском излучении, на которой показано распределение алюминия, входящего в пластифицирующую добавку, по границам зерен.
На фиг.3 приведена фотография участка поверхности таблеток (вариант четыре) в характеристическом рентгеновском излучении, на которой показано распределение железа, входящего в пластифицирующую добавку, по всему объему топливных таблеток.
Пример 1. Осуществление способа (вариант 1) получения таблеток.
Исходный порошок диоксида урана просеивают через вибросито с размером ячейки 400 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, в количестве 4300 г отбирают для изготовления таблеток. Порошок алюмосиликата (муллита) 3Al2О3 2SiO2 прокаливают в термической печи при температуре 750oС в течение одного часа. Прокаленную пластифицирующую добавку измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размером ячейки 40 мкм, фракцию, прошедшую через сито, отбирают для изготовления таблеток. Отбирают 200 г порошка диоксида урана и 107,5 г порошка алюмосиликата (муллита) 3Al2O3 2SiО2 (из расчета 0,25 мас.% на общую массу порошка для изготовления таблеток) количество порошка и смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. К полученной смеси добавляют 1000 г порошка диоксида урана и смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Полученную смесь в количестве 1307,5 г делят на шесть равных порций по 217,9 г. Каждую порцию этой смеси смешивают с порцией порошка диоксида урана массой 6941 г каждая в семилитровом смесителе в течение 45 минут. Затем все шесть полученных партий порошка смешивают между собой вручную в течение 20 минут. Затем отбирают пробы из верхней, нижней и средней частей и направляют для анализа содержания алюминия и кремния. Содержание пластифицирующей добавки - муллита по объему порошка составило 0,25 мас.% при отклонении от среднего в пределах 0,04 мас.%. Полученную смесь порошков просеивают через вибросито с размером ячейки 400 мкм и смешивают с органической связкой. В качестве органической связки используют водный раствор поливинилового спирта в количестве 8 мас.% и глицерина в количестве 0,5 мас.%. Смешение проводят порциями в семилитровом смесителе в течение 30 минут. Из полученной смеси на прессе КО 622 Б при давлении 1,25 т/см2 прессуют "шашки" диаметром 35 мм при соотношении высоты к диаметру 1:2. Полученные "шашки" измельчают в мельнице типа Fritsch и просеивают через вибросито с размером ячейки 630 мкм. Полученный пресс-порошок сушат при температуре 20oС в течение 24 часов. Из пресс-порошка на прессе типа ПФ-30 при давлении 2 т/см2 прессуют таблетки для твэлов реактора ВВЭР до плотности 5,8-6,0 г/см3. Полученные таблетки загружают в молибденовые лодочки и спекают в печи BTU при температуре 1750oС в среде, содержащей водород.
Пример 2. Осуществление способа (вариант 2) получения таблеток.
Исходный порошок диоксида урана просеивают через вибросито с размером ячейки 400 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, в количестве 4300 г отбирают для изготовления таблеток. Алюмосиликат (муллит) 3Аl2О3 2SiO2 прокаливают в термической печи при температуре 750oС в течение одного часа. Прокаленную пластифицирующую добавку измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размером ячейки 40 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, отбирают для изготовления таблеток. Оксид ниобия прокаливают на воздухе при температуре 1200oС, измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размером ячейки 40 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, отбирают для изготовления таблеток. Отбирают 200 г порошка диоксида урана, 107,5 г порошка алюмосиликата - муллита 3Аl2О3 2SiO2 (из расчета 0,20 мас.% на общую массу порошка для изготовления таблеток) и 43 г оксида ниобия (из расчета 0,10 мас.% на общую массу порошка для изготовления таблеток) и смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Полученную смесь добавляют в 1000 г порошка диоксида урана и смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Полученную смесь в количестве 1307,5 г делят на шесть равных порций по 217,9 г, каждую порцию этой смеси смешивают с порцией порошка диоксида урана массой 6941 г каждая в семилитровом смесителе в течение 45 минут. Затем все шесть полученных партий порошка смешивают между собой вручную в течение 20 минут. Затем отбирают пробы из верхней, нижней и средней частей и направляют для анализа содержания алюминия, кремния и ниобия. Содержание пластифицирующей добавки - алюмосиликата по объему порошка составило 0,20 мас.% при отклонении от среднего в пределах 0,04 мас.%. Полученное значение распределения оксида ниобия по объему порошка составило 0,10 мас.% с отклонением от среднего в пределах 0,013 мас.%. Полученную смесь порошков просеивают через вибросито с размером ячейки 400 мкм и смешивают с органической связкой. В качестве органической связки используют водный раствор поливинилового спирта в количестве 8 мас.% и глицерина в количестве 0,5 мас. %. Смешение проводят порциями в семилитровом смесителе в течение 30 минут. Из полученной смеси на прессе КО 622 Б при давления 1,25 т/см2 прессуют "шашки" диаметром 35 мм при соотношении высоты к диаметру 1:2. Полученные "шашки" измельчают в мельнице типа Fritsch и просеивают через вибросито с размером ячейки 630 мкм. Полученный пресс-порошок сушат при температуре 20oС в течение 24 часов. Из пресс-порошка на прессе типа ПФ-30 при давлении 2 т/см2 прессуют таблетки для твэлов реактора ВВЭР до плотности 5,7-6,0 г/см3. Полученные таблетки загружают в молибденовые лодочки и спекают в печи BTU при температуре 1750oС в среде, содержащей водород.
Пример 3. Осуществление способа получения таблеток (вариант 3).
Готовят исходный порошок диоксида урана, как в примере 1. В качестве пластифицирующей добавки используют порошок, состоящий из комбинации оксидов Fе2О3, FeO, SiO2 и Аl2О3, при содержании в нем (бeз учета массы кислорода) железа 70%, кремния 12% и алюминия 18%. Эту добавку прокаливают в термической печи при температуре 750oС в течение одного часа, измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размером ячейки 40 мкм. Фракцию, которая прошла через сито, отбирают для изготовления таблеток. Отбирают 200 г порошка диоксида урана и 45 г порошка пластифицирующей добавки (из расчета 0,10 мас.% на общую массу порошка для изготовления таблеток) смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Проводят смешение полученной смеси с остальной частью порошка диоксида урана, как в примере 1. После приготовления смеси отбирают пробы из верхней, нижней и средней частей и направляют для анализа содержания железа. Содержание железа (пластифицирующей добавки) по объему порошка составило 0,063 мас. % при отклонении от среднего в пределах 0,013 мас.%. Проводят подготовку порошка для прессования, прессование таблеток и их спекание, как в примере 1.
Пример 4. Осуществление способа получения таблеток (вариант 4).
Готовят исходный порошок диоксида урана, как в примере 1. В качестве пластифицирующей добавки используют порошок из комбинации оксидов Fе2О3, FeO, SiО2 и Аl2О3 при содержании в нем (без учета массы кислорода) железа 70%, кремния 12% и алюминия 18%. Пластифицирующую добавку прокаливают в термической печи при температуре 750oС в течение одного часа, измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размером ячейки 40 мкм. Фракцию порошка, прошедшую через сито, отбирают для изготовления таблеток. Оксид ниобия прокаливают на воздухе при температуре 1200oС, измельчают в ступке, просеивают через капроновое сито с размеров ячейки 40 мкм. Фракцию порошка, прошедшую через сито, отбирают для изготовления таблеток. 200 г порошка диоксида урана, 45 г порошка пластифицирующей добавки и 43 г порошка оксида ниобия смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Проводят смешивание полученной смеси с остальной частью порошка диоксида урана, как в примере 1. Из верхней, нижней и средней частей приготовленной смеси отбирают пробы порошка и направляют их для анализа содержания железа и ниобия. Содержание железа (пластифицирующей добавки) по объему порошка составило 0,063 мас.% при отклонение от среднего в пределах 0,013 мас.%, а ниобия, соответственно, 0,18 и 0,03 мас.%. Проводят подготовку порошка для прессования, прессование таблеток и их спекание, как в примере 1.
Пример 5. Осуществление способа получения таблеток (вариант 1 с гадолинием).
Готовят порошок диоксида урана, как в примере 1. Порошок оксида гадолиния просеивают через сито с размером ячейки 100 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, берут для изготовления таблеток. Порошок диоксида урана в количестве 43000 г и порошок оксида гадолиния в количестве 2150 г смешивают в вихревом смесителе в течение 3 минут. Полученную смесь порошков смешивают с алюмосиликатом по схеме в соответствии с примером 1. Проводят подготовку порошка для прессования, прессование таблеток и их спекание, как в примере 1.
Пример 6. Осуществление способа получения таблеток (вариант 1 с эрбием).
Готовят порошок диоксида урана и порошок алюмосиликата, как в примере 1. Порошок оксида эрбия просеивают через сито с размером ячейки 100 мкм. Фракцию, прошедшую через сито, берут для изготовления таблеток. Порошок диоксида урана в количестве 200 г, 107,5 г порошка алюмосиликата и 250 г порошка оксида эрбия смешивают в барабанном смесителе в течение 45 минут при скорости вращения барабана 35-40 оборотов в минуту. Полученную смесь порошков смешивают с основной частью порошка диоксида урана по схеме в соответствии с примером 1. Проводят подготовку порошка для прессования, прессование таблеток и их спекание, как в примере 1.
Подготовка полученных таблеток к исследованиям и проведение исследований их свойств осуществлялось с помощью известных методик. Так массовую долю железа, кремния, алюминия и ниобия определяли спектральным и химическим методами, параметры микроструктуры определяли с помощью оптической микроскопии. Механические испытания по определению пластичности таблеток определяли на машине модели 1246-Р-2/2300-1 при температуре от 20 до 900oС в вакууме. Определение фазового состава таблеток проводилось рентгенографическим методом в камерах типа РКЦ-86 на кобальтовом излучении. Распределение легирующих добавок в спеченных таблетках из диоксида урана определяли с помощью микроанализатора "САМЕВАХ" по характеристическому рентгеновскому излучению.
Результаты измерения свойств таблеток, полученных в соответствии с шестью приведенными выше примерами и в соответствии с заявляемыми четырьмя вариантами реализации способов, приведены в таблице, а также на фиг.1 - 3.
Определение содержания легирующих элементов в заявляемых таблетках показало, что содержание алюминия и кремния соответствует введенному при приготовлении смеси. Анализ микроструктуры показал, что алюминий и кремний в виде оксидов образуют с диоксидом урана легкоплавкие эвтектики на границах зерен диоксида урана (см. фиг.1 и 2). В таблетках, выполненных по второму варианту, ниобий в виде пентаоксида входит в состав твердого раствора диоксида урана и равномерно распределен по объему таблетки. В таблетках, выполненных по варианту 3, алюминий, кремний н часть железа (от 30 до 60 мас. %) в виде оксидов образует с диоксидом урана легкоплавкую эвтектику, которая в виде тонкой пленки толщиной около одного микрона разделяет зерна диоксида урана (см. фиг.1 в фиг.3). Другая часть железа в форме оксида образует с диоксидом урана твердый раствор и равномерно распределена по объему таблетки. В таблетках, выполненных по варианту 4, характеристики распределения алюминия, кремния и железа соответствовали варианту 3, а дополнительно введенный ниобий в форме оксида образует с диоксидом урана твердый раствор и равномерно распределен по объему таблетки. Исследования пластической деформации заявляемых таблеток (см. данные таблицы) показали существенное повышение пластических свойств материала таблеток. Так у таблеток, изготовленных в соответствии с изобретением, температура хрупкопластического перехода снижается до 650-860oС по сравнению со значением 1200oС для обычных таблеток из диоксида урана без пластифицирующих добавок, а относительная пластическая деформация таблеток при температуре 1200oС составляет от 5 до 12%. Повышение пластичности материала ядерного топлива при рабочих температурах его использования позволит существенно снизить механическое взаимодействие столба топливных таблеток с оболочкой твэла, особенно при работе атомных станций в маневренных режимах.
Введение пластифицирующих добавок не приводит к каким-либо заметным негативным изменениям параметров таблеток. Так, например, плотность и пористость таблеток соответствует требованиям к ядерному топливу (см. данные таблицы). Повышение параметров пластичности топлива достигается как влиянием пленки легкоплавкой эвтектики на границах зерен, так и оптимальным размером зерна диоксида урана. Средний размер зерна диоксида урана, полученный в конкретных примерах осуществления способа, приведен в таблице. Диапазон изменения диаметра зерна для таблеток, полученных в соответствии вариантами реализации способа, находился в пределах от 10 до 30 мкм (см. данные таблицы).
Таким образом, проведенные исследования показывают, что таблетки ядерного топлива, выполненные в соответствии с вариантами изобретения, существенно превосходят стандартное топливо по показателю пластичности и соответствуют другим основным требованиям, предъявляемым к ядерному топливу. Практическое использование предлагаемого топлива позволит существенно повысить надежность твэлов при работе атомных электростанций в маневренных режимах и повысить глубину выгорания.
Claims (31)
1. Таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит алюминий от 0,03 до 0,10 мас. % и кремний от 0,01 до 0,05 мас. %, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики с диоксидом урана.
2. Таблетка по п. 1, отличающаяся тем, что размер зерен диоксида урана составляет от 12 до 20 мкм.
3. Таблетка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит от 0,3 до 10,0 мас. % гадолиния в виде оксидов.
4. Таблетка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит от 0,3 до 0,8 мас. % эрбия в виде оксидов.
5. Таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит алюминий от 0,03 до 0,10 мас. %, кремний от 0,01 до 0,05 мас. % и ниобий от 0,05 до 0,15 мас. %, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики с диоксидом урана, а ниобий в форме оксидов образует твердый раствор с диоксидом урана.
6. Таблетка по п. 5, отличающаяся тем, что размер зерен диоксида урана составляет от 12 до 30 мкм.
7. Таблетка по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
8. Таблетка по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что она содержит эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
9. Таблетка топлива из диоксида урана содержит железо от 0,04 до 0,15 мас. %, алюминий от 0,02 до 0,05 мас. % и кремний от 0,01 до 0,04 мас. %, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики с диоксидом урана и частью оксида железа, а остальная часть железа в форме оксида образует твердый раствор с диоксидом урана.
10. Таблетка по п. 9, отличающаяся тем, что размер зерен диоксида урана составляет от 10 до 20 мкм.
11. Таблетка по п. 9 или 10, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
12. Таблетка по п. 9 или 10, отличающаяся тем, что она содержит эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
13. Таблетка ядерного топлива из диоксида урана содержит железо от 0,04 до 0,15 мас. %, алюминий от 0,02 до 0,05 мас. %, кремний от 0,01 до 0,04 мас. % и ниобий от 0,05 до 0,15 мас. %, причем алюминий и кремний в форме оксидов распределены в основном по границам зерен диоксида урана в виде легкоплавкой эвтектики с диоксидом урана и частью оксида железа, а остальная часть железа и ниобий в форме оксидов образуют твердый раствор с диоксидом урана.
14. Таблетка по п. 13, отличающаяся тем, что размер зерен диоксида урана составляет от 12 до 30 мкм.
15. Таблетка по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
16. Таблетка по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что она содержит эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
17. Способ получения таблеток ядерного топлива из диоксида урана, содержащих алюминий от 0,03 до 0,10 мас. % и кремний от 0,01 до 0,05 мас. %, в соответствии с которым готовят порошок диоксида урана и порошок алюмосиликата в количестве от 0,1 до 0,25 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
20. Способ получения таблеток ядерного топлива из диоксида урана, содержащих алюминий от 0,03 до 0,10 мас. %, кремний от 0,01 до 0,05 мас. % и ниобий от 0,05 до 0,15 мас. %, в соответствии с которым готовят порошок диоксида урана и порошок алюмосиликата в количестве от 0,1 до 0,25 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, готовят порошок оксида ниобия в количестве от 0,1 до 0,2 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 1150 до 1250oС и измельчают до размера частиц не более 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
23. Способ получения таблеток ядерного топлива из диоксида урана, содержащих алюминий от 0,03 до 0,10 мас. %, кремний от 0,01 до 0,05 мас. % и ниобий от 0,05 до 0,15 мас. %, в соответствии с которым готовят порошок диоксида урана, порошок алюмосиликата в количестве от 0,1 до 0,25 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм и порошок оксида ниобия в количестве от 0,1 до 0,2 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 1150 до 1250oС и измельчают до размера частиц не более 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
25. Способ по п. 23, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
26. Способ получения таблеток из диоксида урана, содержащих железо от 0,04 до 0,15 мас. %, алюминий от 0,02 до 0,05 мас. % и кремний от 0,01 до 0,04 мас. %, в соответствии с которым готовят порошок диоксида урана и порошок из смеси оксидов Fe2O3, FeO, SiO2 и Al2O3 в количестве от 0,1 до 0,2 мас. %, при этом эту смесь оксидов предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
28. Способ по п. 26, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют эрбий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
29. Способ получения таблеток из диоксида урана, содержащих железо от 0,04 до 0,15 мас. %, алюминий от 0,02 до 0,05 мас. %, кремний от 0,01 до 0,04 мас. % и ниобий от 0,07 до 0,15 мас. %, в соответствии с которым готовят порошок диоксида урана, порошок из смеси оксидов Fe2O3, FeO, SiO2 и Al2O3 в количестве от 0,1 до 0,2 мас. %, при этом эту смесь оксидов предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800oС и измельчают до размера частиц менее 40 мкм и готовят порошок оксида ниобия в количестве от 0,1 до 0,2 мас. %, который предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 1150 до 1250oС и измельчают до размера частиц не более 40 мкм, проводят перемешивание этих порошков, прессование таблеток из полученной смеси и их высокотемпературное спекание.
30. Способ по п. 29, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют гадолиний от 0,3 до 10,0 мас. % в виде оксидов.
31. Способ по п. 29, отличающийся тем, что при приготовлении смеси порошков для прессования таблеток используют эобий от 0,3 до 0,8 мас. % в виде оксидов.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000131713/06A RU2193242C2 (ru) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | Таблетка ядерного топлива |
| PCT/RU2001/000550 WO2002050845A1 (en) | 2000-12-18 | 2001-12-17 | A nuclear fuel pellet and method for producing said pellet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000131713/06A RU2193242C2 (ru) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | Таблетка ядерного топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2193242C2 true RU2193242C2 (ru) | 2002-11-20 |
Family
ID=20243568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000131713/06A RU2193242C2 (ru) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | Таблетка ядерного топлива |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193242C2 (ru) |
| WO (1) | WO2002050845A1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268507C2 (ru) * | 2003-04-04 | 2006-01-20 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного керамического топлива с регулируемой микроструктурой |
| RU2335814C2 (ru) * | 2003-04-09 | 2008-10-10 | Коммиссариат А Л` Энержи Атомик | Ядерное топливо на основе плетеных нитей и способ его изготовления |
| RU2339094C2 (ru) * | 2004-10-06 | 2008-11-20 | Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива |
| RU2423742C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-07-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ изготовления таблеток ядерного топлива с регулируемой микроструктурой |
| RU2760902C1 (ru) * | 2021-05-11 | 2021-12-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Сплав на основе урана (варианты) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869866A (en) * | 1987-11-20 | 1989-09-26 | General Electric Company | Nuclear fuel |
| US5257298A (en) * | 1991-03-04 | 1993-10-26 | Nippon Nuclear Fuel Development Co., Ltd. | Nuclear fuel pellets having an aluminosilicate deposition phase |
| RU2081063C1 (ru) * | 1989-12-05 | 1997-06-10 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Способ получения топливных урановых таблеток (варианты) |
| RU2142170C1 (ru) * | 1998-02-18 | 1999-11-27 | ОАО "Машиностроительный завод" | Таблетка ядерного топлива |
| RU2157568C1 (ru) * | 1999-11-26 | 2000-10-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Таблетка ядерного топлива |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065627C1 (ru) * | 1995-04-20 | 1996-08-20 | Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники | Тепловыделяющая сборка канального ядерного реактора |
| RU2093468C1 (ru) * | 1995-12-09 | 1997-10-20 | Сибирский химический комбинат | Способ получения диоксида урана или оксидной композиции на его основе |
-
2000
- 2000-12-18 RU RU2000131713/06A patent/RU2193242C2/ru active IP Right Revival
-
2001
- 2001-12-17 WO PCT/RU2001/000550 patent/WO2002050845A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869866A (en) * | 1987-11-20 | 1989-09-26 | General Electric Company | Nuclear fuel |
| RU2081063C1 (ru) * | 1989-12-05 | 1997-06-10 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Способ получения топливных урановых таблеток (варианты) |
| US5257298A (en) * | 1991-03-04 | 1993-10-26 | Nippon Nuclear Fuel Development Co., Ltd. | Nuclear fuel pellets having an aluminosilicate deposition phase |
| RU2142170C1 (ru) * | 1998-02-18 | 1999-11-27 | ОАО "Машиностроительный завод" | Таблетка ядерного топлива |
| RU2157568C1 (ru) * | 1999-11-26 | 2000-10-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Таблетка ядерного топлива |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268507C2 (ru) * | 2003-04-04 | 2006-01-20 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного керамического топлива с регулируемой микроструктурой |
| RU2335814C2 (ru) * | 2003-04-09 | 2008-10-10 | Коммиссариат А Л` Энержи Атомик | Ядерное топливо на основе плетеных нитей и способ его изготовления |
| RU2339094C2 (ru) * | 2004-10-06 | 2008-11-20 | Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива |
| RU2423742C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-07-10 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ изготовления таблеток ядерного топлива с регулируемой микроструктурой |
| RU2760902C1 (ru) * | 2021-05-11 | 2021-12-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Сплав на основе урана (варианты) |
| WO2022240311A1 (ru) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Сплав на основе урана (варианты) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002050845A1 (en) | 2002-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2376665C2 (ru) | Таблетка ядерного топлива высокого выгорания и способ ее изготовления (варианты) | |
| US5762831A (en) | Composite nuclear fuel material and method of manufacture of the material | |
| CA3089067A1 (en) | Composite moderator for nuclear reactor systems | |
| US3953286A (en) | Ceramic nuclear fuel pellets | |
| KR101462738B1 (ko) | 세라믹 미소셀이 배치된 핵분열생성물 포획 소결체 및 이의 제조방법 | |
| RU2362223C1 (ru) | Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты) | |
| US9653188B2 (en) | Fabrication method of burnable absorber nuclear fuel pellets and burnable absorber nuclear fuel pellets fabricated by the same | |
| CN105161144A (zh) | 一种核反应堆堆芯中子吸收材料钛酸镝芯块的制备方法 | |
| US2814857A (en) | Ceramic fuel element material for a neutronic reactor and method of fabricating same | |
| RU2713619C1 (ru) | Таблетка ядерного топлива и способ её получения | |
| JP2004309453A (ja) | タングステン金属網を含有した核燃料焼結体及びその製造方法 | |
| RU2142170C1 (ru) | Таблетка ядерного топлива | |
| US20230059151A1 (en) | Ceramic matrix composites enable through metal halide assisted sintering | |
| US3270098A (en) | Method of making hollow, spherical uo2 particles | |
| EP3776594B1 (en) | Nuclear fuel and method of incorporating an additive to a nuclear fuel | |
| JP2556876B2 (ja) | 燃料要素及び燃料集合体 | |
| JPS6348032B2 (ru) | ||
| KR101436499B1 (ko) | 급속소결을 통한 가연성 흡수 핵연료 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 가연성 흡수 핵연료 소결체 | |
| RU2157568C1 (ru) | Таблетка ядерного топлива | |
| RU2502141C1 (ru) | Уран-гадолиниевое ядерное топливо и способ его получения | |
| EP3743926A2 (en) | Composite moderator for nuclear reactor systems | |
| US4199404A (en) | High performance nuclear fuel element | |
| RU2750780C1 (ru) | Способ изготовления уран-гадолиниевого ядерного топлива | |
| RU2428757C1 (ru) | Способ изготовления таблеток ядерного оксидного топлива | |
| KR20040047522A (ko) | 텅스텐 금속망을 함유한 핵연료 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111220 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111124 |