×
29.05.2019
219.017.65ef

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАБЛЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к атомной промышленности, в частности используется в ядерной технике при изготовлении таблетированного топлива из диоксида урана для тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает смешение порошка диоксида урана с пластификатором, прессование таблеток из полученной шихты, их спекание, шлифование и сушку. Диоксид урана получают пирогидролизом гексафторида урана, а в качестве пластификатора используют легкоплавкие полимерные соединения. После смешения порошка диоксида урана с пластификатором шихту нагревают до температуры плавления пластификатора. В качестве пластификатора применяют полиэтиленгликоль в количестве до 3 мас.%. Изобретение позволяет уменьшить энергетические затраты, повысить ядерную и радиационную безопасность, а также повысить производительность и выход годных топливных таблеток. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности используется в ядерной технике при изготовлении таблетированного топлива из диоксида урана для тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов.

Известен способ изготовления таблетированного топлива, который включает подготовку шихты к прессованию, смешение порошка диоксида урана с раствором поливинилового спирта (Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. / Под ред. Ф.Г.Решетникова. М.: Энергоатомиздат, 1995 г. Книга 1, стр.95).

К недостаткам можно отнести дополнительную энергоемкую стадию удаления воды, снижение ядерной безопасности и производительности.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является способ-прототип (патент RU №2158030, G21C 3/62, G21C 21/10, 20.10.2000) изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, в котором порошок диоксида урана UO2, полученный методом мокрого превращения с восстановлением из диураната аммония (АДУ-процессом) без операций уплотнения, смешивают с сухим связующим - стеаратом цинка в среде инертного газа и оксидом урана U3O8, полученным из брака таблеток после термического окисления воздухом, прессуют в матрице со стеаратом цинка [Zn(C17H35COO)2], спекают в восстановительной среде, шлифуют мокрым методом, сушат и отбраковывают бракованные таблетки.

Недостатком способа-прототипа является использование порошка диоксида урана UO2, полученного методом мокрого превращения с восстановлением из диураната аммония, так как при его получении неизбежно образуются сточные воды, содержащие уран, что ухудшает экологию. Постадийное добавление пластификатора повышает трудоемкость процесса.

Технической задачей изобретения является уменьшение энергетических затрат, повышение ядерной и радиационной безопасности в технологическом процессе изготовления таблетированного топлива из диоксида урана, а также повышение производительности и выхода годных топливных таблеток.

Задача решается благодаря тому, что в способе изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов, включающем смешение порошка диоксида урана с пластификатором, прессование таблеток из полученной шихты, их спекание, шлифование и сушку, согласно формуле изобретения диоксид урана получают пирогидролизом гексафторида урана, в качестве пластификатора используют легкоплавкие полимерные соединения, после смешения порошка диоксида урана с пластификатором шихту нагревают до температуры плавления пластификатора.

Задача также решается благодаря тому, что в качестве пластификатора применяют полиэтиленгликоль в количестве до 3 мас.%.

Технология получения порошка диоксида урана пирогидролизом гексафторида урана дешевле и более экологична по сравнению с технологией получения диоксида урана восстановлением из диураната аммония (АДУ-процессом). Однако порошок диоксида урана, полученный пирогидролизом гексафторида урана, характеризуется отсутствием текучести, низкой насыпной массой и плохой формуемостью, поэтому требуется подготовка пресс-порошка для придания технологических свойств. Введение легкоплавкого полимерного пластификатора с последующим нагревом шихты диоксида урана приводит к образованию пленки пластификатора на поверхности частиц порошка. Нанесенная таким образом пленка пластификатора снижает трение между частицами и приводит к появлению текучести и повышению насыпной массы. Введение полиэтиленгликоля более 3 мас.% приводит к повышению открытой пористости спеченных таблеток.

В процессе прессования таблеток из шихты, полученной по предлагаемому способу, за счет тепла, выделяющегося при внутреннем трении частиц между собой, образуется жидкая прослойка пластификатора, повышающая скольжение частиц. Это позволяет увеличить степень формуемости порошка диоксида урана в таблетке. При снятии нагрузки прессования пластификатор затвердевает, образуя прочный каркас между частицами, повышая механическую прочность и, соответственно, выход годных таблеток.

Способ осуществляется следующим образом.

Порошок диоксида урана, полученный пирогидролизом гексафторида урана, смешивают с порошком полиэтиленгликоля в количестве 3 мас.% с последующим нагреванием до 70°С. Полученную шихту после остывания направляют на прессование таблеток с последующим их спеканием в газообразной восстановительной среде, шлифование и сушку.

Пример осуществления способа

Порошок диоксида урана, полученный пирогидролизом гексафторида урана, имеет следующие свойства:

- насыпная плотность: около 1 г/см3;

- удельная поверхность: около 2,1 м2/г;

- порошок не вытекает из расходомера с диаметром 10 мм.

С использованием этого порошка приготавливают шихту с совместным смешением 97 частей по массе порошка UO2 и 3 частей по массе полиэтиленгликоля, нагревают до температуры 70°С.

Операцию приготовления шихты из порошка UO2 осуществляют в одну стадию прямым смешением.

Получают порошок со следующими свойствами:

- насыпная плотность: 2,3 г/см3;

- порошок массой 100 г вытекает из расходомера с диаметром 10 мм за 4 с.

Таким образом, получают шихту, имеющую свойства, необходимые для прессования топливных таблеток.

Прессование осуществляют на роторном прессе с производительностью около 110 табл./мин. При усилии прессования 2 т/см2 достигается плотность таблеток, равная 5,5 г/см3.

Прочность таблеток оценивают по методике, заключающейся в том, что таблетку помещают между двумя параллельными пластинами и измеряют силу, необходимую для ее разрушения. Таким образом, прочность таблеток составляет по торцу 35 кгс/см2.

Далее таблетки спекают в водородной печи с нарастанием температуры до 1750°С в течение 45 часов. При этом плотность спеченных таблеток составляет 97,6% от теоретической, а открытая пористость менее 0,3%.

После проведения стадий шлифования и сушки таблеток проводят их разбраковку. Таким образом, выход годных таблеток составил 90%.

В таблице приведены сравнительные технологические характеристики шихты и полученного из нее таблетированного топлива.

Для сравнения способов изготовления таблетированного топлива было изготовлено три партии.

Партия 1. В исходный порошок диоксида урана ввели 7% водного раствора ПВС с концентрацией 70 г/л. Полученную шихту сушили до влажности 0,6%.

Партия 2. Исходный порошок смешивали с 1% стеаратом цинка.

Партия 3. Порошок диоксида урана смешивали с порошком полиэтиленгликоля в количестве 3 мас.% с последующим нагреванием до 70°С.

Определялись следующие технологические свойства шихты: насыпной вес и текучесть по стандартным методикам. Прессование всех партий осуществляли при усилии 2 т/см2 на роторном гидравлическом прессе. Проводили исследование полученных таблеток с определением прочности и плотности, указанными в таблице. Далее таблетки трех партий спекали с нарастанием температуры до 1750°С в течение 45 часов.

Значения, полученные в ходе эксперимента, представлены в таблице.

Таблица
ПараметрыПартия 1 (с поливиниловым спиртом)Партия 2 (со стеаратом цинка)Партия 3 (с полиэтиленгликолем)
Текучесть, с4не течет4
Насыпная плотность, г/см32,311,922,3
Усилие прессования топливных таблеток, т/см2222
Плотность прессованных таблеток, г/см35,435,015,55
Прочность по торцу, кгс/см229,4910,8735,00
Плотность спеченных таблеток, г/см310,5510,4310,70
Открытая пористость спеченных таблеток, %<0,30,4<0,3
Выход годной продукции, %72,444,290,0

1.Способизготовлениятаблетированноготопливадлятепловыделяющихэлементов,включающийсмешениепорошкадиоксидауранаспластификатором,прессованиетаблетокизполученнойшихты,ихспекание,шлифованиеисушку,отличающийсятем,чтодиоксидуранаполучаютпирогидролизомгексафторидаурана,вкачествепластификатораиспользуютлегкоплавкиеполимерныесоединения,послесмешенияпорошкадиоксидауранаспластификаторомшихтунагреваютдотемпературыплавленияпластификатора.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествепластификатораприменяютполиэтиленгликоль.23.Способпоп.1,отличающийсятем,чтопластификаторберутвколичестведо3мас.%.3
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 109.
27.04.2013
№216.012.3981

Цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения низкооктановых бензиновых фракций в высокооктановый бензин без и в присутствии водорода

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке низкооктановых бензиновых фракций различного происхождения в высокооктановый бензин. Описан цеолитсодержащий катализатор для превращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480282
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.39a1

Устройство для герметизации оболочек тепловыделяющих элементов контактно-стыковой сваркой с помощью заглушек

Устройство для герметизации оболочек тепловыделяющих элементов контактно-стыковой сваркой с помощью заглушек может применяться для герметизации тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов. Неразъемный в процессе работы корпус герметичной сварочной камеры устройства имеет сквозной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480314
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3cf2

Штамп-автомат для формовки выступов в трубчатой детали

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в штамповой оснастке для формовки выступов в трубчатых деталях. Выступы формуют составным пуансоном в виде группы внутренних кулачков по форме наружных выступов детали по составной матрице в виде группы подвижных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481169
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.4584

Способ контроля топливного столба тепловыделяющего элемента ядерного реактора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение при изготовлении стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов) с таблетированным керамическим ядерным топливом. Твэл протягивают линейно через блоки детектирования с постоянной скоростью, регистрируют собственное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483373
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.02.2019
№219.016.bd1a

Способ получения силана

Изобретение относится к технологии получения силана из природных кварцитов для изготовления особо чистого полупроводникового кремния, используемого в силовой электронике. Силан получают взаимодействием кремнийсодержащих соединений природного происхождения с гидридом лития. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002245299
Дата охранного документа: 27.01.2005
01.03.2019
№219.016.d171

Способ изготовления таблетированного топлива из диоксида урана и оборудование для его осуществления

Использование: для получения спеченных таблеток из диоксида урана для ядерных реакторов. Сущность изобретения: в процессе получения порошка диоксида урана проводят непрерывное двухстадийное осаждение полиураната аммония из азотнокислого раствора уранилнитрата с поддержанием pH от 6,6 до 7,2 на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158971
Дата охранного документа: 10.11.2000
20.03.2019
№219.016.e3d2

Способ изготовления тепловыделяющей сборки ядерного реактора

Изобретение относится к атомной энергетике. Способ изготовления тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора включает предварительное изготовление пучка тепловыделяющих элементов, гексагональных дистанционирующих решеток (ГДР) из циркониевого сплава, центральной трубы и направляющих каналов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287866
Дата охранного документа: 20.11.2006
20.03.2019
№219.016.e4e9

Автоматическая линия изготовления тепловыделяющих элементов

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов. Технический результат: автоматизация контроля и разбраковки снаряженных оболочек по весу топливного столба, исключение при этом колебаний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02216801
Дата охранного документа: 20.11.2003
20.03.2019
№219.016.e4f7

Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях изготовления таблетированного топлива из диоксида урана. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает подготовку пресс-порошка диоксида урана UO, обогащенного ураном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02210821
Дата охранного документа: 20.08.2003
20.03.2019
№219.016.e586

Установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком. Установка содержит гидравлический пресс с системой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002319588
Дата охранного документа: 20.03.2008
Показаны записи 1-10 из 14.
27.04.2013
№216.012.3981

Цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения низкооктановых бензиновых фракций в высокооктановый бензин без и в присутствии водорода

Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и посвящено созданию катализаторов, используемых в переработке низкооктановых бензиновых фракций различного происхождения в высокооктановый бензин. Описан цеолитсодержащий катализатор для превращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480282
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.08.2014
№216.012.e765

Способ изготовления трубчатых тепловыделяющих элементов, преимущественно шестигранной формы

Изобретение относится к ядерной энергетике и может найти применение при изготовлении трубчатых тепловыделяющих элементов (твэлов), преимущественно шестигранной формы, исследовательских реакторов (ИР) с топливом высокого и низкого обогащения. Получают сборную заготовку, производят совместное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525030
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.02.2015
№216.013.2a94

Способ сжигания жидких органических радиоактивных отходов и установка для его осуществления

Изобретение относится к средствам переработки жидких органических радиоактивных отходов. В заявленном способе предусмотрено распыление отходов пневмофорсункой и сжигание их в циклонной печи. При этом разогрев циклонной печи осуществляют теплом от сгорания газообразного или жидкого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542357
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.09.2015
№216.013.79f4

Способ регерации порошков ядерного топлива из тепловыделяющих элементов и дисперсионных композиций на основе алюминия и алюминиевых сплавов

Изобретение относится к атомной промышленности и предназначено для процесса извлечения порошковых частиц ядерного топлива при переработке некондиционных и необлученных тепловыделяющих элементов (твэлов) дисперсионного типа с оболочками и матрицей сердечника из алюминия или его сплавов на стадии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562809
Дата охранного документа: 10.09.2015
21.11.2018
№218.016.9edc

Цеолитсодержащий катализатор, способ его получения и способ превращения смеси низкомолекулярных парафиновых и олефиновых углеводородов в концентрат ароматических углеводородов или высокооктановый компонент бензина (варианты)

Предложен цеолитсодержащий катализатор для превращения смеси низкомолекулярных парафиновых и олефиновых углеводородов в концентрат ароматических углеводородов или высокооктановый компонент бензина, содержащий цеолит ZSM-5 с силикатным модулем SiO/AlO=30-100 моль/моль и остаточным содержанием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672665
Дата охранного документа: 19.11.2018
19.04.2019
№219.017.2bab

Способ изготовления таблетированного ядерного топлива

Изобретение относится к области производства ядерного топлива. Сущность изобретения: способ изготовления таблетированного ядерного топлива включает подготовку пресс-порошка диоксида урана UO, обогащенного ураном-235 до 5%, путем постадийного смешения с сухим связующим и с порошком оксида урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002275700
Дата охранного документа: 27.04.2006
18.05.2019
№219.017.5897

Способ изготовления оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора (варианты)

Группа изобретений относится к атомной энергетике и предназначена для изготовления оболочек для тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Способ изготовления оболочки тепловыделяющего элемента ядерного реактора включает операции загрузки трубы, подрезки торцов трубы, контроль длины оболочки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360312
Дата охранного документа: 27.06.2009
29.05.2019
№219.017.66d7

Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов

Изобретение относится к области производства ядерного топлива. Сущность изобретения: способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов включает оценку технологических свойств порошка, подготовку к прессованию порошка диоксида урана UO, обогащенного ураном 235 до 5%,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002303300
Дата охранного документа: 20.07.2007
19.06.2019
№219.017.8430

Способ переработки органических радиоактивных отходов

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ переработки органических радиоактивных отходов, включающий сжигание отходов с последующим извлечением радионуклидов и очисткой отходящих газов. Подачу отходов осуществляют дискретно через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279726
Дата охранного документа: 10.07.2006
19.06.2019
№219.017.862b

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение в технологических процессах получения тетрафторида урана и по изготовлению металлического урана. Способ получения тетрафторида урана включает растворение диоксида урана, осаждение тетрафторида урана из полученного раствора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396212
Дата охранного документа: 10.08.2010
+ добавить свой РИД