RU2803192C1 - Horizontal pusher plant for sintering uranium-plutonium fuel pellets - Google Patents
Horizontal pusher plant for sintering uranium-plutonium fuel pellets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803192C1 RU2803192C1 RU2022126356A RU2022126356A RU2803192C1 RU 2803192 C1 RU2803192 C1 RU 2803192C1 RU 2022126356 A RU2022126356 A RU 2022126356A RU 2022126356 A RU2022126356 A RU 2022126356A RU 2803192 C1 RU2803192 C1 RU 2803192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- fuel pellets
- muffles
- pellets
- furnaces
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к технологическому нестандартизированному оборудованию линии изготовления таблеток уран-плутониевого топлива (СНУП и МОКС-топлива) и может быть использована в составе комплекса автоматизированного и роботизированного производства (ПЭК), обеспечивающего изготовление ТВС стартовой загрузки реакторов БН-1200 и БР-1200.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to technological non-standardized equipment for the production line of uranium-plutonium fuel pellets (SNUP and MOX fuel) and can be used as part of an automated and robotic production complex (PEC), which ensures the production of fuel assemblies for the starting load of BN-reactors 1200 and BR-1200.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
Процесс изготовления таблеток ядерного топлива заключается в формировании порошков уран-плутониевых оксидов или нитридов в сырые таблетки, которые затем спекаются до необходимой плотности. К спеченным таблеткам предъявляются довольно жесткие требования по плотности, микроструктуре, термической стабильности и другим параметрам, которые обеспечиваются соответствующими технологическими процессами на специальном технологическом оборудовании, преимущественно в виде газонаполненных многокамерных печей резистивного нагрева.The process of making nuclear fuel pellets involves forming uranium-plutonium oxide or nitride powders into raw pellets, which are then sintered to the required density. Sintered tablets are subject to fairly stringent requirements for density, microstructure, thermal stability and other parameters, which are ensured by appropriate technological processes using special technological equipment, mainly in the form of gas-filled multi-chamber resistive heating furnaces.
Известна установка спекания таблеток СНУП-топлива, включающая толкательную печь спекания и цепочку герметичных боксов, в которых размещено оборудование для взвешивания продукта, смены газовой среды, перемещения лодочек с таблетками, очистки газов и выполнения других технологических операций.A known installation for sintering SNUP fuel tablets includes a pusher sintering furnace and a chain of sealed boxes that house equipment for weighing the product, changing the gas environment, moving boats with pellets, purifying gases and performing other technological operations.
(В. Смирнов, «Наш коллектив способен решать большие и сложные задачи» https://www.atomic-energy.ru/interviews/2019/12/13/100034)(V. Smirnov, “Our team is capable of solving large and complex problems” https://www.atomic-energy.ru/interviews/2019/12/13/100034)
Известен способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов (RU 2256245 С2, опубл. 10.07.2005, бюл. 32), реализованный с помощью тоннельной печи спекания таблеток, оборудованной секциями нагревания, спекания в восстановительной среде водорода и охлаждения с помощью продвижения лодочек с прессованными "сырыми" таблетками через секции печи путем постепенной подготовки таблеток для последующей термообработки. Для этого секцию нагревания для удаления связующих компонентов (стеарата цинка) образуют из трех изолированных тепловыми барьерами зон с температурой постепенного нагрева таблеток, дополнительно образуют секцию предварительного нагрева с окончательным удалением связующего из двух изолированных тепловыми барьерами зон с более высокой температурой нагрева таблеток, секцию спекания таблеток образуют из трех высокотемпературных изолированных тепловыми барьерами зон с температурой, обеспечивающей спекания таблеток, а в последней зоне охлаждают таблетки посредством падения температуры.There is a known method for producing pelletized fuel for fuel elements (RU 2256245 C2, published July 10, 2005, Bulletin 32), implemented using a tunnel pellet sintering furnace equipped with sections for heating, sintering in a reducing hydrogen environment and cooling by advancing boats with pressed " raw" tablets through oven sections by gradually preparing the tablets for subsequent heat treatment. To do this, a heating section for removing binder components (zinc stearate) is formed from three zones isolated by thermal barriers with a temperature of gradual heating of the tablets, a pre-heating section is additionally formed with the final removal of the binder from two zones isolated by thermal barriers with a higher heating temperature of the tablets, and a tablet sintering section are formed from three high-temperature zones isolated by thermal barriers with a temperature that ensures sintering of the tablets, and in the last zone the tablets are cooled by dropping the temperature.
Известное техническое решение печи спекания по изобретению RU 2256245 С2 можно принять за наиболее близкий аналог (прототип) по наибольшему количеству одинаковых с заявляемым изобретением существенных признаков.The known technical solution of the sintering furnace according to the invention RU 2256245 C2 can be taken as the closest analogue (prototype) in terms of the largest number of essential features identical to the claimed invention.
Основной недостаток известной печи обусловлен применяемой технологией изготовления таблеток и заключается в следующем. Несмотря на постепенный нагрев таблеток с целью однозначного удаления связующего, спекание таблеток зачастую начинается задолго до достижения максимальной температуры. При этом в первую очередь происходит спекание и уплотнение поверхностных слоев таблетки. Уплотненный спеченный поверхностный слой таблетки затрудняет выход газообразных продуктов, в основном СО2, в том числе углерода, содержащегося в стеарате цинка и углерода, введенного со связующим в оксид урана, что и приводит к растрескиванию или распуханию таблеток.The main disadvantage of the known furnace is due to the technology used for manufacturing tablets and is as follows. Despite the gradual heating of the tablets to ensure clear removal of the binder, sintering of the tablets often begins long before the maximum temperature is reached. In this case, first of all, sintering and compaction of the surface layers of the tablet occurs. The compacted sintered surface layer of the tablet makes it difficult for gaseous products, mainly CO 2 , to escape, including carbon contained in zinc stearate and carbon introduced with the binder into uranium oxide, which leads to cracking or swelling of the tablets.
Во избежание этого необходимо процесс нагрева производить очень медленно, в течение 4-5 часов, выдерживать таблетки в высокотемпературной зоне до 6 часов, а продолжительность полного удаления цинка до остаточного доводить до 14 часов. При этом весь цикл производства таблеток от загрузки в печь до выгрузки из печи займет 30-35 часов, что удлиняет технологических процесс, а в целом снижает его производительность.To avoid this, it is necessary to carry out the heating process very slowly, over 4-5 hours, keep the tablets in a high-temperature zone for up to 6 hours, and increase the duration of complete removal of zinc to residual zinc to 14 hours. Moreover, the entire tablet production cycle from loading into the oven to unloading from the oven will take 30-35 hours, which lengthens the technological process and generally reduces its productivity.
Сократить процесс изготовления таблеток можно, использовав другую технологию. Для этого нужно удаление связующего осуществлять в отдельной печи, а спекать таблетки в другой печи, осуществляя процесс удаления связующего и процесс спекания перемещением лодочек с таблетками по направляющим общего муфеля, расположенного в центре печей.The tablet manufacturing process can be shortened by using another technology. To do this, it is necessary to remove the binder in a separate furnace, and sinter the tablets in another furnace, carrying out the process of removing the binder and the sintering process by moving boats with tablets along the guides of a common muffle located in the center of the furnaces.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Задачей заявленного изобретения является создание новой горизонтальной толкательной установки для высокотемпературных термических процессов термообработки и спекания подготовленного полуфабриката уран-плутониевого ядерного топлива, обеспечивающей двухстадийный процесс термической обработки в температурных зонах с различными газовыми средами.The objective of the claimed invention is to create a new horizontal pusher installation for high-temperature thermal processes of heat treatment and sintering of prepared semi-finished uranium-plutonium nuclear fuel, providing a two-stage heat treatment process in temperature zones with different gas environments.
Техническим результатом является повышение качества спеченных топливных таблеток.The technical result is to improve the quality of sintered fuel pellets.
Поставленная задача может быть реализована, а ее технический результат может быть достигнут посредством конкретного технического решения изобретения, заключающегося в том, что:The task set can be implemented, and its technical result can be achieved through a specific technical solution of the invention, which consists in the following:
- горизонтальная толкательная установка спекания таблеток уран-плутониевого топлива, содержит совместно расположенные в горизонтальной плоскости печи резистивного нагрева удаления связки и спекания таблеток, разделенные газовым барьером;- a horizontal pusher installation for sintering uranium-plutonium fuel pellets, contains resistive heating furnaces for removing the binder and sintering the pellets, located together in a horizontal plane, separated by a gas barrier;
- печи включают модули загрузки и выгрузки транспортных контейнеров с лодочками, загруженными топливными таблетками, проходные муфели, расположенные по центру внутреннего пространства обеих печей и холодильник;- the furnaces include modules for loading and unloading transport containers with boats loaded with fuel pellets, pass-through muffles located in the center of the internal space of both furnaces and a refrigerator;
- муфели печей удаления связки и спекания установлены соосно друг другу и сочленены в единое целое, а транспортные контейнеры лодочек выполнены в виде поддона на роликах, перемещаемых по муфелям и установленных между кронштейнами в отверстиях овальной формы с гарантированным зазором;- the muffles of the debinding and sintering furnaces are installed coaxially to each other and articulated into a single whole, and the transport containers of the boats are made in the form of a pallet on rollers, moved along the muffles and installed between the brackets in oval-shaped holes with a guaranteed gap;
- поддон и кронштейны связаны между собой крепежными элементами, например, винтами, с возможностью образования гарантированного зазора между днищем и лодочкой.- the pallet and brackets are connected to each other by fastening elements, for example, screws, with the possibility of forming a guaranteed gap between the bottom and the boat.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного изобретения в сравнении с ее аналогами свидетельствует, что из известного уровня техники на дату подачи заявки не известно и не следует явным образом для «среднего специалиста» в данной области техники устройство того же назначения, что и заявленное изобретение, в котором бы применялась вся совокупность приведенных в независимом пункте формулы и раскрытых в описании существенных признаков.A comparative analysis of the essential features of the claimed invention in comparison with its analogues indicates that from the known level of technology on the date of filing the application it is not known and does not clearly follow for the “average specialist” in this field of technology a device for the same purpose as the claimed invention, in which the entire set of essential features given in the independent claim and disclosed in the description would be applied.
При этом предложенная совокупность существенных признаков не является очевидной и обеспечивает возникновение у заявленного изобретения новых свойств, позволяющих реализовать поставленную задачу, что означает ее соответствие критерию «новизна».At the same time, the proposed set of essential features is not obvious and ensures that the claimed invention acquires new properties that make it possible to implement the task, which means that it meets the “novelty” criterion.
В целом конструкция заявленного изобретения технологична в изготовлении, поэтому ее производство не представляет технических трудностей, что свидетельствует о соответствии изобретения также и критерию «промышленная применимость».In general, the design of the claimed invention is technologically advanced, so its production does not present any technical difficulties, which indicates that the invention also meets the “industrial applicability” criterion.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 показан общий вид установки спекания;In fig. Figure 1 shows a general view of the sintering installation;
На фиг. 2 показан модуль загрузки;In fig. 2 shows the loading module;
На фиг. 3 показан общий вид печи удаления связки;In fig. Figure 3 shows a general view of the deligament removal oven;
На фиг. 4 показана печь удаления связки в разрезе;In fig. Figure 4 shows a sectional view of the ligament removal oven;
На фиг. 5 показана печь спекания в разрезе;In fig. Figure 5 shows a sectional view of the sintering furnace;
На фиг. 6 показан транспортный контейнер с лодочкой.In fig. Figure 6 shows a shipping container with a boat.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Далее со ссылками на сопроводительные рисунки описан предпочтительный вариант реализации предполагаемого изобретения.A preferred embodiment of the proposed invention is described below with reference to the accompanying drawings.
Как видно из фиг. 1 предлагаемое изобретение горизонтальной толкательной установки спекания таблеток уран-плутониевого топлива включает в себя модуль загрузки 1, печь удаления связки 2 (здесь и далее термин «удаление связки» эквивалентен термину «удаление связующего») газовый барьер 3, печь спекания таблеток 4, холодильник 5, модуль выгрузки 6.As can be seen from Fig. 1, the proposed invention of a horizontal pusher installation for sintering uranium-plutonium fuel pellets includes a
На фиг. 2 показан модуль загрузки 1. Модуль включает камеру загрузки 9, камеру 10 подачи в муфель печи удаления связки 2, линейные приводы перемещения 11, манипулятора 12 и выходного шлюза 13 с фланцем и быстроразъемными зажимами для соединения с муфелем печи удаления связки. Линейные приводы 11 и манипулятор 12 имеют фланцы, позволяющие в конечном положении перекрывать пространство между камерами 9, 10 и выходным патрубком, герметизируя внутренние полости друг от друга.In fig. Figure 2 shows a
На фиг. 3 показан общий вид печи удаления связки 2. Печь включает камеру нагрева 14, с крышкой 15 и муфелем 20. На крышке 15 на фланцевых патрубках установлены нагреватели 17, зафиксированные зажимами 16. Нагреватели 17 через токовводы 18 подключаются к электрической сети. Термоэлектрические преобразователи 19 служат для измерения температуры в печи и управления нагревателями 17. Муфель 20 служит для транспортировки контейнера 21 с лодочкой, загруженной таблетками.In fig. Figure 3 shows a general view of the
На фиг. 4 показана печь удаления связки 2 из спекаемого продукта в разрезе. Печь снабжена теплоизоляцией 23 из высокотемпературных плит, с перегородкой 24, образующей две тепловые зоны: предварительного нагрева и зона нагрева и выдержки до температуры удаления связки. Муфель 20 имеет патрубок 22 для удаления продуктов связки.In fig. Figure 4 shows a cross-section of the furnace for removing the
На фиг. 5 показана печь спекания 4 в разрезе. Секция включает корпус 32 с теплоизоляцией 30 и системой водяного охлаждения 31, изолированной с двух сторон крышками 26. Крышки 26 крепятся к корпусу быстросъемными зажимами 33. Внутри корпуса 32 находится проходной муфель 25 с вытяжным патрубком 29, по которому удаляются газы продукта переработки. Печь спекания 4 содержит нагреватели 27, прифланцованные к корпусу 32. Токовводы 28 нагревателей 27 подключены к системе водяного охлаждения 31.In fig. Figure 5 shows a cross-section of the sintering furnace 4. The section includes a
На фиг. 6 показан транспортный контейнер 21 с лодочкой 35. Транспортный контейнер 21 включает поддон 36, установленный на кронштейнах 37 и прикрепленный к ним винтами 41. Между кронштейнами 37 установлены ролики 40, позволяющие транспортному контейнеру 21 перемещаться по муфелям 20 и 25 печей удаления связки 2 и спекания 4. Кронштейны 37 имеют отверстия 38 и выступы 39. Выступы 39 и ролики 40 повторяют частично форму муфелей 20 и 25 в которых они перемещаются. Отверстия 38 в кронштейнах 37 выполнены овальными с гарантированным зазором по отношению к осям роликов 40.In fig. 6 shows a
Транспортный контейнер 21 с лодочкой 35 из внешнего транспортного коридора попадает в загрузочное устройство, в котором при помощи линейных приводов 11 и манипулятора 12 попадает в муфель 20 печи удаления связки 2, а далее через газовый барьер 3 в печь спекания и через холодильник 5 на выход в модуль выгрузки 6.The
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803192C1 true RU2803192C1 (en) | 2023-09-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4655978A (en) * | 1983-03-24 | 1987-04-07 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Method and tunnel furnace for sintering blanks |
| 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 |
| RU2181221C2 (en) * | 2000-01-31 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and sintering cradle for manufacturing sintered pellets |
| RU2256245C2 (en) * | 2003-05-21 | 2005-07-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Pelletized fuel manufacturing method for fuel elements |
| RU2256246C2 (en) * | 2003-05-21 | 2005-07-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Pelletized fuel production line for fuel elements |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4655978A (en) * | 1983-03-24 | 1987-04-07 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Method and tunnel furnace for sintering blanks |
| 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 |
| RU2181221C2 (en) * | 2000-01-31 | 2002-04-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method and sintering cradle for manufacturing sintered pellets |
| RU2256245C2 (en) * | 2003-05-21 | 2005-07-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Pelletized fuel manufacturing method for fuel elements |
| RU2256246C2 (en) * | 2003-05-21 | 2005-07-10 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Pelletized fuel production line for fuel elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6474785B2 (en) | Process and apparatus for thermochemically strengthening a workpiece | |
| US4017673A (en) | Method and apparatus for graphitization of carbon materials | |
| CN201593912U (en) | Trolley Type High Temperature Nitriding Furnace | |
| DE102008022784A1 (en) | Apparatus and method for annealing objects in a processing chamber | |
| US4050880A (en) | Method and apparatus of baking carbonaceous molding | |
| US4790750A (en) | Automated flexible installation for a rapid thermochemical treatment | |
| CN103712440A (en) | Tunnel-type ultra-high-temperature electric furnace for continuous production under oxidizing atmosphere and operation method thereof | |
| JP6078000B2 (en) | Cooling system | |
| RU2803192C1 (en) | Horizontal pusher plant for sintering uranium-plutonium fuel pellets | |
| KR20210055221A (en) | Furnace equipment exclusively using hydride gas | |
| JP7161638B1 (en) | muffle furnace | |
| RU2797576C1 (en) | Pellet sintering plant containing a transport channel | |
| US3708157A (en) | Continuous sintering furnace | |
| JP2015230152A (en) | Far-infrared heating furnace of steel sheet for hot press | |
| JP6184718B2 (en) | Heat treatment furnace | |
| EP3911905B1 (en) | A pit type furnace for vacuum carburization of workpieces | |
| CN117464006B (en) | Multi-zone control vacuum sintering furnace and temperature field and atmosphere field control method thereof | |
| JP7361169B2 (en) | Continuous heating furnace | |
| JP2022042560A (en) | Heat treatment furnace and method for producing inorganic material using heat treatment furnace | |
| JP2021172548A (en) | Aluminum nitride vertical combustion synthesizer | |
| JP2015229797A (en) | Far infrared ray type multi-stage type heating furnace for steel plate for hot pressing | |
| CN118434517A (en) | Systems for isothermal forging | |
| CN206019285U (en) | A kind of totally-enclosed gas shield step temperature heating furnace | |
| CN107243632B (en) | A kind of the cold seal formula degreasing flue and degreasing method of real-time temperature control | |
| CN111561577A (en) | High-temperature gate valve maintained on line |