RU2262756C2 - Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container - Google Patents
Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262756C2 RU2262756C2 RU2003136620/06A RU2003136620A RU2262756C2 RU 2262756 C2 RU2262756 C2 RU 2262756C2 RU 2003136620/06 A RU2003136620/06 A RU 2003136620/06A RU 2003136620 A RU2003136620 A RU 2003136620A RU 2262756 C2 RU2262756 C2 RU 2262756C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- needles
- powders
- grinding
- zone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000008188 pellet Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 116
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 24
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 19
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 14
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 3
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FLDALJIYKQCYHH-UHFFFAOYSA-N plutonium(IV) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[Pu+4] FLDALJIYKQCYHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 7
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UTDLAEPMVCFGRJ-UHFFFAOYSA-N plutonium dihydrate Chemical compound O.O.[Pu] UTDLAEPMVCFGRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000005356 container glass Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- WJWSFWHDKPKKES-UHFFFAOYSA-N plutonium uranium Chemical compound [U].[Pu] WJWSFWHDKPKKES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для получения гомогенного ядерного топлива из смеси керамических порошков делящихся компонентов и различных добавок для ядерных реакторов на быстрых и тепловых нейтронах. В частности, изобретение может быть использовано в технологии изготовления таблеток керамического ядерного топлива (далее - таблеток) для производства тепловыделяющих элементов (далее - твэлов), используемых в активных зонах атомных реакторов электростанций, например, таблеток из диоксидов урана и плутония (далее - смешанного топлива) с содержанием различных добавок от 0,05 мас.%.The invention relates to the field of atomic engineering and can be used to obtain homogeneous nuclear fuel from a mixture of ceramic powders of fissile components and various additives for fast and thermal neutron nuclear reactors. In particular, the invention can be used in the manufacture of ceramic nuclear fuel pellets (hereinafter - tablets) for the production of fuel elements (hereinafter - fuel elements) used in the active zones of nuclear power plants reactors, for example, tablets from uranium and plutonium dioxide (hereinafter - mixed fuel) ) with the content of various additives from 0.05 wt.%.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Технология изготовления таблеток состоит из стадий подготовки пресс-порошка, прессования таблеток и их спекания. При изготовлении таблеток из нескольких компонентов, например из оксидов урана и плутония, подготовка пресс-порошка включает операцию измельчения и смешивания исходных порошков. От этой операции зависят основные характеристики готовых таблеток: гомогенность твердого раствора, плотность, размер зерна, микроструктура и др., которые определяют работоспособность ядерного топлива в реакторе.The technology for the manufacture of tablets consists of the stages of preparation of the press powder, pressing tablets and their sintering. In the manufacture of tablets from several components, for example, from uranium and plutonium oxides, the preparation of the press powder involves the operation of grinding and mixing the starting powders. The main characteristics of the finished tablets depend on this operation: homogeneity of the solid solution, density, grain size, microstructure, etc., which determine the operability of nuclear fuel in the reactor.
Известен способ получения таблеток смешанного топлива, состоящий из подготовки пресс-порошка путем смешивания исходных порошков оксидов урана и плутония, прессования полученной смеси и спекания полученных таблеток [заявка РСТ 96/25746, МПК G 21 C 3/62, публ. 22.08.96]. В соответствии с этим способом подготовку пресс-порошка проводят путем измельчения и смешивания компонентов в шаровой мельнице. Недостатком этого способа является низкая эффективность измельчения и смешивания порошков. Вследствие этого в структуре спеченных таблеток наблюдается наличие двух фаз и не достигается требуемая гомогенность смешанного топлива. Такие таблетки плохо растворяются в азотной кислоте, что усложняет реализацию замкнутого топливного цикла.A known method of producing tablets of mixed fuel, consisting of preparing a press powder by mixing the initial powders of uranium and plutonium oxides, pressing the resulting mixture and sintering the obtained tablets [PCT application 96/25746, IPC G 21
Известен также способ изготовления таблеток для твэлов реакторов на тепловых нейтронах из (U, Pu)О2, включающий предварительное перемешивание порошков оксидов урана и плутония в V-образном смесителе и размол смеси в течение 20 часов в шаровой или молотковой мельнице с последующими операциями гранулирования полученной смеси, прессования и спекания таблеток [Решетников Ф.Г., Бибилашвили Ю.К. и др. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.1. М., Энергоатомиздат, 1995, с.110]. Этот способ также имеет невысокую эффективность измельчения и перемешивания порошков, что не позволяет обеспечивать требуемую гомогенность смешанного топлива. Процесс характеризуется низкой производительностью и сложностью обеспечения ядерной безопасности технологических процессов. Кроме того, длительность операции измельчения и смешивания порошков приводит к значительному износу мелющих тел и стенок смесителя и загрязнению пресс-порошка вредными примесями.There is also known a method of manufacturing tablets for thermal neutron fuel rods from (U, Pu) O 2 , comprising pre-mixing powders of uranium and plutonium oxides in a V-shaped mixer and grinding the mixture for 20 hours in a ball or hammer mill with subsequent granulation operations obtained mixtures, pressing and sintering of tablets [Reshetnikov F.G., Bibilashvili Yu.K. and others. Development, production and operation of fuel elements of power reactors. Book 1. M., Energoatomizdat, 1995, p. 110]. This method also has a low efficiency of grinding and mixing powders, which does not allow to provide the required homogeneity of the mixed fuel. The process is characterized by low productivity and the complexity of ensuring nuclear safety of technological processes. In addition, the duration of the grinding and mixing of powders leads to significant wear of the grinding bodies and walls of the mixer and contamination of the press powder with harmful impurities.
Известен способ получения гомогенного ядерного топлива из смеси диоксидов урана и плутония для изготовления таблеток, включающий стадии подготовки пресс-порошка в вихревом слое, гранулирования и спекания таблеток [патент RU №2122247, МПК 6 G 21 C 21/00]. Вихревой слой в рабочем объеме смесителя цилиндрической формы создается за счет интенсивного движения магнитных игл под действием переменного магнитного поля. Под воздействием игл происходит перемешивание и измельчение порошков, а также активация частиц порошковой смеси. Этот способ является наиболее близким к заявляемому способу и выбран в качестве прототипа.A known method of producing a homogeneous nuclear fuel from a mixture of uranium and plutonium dioxides for the manufacture of tablets, comprising the steps of preparing a press powder in a vortex layer, granulating and sintering tablets [patent RU No. 21122247, IPC 6 G 21
Известно устройство, которое состоит из индуктора с катушкой в форме цилиндра с центральным отверстием, ось которого расположена горизонтально. Внутрь полости катушки введена труба из немагнитного материала для размещения герметичного цилиндрического контейнера из немагнитного материала, например титана, в контейнере размещены смешиваемые порошки и иглы из ферромагнитного материала [патент RU №2122247, МПК 6 G 21 C 21/00]. Для увеличения эффективности процессов измельчения и перемешивания устройство снабжено средством для возвратно-поступательного перемещения контейнера в трубе в горизонтальном направлении. Это устройство является наиболее близким к предлагаемому устройству и выбрано в качестве прототипа.A device is known which consists of an inductor with a coil in the form of a cylinder with a central hole, the axis of which is horizontal. A pipe made of non-magnetic material was introduced inside the cavity of the coil to accommodate a sealed cylindrical container of non-magnetic material, such as titanium. Mixed powders and needles of ferromagnetic material are placed in the container [patent RU No. 2122247, IPC 6 G 21
Известен контейнер для измельчения и смешивания порошков, который выполнен в форме цилиндрического стакана с герметичной крышкой цилиндрической формы, стакан и крышка выполнены из немагнитного материала [патент RU №2122247, МПК 6 G 21 C 21/00]. Этот контейнер является наиболее близким к предлагаемому контейнеру и выбран в качестве прототипа.A known container for grinding and mixing powders, which is made in the form of a cylindrical glass with a sealed lid of cylindrical shape, the glass and the lid are made of non-magnetic material [patent RU No. 2122247, IPC 6 G 21
Стадия подготовки пресс-порошка, осуществляемая в соответствии со способом-прототипом и с помощью описанных выше устройства и контейнера, включает следующие операции: загрузку доз исходных порошков диоксидов урана, плутония и инициирующих размол веществ, а также ферромагнитных игл в стакан контейнера, герметизацию контейнера с помощью съемной крышки; перемещение контейнера с порошками и иглами в полость горизонтальной трубы, помещенной внутрь катушки индуктора; измельчение и смешивание порошков под воздействием ферромагнитных игл, движущихся в магнитном поле индуктора при возвратно-поступательных перемещениях контейнера в трубе; извлечение контейнера из трубы; охлаждение контейнера с содержимым; снятие крышки и выгрузку полученной порошковой смеси и игл; отделение порошка от игл, загрузку его в аппарат гранулирования. Загрузку доз порошков диоксидов урана и плутония в стакан контейнера производят в количестве 50-70% объема стакана, а массу загружаемых магнитных игл задают не более половины от величины критической массы, при которой иглы прекращают вращаться в электромагнитном поле смесителя. Геометрическая форма и соотношение геометрических размеров ферромагнитных игл при использовании способа имеют существенное значение, так, например, отношение длины иглы к ее диаметру должно изменяться в пределах от 8 до 14. При загрузке исходных порошков в контейнер могут также вводится специальные добавки, например выгорающие поглотители нейтронов.The stage of preparation of the press powder, carried out in accordance with the prototype method and using the above device and container, includes the following operations: loading doses of the initial powders of uranium dioxide, plutonium and initiating grinding substances, as well as ferromagnetic needles into the glass of the container, sealing the container with using a removable cover; moving the container with powders and needles into the cavity of a horizontal pipe placed inside the inductor coil; grinding and mixing of powders under the influence of ferromagnetic needles moving in the magnetic field of the inductor during reciprocating movements of the container in the pipe; removing the container from the pipe; cooling the container with the contents; removing the lid and unloading the resulting powder mixture and needles; separating the powder from the needles, loading it into a granulation apparatus. The doses of uranium and plutonium dioxide powders are loaded into the container glass in an amount of 50-70% of the volume of the glass, and the mass of the loaded magnetic needles is set to no more than half of the critical mass at which the needles stop rotating in the electromagnetic field of the mixer. The geometric shape and the ratio of the geometric dimensions of the ferromagnetic needles when using the method are significant, for example, the ratio of the length of the needle to its diameter should vary from 8 to 14. When loading the initial powders into the container, special additives can also be introduced, for example, burnable neutron absorbers .
Описанная выше операция подготовки пресс-порошка имеет недостаточную эффективность перемешивания и измельчения порошков по изложенным ниже причинам. Зона вращения переменного магнитного поля индуктора, под действием которого движутся иглы из ферромагнитного материала, существенно меньше высоты цилиндрического контейнера. При проведении операции значительная часть порошка при этом оказывается вне рабочей зоны действия электромагнитного поля на ферромагнитные иглы, так как порошок распределяется слоем по всей длине горизонтально расположенного контейнера. Поэтому в процессе перемешивания порошков приходится осуществлять возвратно-поступательные перемещения контейнера в горизонтальной трубе с определенной амплитудой. В этом случае условия измельчения и смешивания порошков в торцевых зонах контейнера существенно отличаются от условий в его центре, что снижает эффективность процесса, ведет к увеличению времени операции и к ухудшению характеристик получаемой смеси. Кроме того, такой процесс состоит из большого числа элементарных операций (например, отделение порошка от игл, загрузка игл в контейнер, перемещение контейнера) и с трудом поддается автоматизации, которая имеет большое значение для обеспечения безопасности производства смешанного ядерного топлива.The above described operation of preparing the press powder has insufficient mixing and grinding powders for the reasons described below. The rotation zone of the alternating magnetic field of the inductor, under the action of which the needles from the ferromagnetic material move, is significantly less than the height of the cylindrical container. During the operation, a significant part of the powder is outside the working area of the electromagnetic field on the ferromagnetic needles, since the powder is distributed by the layer along the entire length of the horizontally located container. Therefore, in the process of mixing the powders, it is necessary to carry out reciprocating movements of the container in a horizontal pipe with a certain amplitude. In this case, the conditions for grinding and mixing powders in the end zones of the container differ significantly from the conditions in its center, which reduces the efficiency of the process, leads to an increase in the operation time and to a deterioration in the characteristics of the resulting mixture. In addition, such a process consists of a large number of elementary operations (for example, separating powder from needles, loading needles into a container, moving the container) and is difficult to automate, which is of great importance for ensuring the safety of the production of mixed nuclear fuel.
Еще одним недостатком известного способа является низкая эффективность охлаждения контейнера в процессе измельчения и смешивания из-за горизонтального размещения контейнера в трубе и существенного снижения эффективности конвективного охлаждения контейнера с порошком. В результате этого после обработки порошков в соответствии со способом-прототипом в течение 6-10 мин, контейнер нагревается до температуры около 100°С, что увеличивает время охлаждения контейнера до его разгерметизаций и опорожнения.Another disadvantage of this method is the low efficiency of cooling the container during grinding and mixing due to the horizontal placement of the container in the pipe and a significant decrease in the efficiency of convective cooling of the container with the powder. As a result, after processing the powders in accordance with the prototype method for 6-10 minutes, the container is heated to a temperature of about 100 ° C, which increases the cooling time of the container until it is depressurized and emptied.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности процесса измельчения и смешивания порошков и достижение требуемых характеристик порошковой смеси, необходимых для получения гомогенного смешанного ядерного топлива различного состава, например, содержащего высокофоновый регенерированный плутоний или различные добавки в количестве от 0,05 мас.%.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the process of grinding and mixing powders and to achieve the required characteristics of the powder mixture necessary to obtain a homogeneous mixed nuclear fuel of various compositions, for example, containing high-background regenerated plutonium or various additives in an amount of from 0.05 wt. .%.
Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, достигается тем, что в известном способе изготовления таблеток керамического ядерного топлива, включающем стадии подготовки пресс-порошка, его гранулирования, прессования и спекания полученных таблеток, стадия подготовки пресс-порошка включает операции загрузки доз порошков исходных компонентов и инициирующего размол вещества в контейнер из немагнитного материала, герметизации контейнера, перемещение контейнера с порошками и ферромагнитными иглами в полость трубы из немагнитного материала, помещенной внутрь катушки индуктора, измельчение и смешивание порошков под воздействием ферромагнитных игл, движущихся в магнитном поле индуктора, извлечение контейнера из трубы, охлаждения контейнера, разгерметизации контейнера и выгрузки полученной порошковой смеси из контейнера в аппарат гранулирования, согласно изобретению в полости контейнера формируют рабочую зону цилиндрической формы, в которой постоянно размещают ферромагнитные иглы, и торцевую зону, зоны разделяют между собой непроницаемой для игл сетчатой перегородкой, загрузку доз порошков в рабочую зону проводят через торцевую зону и сетчатую перегородку, контейнер на высоту его рабочей зоны вводят в полость трубы, размещенной вертикально внутри катушки индуктора, обработку порошков проводят при движении игл в рабочей зоне, а выгрузку полученной порошковой смеси из контейнера осуществляют через сетчатую перегородку и торцевую зону без выгрузки ферромагнитных игл из рабочей зоны.The technical result provided by the claimed invention is achieved by the fact that in the known method for the manufacture of ceramic nuclear fuel pellets, which includes the steps of preparing a press powder, granulating it, pressing and sintering the obtained tablets, the step of preparing a press powder includes the steps of loading doses of the powders of the starting components and initiating grinding the substance into a container of non-magnetic material, sealing the container, moving the container with powders and ferromagnetic needles into the cavity of the pipe from electromagnetic material placed inside the inductor coil, grinding and mixing powders under the influence of ferromagnetic needles moving in the magnetic field of the inductor, removing the container from the pipe, cooling the container, depressurizing the container and unloading the resulting powder mixture from the container into a granulation apparatus, according to the invention, are formed in the container cavity a working zone of a cylindrical shape, in which ferromagnetic needles are constantly placed, and an end zone, the zones are separated between them impervious to needles with with a woven partition, the loading of doses of powders into the working area is carried out through the end zone and the mesh partition, the container is introduced into the pipe cavity to the height of its working area vertically inside the inductor coil, the powders are processed when the needles move in the working area, and the resulting powder mixture is unloaded from the container is carried out through the mesh partition and the end zone without unloading the ferromagnetic needles from the working area.
В частном варианте массу загружаемых ферромагнитных игл задают от 2,5% до 90% от величины критической массы, при увеличении которой иглы не вращаются в электромагнитном поле смесителя.In a particular embodiment, the mass of loaded ferromagnetic needles is set from 2.5% to 90% of the critical mass, with an increase in which the needles do not rotate in the electromagnetic field of the mixer.
В другом частном варианте величину критической массы ферромагнитных игл рассчитывают по формулеIn another particular embodiment, the critical mass of the ferromagnetic needles is calculated by the formula
mкр=Ккр·Vк·ρu,m cr = K cr · V k · ρ u ,
где Ккр - коэффициент критичности загрузки смесителя иглами;where K kr is the criticality coefficient of the mixer loading with needles;
Vк - внутренний объем контейнера, соответствующий высоте зоны вращения электромагнитного поля, см3;V to - the internal volume of the container corresponding to the height of the zone of rotation of the electromagnetic field, cm 3 ;
ρи - плотность игл, г/см3.ρ and - the density of the needles, g / cm 3 .
В другом частном варианте общий объем загружаемых в контейнер керамических порошков задают не более 90% от его свободного объема, приходящегося на зону вращения электромагнитного поля.In another particular embodiment, the total volume of ceramic powders loaded into the container is set to not more than 90% of its free volume per zone of rotation of the electromagnetic field.
В другом частном варианте используют ферромагнитные иглы, отношение длины которых к их диаметру изменяется в пределах от 8 до 14.In another particular embodiment, ferromagnetic needles are used, the ratio of the length of which to their diameter varies from 8 to 14.
В другом частном варианте отношение суммарной массы керамических порошков к массе магнитных игл задают в пределах от 0,3 до 3,0, преимущественно от 0,5 до 2,0.In another particular embodiment, the ratio of the total mass of ceramic powders to the mass of magnetic needles is set in the range from 0.3 to 3.0, preferably from 0.5 to 2.0.
В другом частном варианте частоту вращения электромагнитного поля задают в пределах 10-50 Гц.In another particular embodiment, the rotation frequency of the electromagnetic field is set in the range of 10-50 Hz.
В другом частном варианте измельчение и смешивание порошков проводят в течение 1-20 минут.In another particular embodiment, the grinding and mixing of the powders is carried out for 1-20 minutes.
В другом частном варианте измельчение и смешивание порошков проводят за несколько циклов длительностью 1-10 минут.In another particular embodiment, the grinding and mixing of the powders is carried out in several cycles lasting 1-10 minutes.
В другом частном варианте все операции стадии подготовки пресс-порошка проводят в инертной газовой атмосфере.In another particular embodiment, all operations of the stage of preparation of the press powder are carried out in an inert gas atmosphere.
Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из защитной камеры, узла загрузки в контейнер доз исходных порошков и инициирующего размол вещества, узла измельчения и смешивания порошков, который выполнен в виде индуктора с катушкой, внутрь которой введена труба из немагнитного материала для размещения герметичного контейнера из немагнитного материала с порошками и иглами из ферромагнитного материала, узла гранулирования порошка, а также системы транспортирования и позиционирования контейнера, согласно изобретению узел измельчения и смешивания порошков выполнен с вертикальным расположением осей индуктора и трубы, которая с нижнего торца снабжена заглушкой и образует фрагмент защитной камеры, защитная камера выполнена в виде контура с возможностью перемещения в нем контейнера от узла загрузки к узлу измельчения и смешивания, затем к узлу гранулирования, а затем к узлу загрузки, контур защитной камеры образован технологическими боксами для размещения узлов устройства и транспортными боксами, а система транспортирования и позиционирования контейнера снабжена элементами для его вертикального перемещения по оси трубы и для его переворота в зоне узла гранулирования смеси.The technical result provided by the claimed invention is achieved by the fact that in the known device consisting of a protective chamber, a unit for loading doses of initial powders into a container and initiating grinding of a substance, a unit for grinding and mixing powders, which is made in the form of an inductor with a coil into which a pipe is inserted of non-magnetic material for placement of a sealed container of non-magnetic material with powders and needles of ferromagnetic material, a granulation unit of the powder, as well as a transportation system and positioning the container, according to the invention, the powder grinding and mixing unit is made with a vertical arrangement of the axes of the inductor and the pipe, which is equipped with a plug from the lower end and forms a fragment of the protective chamber, the protective chamber is made in the form of a contour with the possibility of moving the container in it from the loading unit to the grinding unit and mixing, then to the granulation unit, and then to the loading unit, the circuit of the protective chamber is formed by technological boxes for placement of the device units and transport boxes, and the container transportation and positioning system is equipped with elements for its vertical movement along the axis of the pipe and for its overturn in the zone of the granulation unit of the mixture.
В частном варианте защитная камера заполнена инертной газовой атмосферой.In a particular embodiment, the protective chamber is filled with an inert gas atmosphere.
В другом частном варианте защитная камера снабжена транспортным боксом для вывода контейнера из контура.In another particular embodiment, the protective chamber is equipped with a transport box for withdrawing the container from the circuit.
В другом частном варианте корпус защитной камеры функционально совмещен с несущим каркасом конструкции установки.In another particular embodiment, the housing of the protective chamber is functionally combined with the supporting frame of the installation structure.
В другом частном варианте индуктор с катушкой размещен снаружи защитной камеры.In another particular embodiment, an inductor with a coil is placed outside the protective chamber.
Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, достигается тем, что в известном контейнере, выполненном в форме цилиндрической емкости из немагнитного материала с узлом герметизации на торце, согласно изобретению узел герметизации выполнен в форме клапана с внутренней полостью, которая отделена от цилиндрической емкости контейнера непроницаемой для ферромагнитных игл поперечной сетчатой перегородкой, причем клапан соединен с цилиндрической емкостью с помощью фланцевого соединения.The technical result provided by the claimed invention is achieved by the fact that in a known container made in the form of a cylindrical container of non-magnetic material with a sealing unit at the end, according to the invention, the sealing unit is made in the form of a valve with an internal cavity that is separated from the cylindrical container of the container impermeable to ferromagnetic needles transverse mesh partition, and the valve is connected to the cylindrical tank using a flange connection.
В частном варианте фланцевое соединение выполнено разъемным.In a particular embodiment, the flange connection is detachable.
В другом частном варианте клапан выполнен в форме шарового крана, на котором смонтирован привод механизма для его вращения.In another particular embodiment, the valve is made in the form of a ball valve on which a drive of the mechanism for its rotation is mounted.
В другом частном варианте фланцевое соединение снабжено платформой для фиксации и позиционирования контейнера.In another particular embodiment, the flange connection is provided with a platform for fixing and positioning the container.
В другом частном варианте цилиндрическая внутренняя поверхность емкости имеет галтельный переход к плоскому днищу.In another particular embodiment, the cylindrical inner surface of the container has a fillet transition to a flat bottom.
Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials
Сущность изобретения поясняется четырьмя иллюстрациями.The invention is illustrated by four illustrations.
На фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая осуществление предлагаемого способа с помощью заявляемого устройства и контейнер.Figure 1 shows a diagram illustrating the implementation of the proposed method using the inventive device and container.
На фиг.2 приведена принципиальная схема защитной камеры.Figure 2 shows a schematic diagram of a protective chamber.
На фиг.3 приведен общий вид заявляемого контейнера.Figure 3 shows a General view of the inventive container.
На фиг.4 приведены данные по размеру зерна а и распределению концентрации плутония по поверхности шлифа b для заявляемого способа, а также соответствующие данные e и d для способа - прототипа.Figure 4 shows data on grain size a and the distribution of plutonium concentration on the surface of thin section b for the proposed method, as well as the corresponding data e and d for the prototype method.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Осуществление способа и принцип действия устройства поясняется схемой, представленной на фиг.1.The implementation of the method and the principle of operation of the device is illustrated by the circuit shown in figure 1.
В узле загрузки исходные порошки 1, например порошки диоксидов урана и плутония, инициирующее размол вещество и другие добавки из дозаторов 2, поступают в рабочую зону 3 контейнера 4 через торцевую зону 5 клапана 6 и сетчатую перегородку (на фиг.1 не показана). В рабочей зоне 3 контейнера 4 постоянно содержатся ферромагнитные иглы 7. Контейнер 4 при помощи системы транспортирования и позиционирования 8 перемещают в узел измельчения и смешивания к вертикальной трубе 9, которая введена в катушку 10 вихревого электромагнитного смесителя. На нижнем торце трубы 9 установлена заглушка 11. Труба 9 в зоне своего верхнего открытого торца закреплена на стенке защитной камеры 12 и является фрагментом этой камеры. (Геометрия защитной камеры на фиг.1 показана условно, общий вид варианта геометрии камеры приведен на фиг.2). Контейнер 4 при помощи элемента 13 вертикально перемещают вниз по оси трубы 9 и фиксируют в ней так, чтобы рабочая зона 3 контейнера совпадала с рабочей зоной катушки 10 смесителя. В катушке 10 смесителя возбуждается переменное электромагнитное поле заданной частоты вращения, которое воздействует на ферромагнитные иглы 7. Иглы под воздействием переменного магнитного поля совершают сложные вращательные движения в рабочей зоне контейнера 4, измельчая и перемешивая порошковые компоненты. Затем контейнер 4 при помощи элемента 13 перемещают вверх и возвращают на транспортер системы 8, проводят охлаждение, перемещение контейнера к узлу гранулирования и переворачивают контейнер при помощи элемента 14, открывают клапан 6 и проводят выгрузку порошковой смеси 15 через сетчатую перегородку (на фиг.1 не показана) и торцевую зону 5 в приемную воронку 16 узла гранулирования 17. При этом ферромагнитные иглы 7 остаются на сетчатой перегородке в рабочей зоне 3 контейнера. Затем контейнер 4 с ферромагнитными иглами 7 возвращают к узлу загрузки для новой дозировки исходных порошков. Полученную смесь порошков подвергают гранулированию, прессованию и спеканию известными способами.In the loading unit, the initial powders 1, for example, uranium and plutonium dioxide powders, a grinding initiating substance and other additives from dispensers 2, enter the working
Общий вид варианта геометрии защитной камеры приведен на фиг.2. Камера выполнена в виде контура с возможностью перемещения в нем контейнеров по кольцевому маршруту: узел загрузки - узел измельчения и смешивания - узел гранулирования - узел загрузки. Контур защитной камеры образован технологическими боксами 18 для размещения узлов устройства и транспортных боксов 19, предназначенных для перемещения и позиционирования контейнеров в контуре Защитная камера снабжена дополнительным транспортным боксом 20 для ввода и удаления контейнеров из контура.A General view of the geometry of the protective chamber is shown in figure 2. The camera is made in the form of a contour with the possibility of moving containers in it along an annular route: loading unit - grinding and mixing unit - granulation unit - loading unit. The contour of the protective chamber is formed by
Контейнер (см. фиг.3) состоит из цилиндрической емкости 21, выполненной из немагнитного материала, например из титана, узла герметизации, выполненного в виде клапана 6, например, с шаровым сердечником 22, сердечник снабжен приводом 23 его поворота во внутренней полости 24 клапана 6. Клапан 6 выполнен из немагнитного материала, например нержавеющей стали. Клапан 6 и цилиндрическая емкость 21 соединены между собой с помощью фланцевого соединения 25а и 25b и разделены поперечной сетчатой перегородкой 26, которая непроницаема для ферромагнитных игл. Фланцевое соединение 25а и 25b может быть выполнено разъемным для замены ферромагнитных игл (на фиг.3 не показаны) или сетчатой перегородки 26. Контейнер снабжен платформой 27 для фиксации и позиционирования контейнера. Для уменьшения сопротивления вращению игл и исключения возможности образования застойных зон цилиндрическая внутренняя поверхность емкости сопрягается с ее плоским дном галтельным переходом 28.The container (see Fig. 3) consists of a
При практической реализации заявляемого способа получены эмпирические зависимости, позволяющие повысить эффективность процесса измельчения и смешивания исходных порошков. Установлено существенное влияние размера игл и массы их загрузки в контейнер на процесс измельчения и смешивания порошков. Наиболее эффективно процессы измельчения и смешивания протекают при отношении длины игл к их диаметру от 8 до 14.In the practical implementation of the proposed method, empirical dependencies have been obtained that make it possible to increase the efficiency of the process of grinding and mixing the initial powders. A significant effect of the size of the needles and the mass of their loading into the container on the process of grinding and mixing powders has been established. The grinding and mixing processes are most effective when the ratio of the length of the needles to their diameter is from 8 to 14.
Отношение массы загружаемых игл к массе исходных порошков также влияет на протекание процесса. Величину этого отношения ограничивают заданная производительность процесса смешения, натирание нежелательных примесей и масса критической загрузки рабочего контейнера иглами mкр. Значение mкр рассчитывали по формулеThe ratio of the mass of the loaded needles to the mass of the starting powders also affects the process. The magnitude of this ratio is limited by the specified productivity of the mixing process, rubbing of unwanted impurities and the mass of the critical load of the working container with needles m cr . The value of m cr was calculated by the formula
mкр=Ккр·Vк·ρи,m cr = K cr · V to · ρ and ,
где Ккр - коэффициент критичности загрузки смесителя иглами;where K kr is the criticality coefficient of the mixer loading with needles;
Vк - внутренний объем контейнера, приходящийся на высоту зоны вращения электромагнитного поля, см3;V to - the internal volume of the container, falling to the height of the zone of rotation of the electromagnetic field, cm 3 ;
ρи - плотность материала игл, г/см3.ρ and - the density of the material of the needles, g / cm 3 .
Величина Ккр определяется экспериментально для каждого типа игл и равна отношению объема контейнера, находящегося в зоне действия электромагнитного поля, к объему всех загруженных игл, при котором они прекращают движение.The value of K cr is determined experimentally for each type of needle and is equal to the ratio of the volume of the container located in the zone of influence of the electromagnetic field to the volume of all loaded needles at which they stop moving.
Экспериментально установлены условия минимального натирания железа в зависимости от загрузки магнитных игл, от времени обработки и материала игл. Рекомендовано использование ферромагнитных игл из подшипниковой стали ШХ-15 или ШХ-45 с размерами: диаметр d=0,2 см, длина l=2 см. Для таких игл коэффициент критичности загрузки Ккр=0,1. Применяли контейнер с внутренним объемом, находящимся в зоне вращения электромагнитного поля, Vк=2713 см3 (является максимальным для применявшегося смесителя АВС-150 с длиной рабочей зоны L=24 см и максимально допустимым диаметром контейнера D=12 см). Плотность материала игл ρи≈7,5 г/см3.The conditions of minimal rubbing of iron were experimentally established depending on the loading of magnetic needles, on the processing time and on the material of the needles. The use of ferromagnetic needles from bearing steel SHH-15 or SHH-45 with the following dimensions is recommended: diameter d = 0.2 cm, length l = 2 cm. For such needles, the load criticality coefficient K cr = 0.1. A container was used with an internal volume located in the zone of rotation of the electromagnetic field, V k = 2713 cm 3 (this is the maximum for the used mixer ABC-150 with a working zone length L = 24 cm and the maximum allowable diameter of the container D = 12 cm). The density of the needle material is ρ and ≈7.5 g / cm 3 .
Максимально возможное по фактору загрязнения порошков примесями значение отношения f массы игл к массе порошка равно 2. Минимально допустимое значение f определяется эффективностью измельчения и равно 0,3. Расчетное значение mкр≈1800 г. Рекомендуемый диапазон величины загрузки рабочего контейнера порошком составляет от 0,6 до 3,6 кг, причем загружать контейнер порошком можно не более чем на 90% от его свободного объема, приходящегося на зону действия электромагнитного поля.The maximum possible value for the contamination of powders with impurities is the ratio f of the mass of needles to the mass of the powder is 2. The minimum allowable value of f is determined by the grinding efficiency and is 0.3. The estimated value of m cr is ≈1800 g. The recommended range of powder loading of the working container is from 0.6 to 3.6 kg, and the container can be loaded with powder no more than 90% of its free volume per electromagnetic field.
Экспериментально установлено, что при снижении частоты вращения электромагнитного поля с 50 до 30 Гц эффективность измельчения и смешивания порошков практически не изменяется, а температура внешних стенок титанового стакана контейнера после проведения операции снижается примерно на 50°С.It was experimentally established that when the frequency of rotation of the electromagnetic field is reduced from 50 to 30 Hz, the efficiency of grinding and mixing the powders practically does not change, and the temperature of the outer walls of the titanium glass of the container after the operation decreases by about 50 ° C.
В проведенных экспериментах с радиоактивными и пирофорными порошками все операции подготовки пресс-порошка проводились в защитной камере с инертной атмосферой.In the experiments with radioactive and pyrophoric powders, all operations for preparing the press powder were carried out in a protective chamber with an inert atmosphere.
Примеры конкретного осуществления изобретенияExamples of specific embodiments of the invention
Пример 1Example 1
Получают таблетки смешанного уран-плутониевого топлива из исходных порошков диоксида урана, соответствующего ТУ 52 000-28, и диоксида плутония, соответствующего ТУ 95.2-79, а также стеарата цинка, взятых в количестве, соответственно, 95 г, 5 г и 0,2 г и общей массой исходных порошков 100,2 г. Процесс измельчения и смешивания порошков ведут в контейнере из титана с диаметром рабочей зоны 12 см и высотой 24 см с использованием игл из стали ШХ-15 диаметром 0,2 см и длиной 2 см, с использованием вихревого смесителя, имеющего длину рабочей зоны 24 см и диаметр отверстия для размещения контейнера 13 см.Get tablets of mixed uranium-plutonium fuel from the starting powders of uranium dioxide corresponding to TU 52 000-28, and plutonium dioxide corresponding to TU 95.2-79, as well as zinc stearate, taken in quantities of 95 g, 5 g and 0.2, respectively g and a total mass of the starting powders of 100.2 g. The process of grinding and mixing the powders is carried out in a container of titanium with a diameter of the working zone of 12 cm and a height of 24 cm using needles from steel ШХ-15 with a diameter of 0.2 cm and a length of 2 cm, s using a vortex mixer having a working zone length of 24 cm and a hole diameter Ya to accommodate a container of 13 cm.
Определяют критическую массу загрузки рабочего контейнера иглами mкр по формулеThe critical mass of the working container load is determined by the needles m cr using the formula
mкр=Ккр·Vк·ρи,m cr = K cr · V to · ρ and ,
где Ккр - коэффициент критичности загрузки смесителя иглами, равный 0,1;where K cr - the criticality coefficient of the mixer loading with needles, equal to 0.1;
Vк - внутренний объем контейнера, приходящийся на высоту зоны вращения электромагнитного поля, равный 2713 см3;V to - the internal volume of the container, falling to the height of the zone of rotation of the electromagnetic field, equal to 2713 cm 3 ;
ρи - плотность материала игл, равная 7,5 г/см3, и получают значение mкр, равное 2000 г.ρ and - the density of the material of the needles, equal to 7.5 g / cm 3 and get the value of m cr equal to 2000
Загружают в контейнер иглы общей массой 200 г, при этом отношение массы игл к массе порошка составит 2, а объем порошка в контейнере ~50 см3, что составляет ~1,9% от свободного объема контейнера, приходящегося на зону действия электромагнитного поля. Устанавливают на цилиндрическую емкость сетчатую перегородку из латуни с размером сита 1 мм. Устанавливают на цилиндрическую емкость с перегородкой узел герметизации в форме шарового клапана типа ДУ-120 и герметизируют фланцевое соединение контейнера. В заполненной аргоном защитной камере загружают в рабочую зону контейнера через внутреннюю полость клапана и сетчатую перегородку описанные выше дозы исходных порошков. Герметизируют контейнер и проводят измельчение и смешивание порошков в вихревом смесителе АВС-150 при частоте вращения электромагнитного поля 30 Гц за один цикл продолжительностью 4 мин. Затем контейнер охлаждают в течение 5 мин и выгружают порошковую смесь в аппарат гранулирования типа L200/30P. Полученный гранулят прессуют в сырые таблетки диаметром ~7,2 мм, высотой ~6 мм и плотностью 6,5 г/см3. Полученные таблетки спекают в аргоно-водородной среде при температуре 1750°С в течение 3 ч.The needles with a total mass of 200 g are loaded into the container, while the ratio of the mass of the needles to the mass of the powder will be 2, and the volume of the powder in the container is ~ 50 cm 3 , which is ~ 1.9% of the free volume of the container per zone of the electromagnetic field. A mesh partition made of brass with a sieve size of 1 mm is mounted on a cylindrical container. A sealing unit in the form of a ball valve of the ДУ-120 type is installed on a cylindrical container with a partition and the flange connection of the container is sealed. In the argon-filled protective chamber, the above-described doses of the starting powders are loaded into the working area of the container through the valve’s internal cavity and the mesh screen. The container is sealed and powders are ground and mixed in an ABC-150 vortex mixer at a frequency of rotation of the electromagnetic field of 30 Hz for one cycle lasting 4 minutes. The container is then cooled for 5 minutes and the powder mixture is discharged into a granulation apparatus of type L200 / 30P. The obtained granulate is pressed into raw tablets with a diameter of ~ 7.2 mm, a height of ~ 6 mm and a density of 6.5 g / cm 3 . The resulting tablets are sintered in an argon-hydrogen medium at a temperature of 1750 ° C for 3 hours
Проводят исследование полученных таблеток с помощью электронного сканирующего микроскопа и металлографическим методом. Сравнительные результаты исследования таблеток, полученных с использованием заявляемого изобретения и способа-прототипа, представлены на фиг.4. Полученные результаты показывают, что при подготовке пресс-порошка по предлагаемому способу обеспечивается гомогенная структура твердого раствора (U, Pu)O2 смешанного топлива с равномерным распределением компонентов по объему таблетки (см. данные а и b на фиг.4), и эти данные существенно выше, чем соответствующие показатели у способа прототипа (см. с и d на фиг.4). При этом обеспечивается полная растворимость таблеток такого топлива в азотной кислоте, которая имеет большое значение при проведении процессов регенерации смешанного топлива.A study of the obtained tablets is carried out using an electronic scanning microscope and a metallographic method. Comparative results of the study of tablets obtained using the claimed invention and the prototype method are presented in figure 4. The results show that when preparing the press powder according to the proposed method, a homogeneous structure of a solid solution (U, Pu) O 2 of mixed fuel is provided with a uniform distribution of components throughout the tablet volume (see data a and b in figure 4), and these data significantly higher than the corresponding figures for the prototype method (see c and d in figure 4). This ensures the complete solubility of the tablets of such fuel in nitric acid, which is of great importance in the process of regeneration of mixed fuel.
Пример 2Example 2
Получают таблетки смешанного уранового топлива скорректированного обогащения из исходных порошков диоксида обедненного урана (содержание U-235 0,24%) и диоксида высокообогащенного урана (содержание U-235 90%) марки ТУ 95.604-84, а также стеарата цинка коммерческого происхождения, взятых в количестве, соответственно, 99,95 г, 0,05 г, и 0,2 г и общей массой исходных порошков 100,2 г.Receive tablets of mixed uranium fuel adjusted enrichment from the initial powders of depleted uranium dioxide (U-235 content of 0.24%) and highly enriched uranium dioxide (content of U-235 90%) brand TU 95.604-84, as well as zinc stearate of commercial origin, taken in the amount, respectively, of 99.95 g, 0.05 g, and 0.2 g and a total mass of the starting powders of 100.2 g.
Затем проводят подготовку пресс-порошка, прессование и спекание таблеток, как это описано в примере 1.Then carry out the preparation of the press powder, pressing and sintering of the tablets, as described in example 1.
Проводят исследование полученных таблеток с помощью металлографического анализа и гамма-спектрометрическим методом. Среднее содержание изотопа U-235 в таблетках составило 0,28%, среднее квадратичное отклонение концентрации U-235 по десяти образцам составило 0,004%.A study of the obtained tablets is carried out using metallographic analysis and gamma spectrometric method. The average content of the U-235 isotope in tablets was 0.28%, the standard deviation of the concentration of U-235 in ten samples was 0.004%.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Результаты исследования таблеток, полученных с использованием заявляемого изобретения показывают, что при подготовке пресс-порошка по предлагаемому способу обеспечивается гомогенная структура смешанного топлива с равномерным распределением компонентов по объему таблетки.The results of the study of tablets obtained using the claimed invention show that when preparing the press powder according to the proposed method, a homogeneous structure of the mixed fuel is provided with a uniform distribution of components throughout the volume of the tablet.
Таким образом, использование предлагаемого способа получения гомогенного ядерного смешанного топлива на практике позволит получить существенные преимущества по сравнению с известными способами. Такими преимуществами являются: повышение гомогенности и существенное увеличение размера зерна в таблетках смешанного керамического топлива; эффективное использование активной зоны электромагнитного смесителя, которая может быть загружена до 90% ее объема порошком и иглами; сокращение длительности измельчения и смешивания исходных порошков за счет интенсификации процессов в рабочей зоне вертикально расположенного контейнера; простота создания на базе предлагаемой технологии автоматизированного высокопроизводительного устройства производства смешанного керамического топлива; простота обеспечения ядерной безопасности технологических процессов.Thus, the use of the proposed method for producing a homogeneous nuclear mixed fuel in practice will provide significant advantages compared with known methods. Such advantages are: increased homogeneity and a significant increase in grain size in tablets of mixed ceramic fuel; efficient use of the active zone of the electromagnetic mixer, which can be loaded up to 90% of its volume with powder and needles; reducing the duration of grinding and mixing of the starting powders due to the intensification of processes in the working area of a vertically located container; ease of creation on the basis of the proposed technology of an automated high-performance device for the production of mixed ceramic fuel; simplicity of nuclear safety of technological processes.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136620/06A RU2262756C2 (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136620/06A RU2262756C2 (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003136620A RU2003136620A (en) | 2005-05-20 |
| RU2262756C2 true RU2262756C2 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35820378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003136620/06A RU2262756C2 (en) | 2003-09-29 | 2003-09-29 | Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262756C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537013C2 (en) * | 2012-12-07 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Fuel composition for water-cooled thermal-neutron reactors |
| RU180083U1 (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | CONTAINER LOADING BOXES OF MIXED NUCLEAR FUEL COMPONENTS |
| RU2670979C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-10-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Installation of vortex milling of mixed nuclear fuel |
| RU188115U1 (en) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | INSTALLING VORTEX MILLING MIXED NUCLEAR FUEL WITH A SHAKING BOX |
| RU2683796C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-04-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Box of unloading mixed nuclear fuel from container |
| RU2701542C1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of pelletised fuel production for nuclear reactors fuel elements |
| RU207044U1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-10-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | VORTEX MILLING DEVICE WITH A HORIZONTAL CONTAINER POSITION IN THE MIXER |
| RU2772886C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-05-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of producing pelletized uranium-plutonium fuel for fuel elements of nuclear reactors |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025746A1 (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | PROCESS FOR PRODUCING (U, Pu)O2 MIXED OXIDE PELLETS |
| WO1997006535A1 (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | British Nuclear Fuels Plc | Nuclear fuel pellets |
| WO1998008227A1 (en) * | 1996-08-19 | 1998-02-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for sintering pellets of nuclear fuel |
| RU2122247C1 (en) * | 1997-06-10 | 1998-11-20 | Государственный научный центр Российской Федерации "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара" | Method for producing homogeneous nuclear fuel from mixture of uranium and plutonium dioxides |
| RU2158030C2 (en) * | 1998-11-18 | 2000-10-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and apparatus for fabrication of tabletted fuel for heat- generating elements |
-
2003
- 2003-09-29 RU RU2003136620/06A patent/RU2262756C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025746A1 (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | PROCESS FOR PRODUCING (U, Pu)O2 MIXED OXIDE PELLETS |
| WO1997006535A1 (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | British Nuclear Fuels Plc | Nuclear fuel pellets |
| WO1998008227A1 (en) * | 1996-08-19 | 1998-02-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for sintering pellets of nuclear fuel |
| RU2122247C1 (en) * | 1997-06-10 | 1998-11-20 | Государственный научный центр Российской Федерации "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара" | Method for producing homogeneous nuclear fuel from mixture of uranium and plutonium dioxides |
| RU2158030C2 (en) * | 1998-11-18 | 2000-10-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and apparatus for fabrication of tabletted fuel for heat- generating elements |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537013C2 (en) * | 2012-12-07 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" | Fuel composition for water-cooled thermal-neutron reactors |
| RU180083U1 (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | CONTAINER LOADING BOXES OF MIXED NUCLEAR FUEL COMPONENTS |
| RU2670979C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-10-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Installation of vortex milling of mixed nuclear fuel |
| RU2670979C9 (en) * | 2018-01-17 | 2018-11-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Installation of vortex milling of mixed nuclear fuel |
| RU2683796C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-04-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Box of unloading mixed nuclear fuel from container |
| RU188115U1 (en) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | INSTALLING VORTEX MILLING MIXED NUCLEAR FUEL WITH A SHAKING BOX |
| RU2701542C1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of pelletised fuel production for nuclear reactors fuel elements |
| RU207044U1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-10-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | VORTEX MILLING DEVICE WITH A HORIZONTAL CONTAINER POSITION IN THE MIXER |
| RU2772886C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-05-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Method of producing pelletized uranium-plutonium fuel for fuel elements of nuclear reactors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003136620A (en) | 2005-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102173600B1 (en) | Methods of fabricating metallic fuel from surplus plutonium | |
| US20120228788A1 (en) | Method for preparing a porous nuclear fuel based on at least one minor actinide | |
| EP1681681B1 (en) | Method for producing ceramic nuclear fuel tablets, device and container for carrying out said method | |
| RU2262756C2 (en) | Method for fabrication of the pellets of ceramic nuclear fuel, device for its realization and container | |
| RU2009101019A (en) | DEVICES AND METHODS FOR PREVENTING CRITICITY IN THE PRODUCTION OF NUCLEAR FUEL | |
| RU2335815C2 (en) | Method of obtaining nuclear fuel pellets | |
| Yoshimochi et al. | Fabrication technology for MOX fuel containing AmO2 by an in-cell remote process | |
| RU2122247C1 (en) | Method for producing homogeneous nuclear fuel from mixture of uranium and plutonium dioxides | |
| US3324540A (en) | Method for making porous target pellets for a nuclear reactor | |
| US3778348A (en) | Nuclear fuel element with axially aligned fuel pellets and fuel microspheres therein | |
| US3683975A (en) | Method of vibratory loading nuclear fuel elements | |
| Lahr | Fabrication, properties, and irradiation behavior of U/Pu particle fuel for light water reactors | |
| RU2183035C2 (en) | Method for producing homogeneous nuclear fuel | |
| JPH0213888A (en) | Controller for nuclear reactor capsulated with neutron absorbing substance | |
| JP4863313B2 (en) | Method for producing nuclear fuel pellet for fast breeder reactor in fast breeder reactor cycle | |
| RU221159U1 (en) | INSTALLATION FOR TECHNOLOGICAL PREPARATION OF POWDERS FOR THE PRODUCTION OF URANIUM-PLUTONIUM FUEL FOR FUEL ELEMENTS OF NUCLEAR REACTORS | |
| JPS59173123A (en) | Packing and mixing apparatus of powder | |
| JP4863314B2 (en) | Method for producing nuclear fuel pellets for fast breeder reactors by rolling granulation | |
| JP2010190720A (en) | Method for nuclear fuel pellet for fast breeder reactors by kneading pelletization | |
| JP4863315B2 (en) | Method for producing nuclear fuel pellet for fast breeder reactor | |
| RU207044U1 (en) | VORTEX MILLING DEVICE WITH A HORIZONTAL CONTAINER POSITION IN THE MIXER | |
| Oversby et al. | Comparison of ceramic waste forms produced by hot uniaxial pressing and by cold pressing and sintering | |
| JPS6261539B2 (en) | ||
| Krishnan et al. | Sol–gel development activities at IGCAR, Kalpakkam | |
| RU2424588C1 (en) | Fuel pellet of fuel element |