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DE1244639B - Process for the production of sintered uranium dioxide, in particular fuel material for nuclear reactors - Google Patents

Process for the production of sintered uranium dioxide, in particular fuel material for nuclear reactors

Info

Publication number
DE1244639B
DE1244639B DEU12023A DEU0012023A DE1244639B DE 1244639 B DE1244639 B DE 1244639B DE U12023 A DEU12023 A DE U12023A DE U0012023 A DEU0012023 A DE U0012023A DE 1244639 B DE1244639 B DE 1244639B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carbon dioxide
powder
atmosphere
dioxide
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU12023A
Other languages
German (de)
Inventor
Albert Graham Adwick
William Stewart Calcott Reilly
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UK Atomic Energy Authority
Original Assignee
UK Atomic Energy Authority
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UK Atomic Energy Authority filed Critical UK Atomic Energy Authority
Publication of DE1244639B publication Critical patent/DE1244639B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/51Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on compounds of actinides
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G21C3/62Ceramic fuel
    • G21C3/623Oxide fuels
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

C04bC04b

Deutsche Kl.: 80 b -8/13^German class: 80 b -8 / 13 ^

Nummer: 1244 639Number: 1244 639

Aktenzeichen: U12023 VI b/80 bFile number: U12023 VI b / 80 b

Anmeldetag: 11. September 1965 Filing date: September 11, 1965

Auslegetag: 13. Juli 1967Opened on: July 13, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffmaterialien für Kernreaktoren.The invention relates to fuel materials for nuclear reactors.

Im Hauptpatent 1147 163 ist ein Verfahren zur Herstellung eines dichten gesinterten, aus Urandioxid oder einem Gemisch desselben mit Plutoniumdioxid bestehenden Körpers beschrieben, bei dem ein gepreßter Körper aus Urandioxidpulver oder ein Gemisch desselben mit Plutoniumdioxidpulver in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid oder einem Gemisch desselben mit Kohlenmonoxid auf eine Temperatur von mindestens 13000C erhitzt wird.The main patent 1147 163 describes a method for producing a dense sintered body consisting of uranium dioxide or a mixture of the same with plutonium dioxide, in which a pressed body made of uranium dioxide powder or a mixture of the same with plutonium dioxide powder in an atmosphere of carbon dioxide or a mixture of the same with carbon monoxide a temperature of at least 1300 0 C is heated.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines dichten gesinterten, aus einem gemischten Urandioxid- und Plutoniumdioxid-Brennstoffmaterial bestehenden Körpers dadurch gekennzeichnet, daß ein kompakter Körper aus gemischtem Urandioxid und Plutoniumdioxid auf eine Temperatur im Bereich von 1100 bis 12000C in einer aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre erhitzt wird. Vorzugsweise liegt die Temperatur im Bereich von 1100 bis 1150° C.In accordance with a feature of the present invention, a method of making a dense sintered body consisting of a mixed uranium dioxide and plutonia fuel material is characterized in that a compact body of mixed uranium dioxide and plutonium dioxide is heated to a temperature in the range of 1100 to 1200 0 C in an atmosphere consisting of carbon dioxide is heated. Preferably the temperature is in the range from 1100 to 1150 ° C.

Im Vergleich zu den mechanisch gemischten Oxyden, die bei den im Hauptpatent beschriebenen Beispielen verwendet werden, betrifft die vorliegende Erfindung in erster Linie ein gemischtes Oxydmaterial, welches aus einem Gemisch von Urannitrat- und Plutoniumnitratlösungen präpariert wird, und sie geht aus von der überraschenden Erkenntnis, daß beim Erhitzen eines kompakten Körpers aus solch einem gemischten Oxydmaterial in einer Kohlendioxidatmosphäre eine geringe zusätzliche Verdichtung des Körpers oberhalb etwa HOO0C eintritt. Die bedeutsame Reduzierung der Temperatur um 2000C oder mehr, verglichen zu der im Beispiel 2 des Hauptpatents genannten Temperatur von 14000C, ist von beträchtlicher wirtschaftlicher Bedeutung, da sie z. B. sowohl die anfänglichen Kosten sowie die Unterhaltungsprobleme der für die Wärmebehandlung verwendeten Öfen vermindert.Compared to the mechanically mixed oxides used in the examples described in the main patent, the present invention relates primarily to a mixed oxide material which is prepared from a mixture of uranium nitrate and plutonium nitrate solutions, and it is based on the surprising finding that when a compact body made of such a mixed oxide material is heated in a carbon dioxide atmosphere, a slight additional compression of the body above about HOO 0 C occurs. The significant reduction in temperature by 200 0 C or more, compared to the temperature of 1400 0 C mentioned in Example 2 of the main patent, is of considerable economic importance, since it is, for. B. reduces both the initial cost and the maintenance problems of the furnaces used for heat treatment.

Für eine Wärmebehandlungsperiode von 5 bis 8 Stunden hat das Produkt im typischen Fall ein Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen im Bereich von 2,05 bis 2,09 :1, und es kann ein stöchiometrisches Produkt mit einem Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen im Bereich von 2,00 ± 0,01:1 dadurch erzielt werden, daß entweder Kohlenmonoxid in das Kohlendioxid im bevorzugten volumetrischen Verhältnis von 10 Teilen CO zu 1 Teil CO2 innerhalb des Bereiches von 1:10 bis 100:1 Volumteilen Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid eingebracht wird oder daß alternativ das Kohlendioxid durch trockenes Argon ersetzt wird und daß in jedem Fall die Wärmebehand-For a heat treatment period of 5 to 8 hours, the product typically has an oxygen to metal atom ratio in the range 2.05 to 2.09: 1, and it can be a stoichiometric product with an oxygen to metal atom ratio in the range of 2.00 ± 0.01: 1 can be achieved by introducing either carbon monoxide into the carbon dioxide in the preferred volumetric ratio of 10 parts of CO to 1 part of CO 2 within the range of 1:10 to 100: 1 parts by volume of carbon monoxide to carbon dioxide or that alternatively the carbon dioxide is replaced by dry argon and that in each case the heat treatment

Verfahren zur Herstellung von gesintertem
Urandioxid, insbesondere Brennstoffmaterial für Kernreaktoren
Method of making sintered
Uranium dioxide, in particular fuel material for nuclear reactors

Zusatz zum Patent: 1147 163Addendum to the patent: 1147 163

Anmelder:Applicant:

United Kingdom Atomic Energy Authority,United Kingdom Atomic Energy Authority,

LondonLondon

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Eiserner Str. 227
Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Albert Graham Adwick,Albert Graham Adwick,

William Stewart Calcott Reilly, LondonWilliam Stewart Calcott Reilly, London

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 16. September 1964 (37 787)Great Britain 16 September 1964 (37 787)

lung für weitere 2 Stunden bei der gleichen Temperatur (d. h. etwa HOO0C) fortgesetzt wird, worauf eine Kühlung mit einer Rate von etwa 200 bis 3000C je Stunde folgt.ment is continued for a further 2 hours at the same temperature (ie about HOO 0 C), followed by cooling at a rate of about 200 to 300 0 C per hour.

Es wurde beobachtet, daß das Fehlen einer zusätzlichen bedeutsamen Verdichtung oberhalb etwa 1100° C mit einem vergrößerten Kornwachstum und einem vergrößerten Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen zusammenfällt. Ohne den Bereich der Erfindung einzuschränken, ist eine mögliche Erklärung darin zu sehen, daß diese Zustände bzw. Bedingungen die Isolierung von Poren innerhalb der Körner oder Körnung begünstigen, wobei die Poren von den Kornrändern gut weggenommen werden und eine Verdichtung zu hemmen suchen.
Als ein Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines dichten gesinterten Körpers aus gemischtem Urandioxid- und Plutoniumdioxid-Brennstoff gemäß der Erfindung nachfolgend beschrieben, wobei an Schnellreaktor-Brennstoffmaterial gedacht ist, welches in typischer Weise 10 bis 50 Molprozent PuO2 enthält.
It has been observed that the lack of additional significant densification above about 1100 ° C. coincides with increased grain growth and an increased ratio of oxygen to metal atoms. Without limiting the scope of the invention, one possible explanation is that these conditions favor the isolation of pores within the grains or grains, the pores being well removed from the grain edges and attempting to inhibit compaction.
As an example, a method of making a dense sintered body from mixed uranium dioxide and plutonia fuel in accordance with the invention is described below with reference to fast reactor fuel material which typically contains 10 to 50 mole percent PuO 2.

Ein Gemisch aus Plutonium- und Urannitrat-Lösungen wird mit Ammoniumhydroxid reagiert, umA mixture of plutonium and uranium nitrate solutions is reacted with ammonium hydroxide to produce

709 610/481709 610/481

ein Kopräzipitat von Pu(OH)4 und Ammoniumdiuranat (A. D. U.) zu ergeben. Das Präzipitat bzw. Fällprodukt wird gefiltert, gewaschen und getrocknet und dann in Luft bei 25O0C 5 Stunden lang kalziniert. Das so hergestellte kalzinierte Pulver hat in typischer Weise ein Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen im Bereich von 2,7 bis 2,9: 1 und einen Oberflächenbereich in der Größenordnung von 25 bis 50 qm/g.to give a coprecipitate of Pu (OH) 4 and ammonium diuranate (ADU). The precipitate or precipitate is filtered, washed, dried and then calcined for 5 hours and in air at 25O 0 C. The calcined powder so produced typically has a ratio of oxygen to metal atoms in the range from 2.7 to 2.9: 1 and a surface area on the order of 25 to 50 square meters / g.

Dieses Pulver wird dann (um ein Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen in der Größenordnung von 2,00 bis 2,05:1 zu erhalten) bei 800 bis 9000C 5 Stunden lang in einer Atmosphäre reduziert, die aus 1 Teil Kohlenmonoxid und 10 Teilen Kohlendioxid besteht, wobei die verwendete Temperatur durch den Oberflächenbereichswert des kalzinierten Pulvers beherrscht wird. So beträgt für einen Oberflächenbereich von 25 qm/g eines kalzinierten Pulvers der Oberflächenbereich des reduzierten Pulvers typischerweise 6 qm/g, und die Abstichdichte (tap density) liegt im Bereich von 2,3 bis 3,0 g/cm3.This powder is then reduced (in order to obtain a ratio of oxygen to metal atoms in the order of magnitude of 2.00 to 2.05: 1) at 800 to 900 ° C. for 5 hours in an atmosphere consisting of 1 part carbon monoxide and 10 Parts of carbon dioxide, the temperature used being governed by the surface area value of the calcined powder. For example, for a surface area of 25 m2 / g of a calcined powder, the surface area of the reduced powder is typically 6 m2 / g, and the tap density is in the range from 2.3 to 3.0 g / cm 3 .

Während die Verwendung einer Kohlenmonoxid-Kohlendioxid-Atmosphäre für die Reduktion des kalzinierten Pulvers bevorzugt wird, ist es auch möglich (in an sich bekannter Weise), Wasserstoff zu verwenden, und zwar im typischen Fall für eine Zeitdauer von 5 Stunden bei 7000C. Es hat sich herausgestellt, daß es dann wünschenswert ist, eine zusätzliche Verfahrensstufe einzuschließen, bei welcher der Oberflächenbereich und die Abstichdichte so eingeregelt werden, daß sie innerhalb der bevorzugten Bereiche der Werte von 2,0 bis 3,1 g/cm3 für Abstichdichte und dementsprechend 7,0 bis 2,0 qm/g für den Oberflächenbereich liegen. Diese zusätzliche Stufe wird vorteilhaft in einer Argonatmosphäre ausgeführt. Auf diese Weise ergab ein gemischtes Oxidpulver mit 15 Molprozent PuO2 und mit einem Oberflächenbereich von 21 qm/g und einer Abstichdichte von 1,6 g/cm3, als es in Argon 5 Stunden lang bei 6500C erhitzt wurde, einen Oberflächenbereichswert von 5 qm/g und einen Abstichdichtenwert von 2,9 g/cm3. Für die gleiche Erwärmungsperiode in Wasserstoff war eine Temperatur von 10500C erforderlich, um entsprechende Oberflächenbereichs- und Abstichdichtenwerte zu erhalten. Die zusätzliche Stufe der Oberflächenbereichs- und Abstichdichteneinstellung kann alternativ auch im Vakuum ausgeführt werden. So ergab ein gemischtes Oxidpulver mit einem Oberflächenbereich von 33 qm/g und einer Abstichdichte von 1,6 g/cm3 bei Erwärmung auf 7000C für 5 Stunden in einem Vakuum von weniger als 1 Mikron Quecksilbersäule ein sinterbares Produktpulver des Oberflächenbereiches von 4 qm/g und der Abstichdichte von 2,67 g/cm3.While the use of a carbon monoxide-carbon dioxide atmosphere is preferred for the reduction of the calcined powder, it is also possible (in a manner known per se) to use hydrogen, typically for a period of 5 hours at 700 ° C. It has been found that it is then desirable to include an additional process step in which the surface area and tap density are controlled to be within the preferred ranges of values of 2.0 to 3.1 g / cm 3 for tap density and accordingly 7.0 to 2.0 qm / g for the surface area. This additional stage is advantageously carried out in an argon atmosphere. In this manner yielded a mixed oxide powder having 15 mole percent of PuO 2 and having a surface area of 21 m² / g and a tapped density of 1.6 g / cm 3, when it was heated in argon for 5 hours at 650 0 C, a surface area value of 5 qm / g and a tap density value of 2.9 g / cm 3 . For the same period of heating in hydrogen at a temperature of 1050 0 C was required to obtain respective Oberflächenbereichs- and Abstichdichtenwerte. The additional step of setting the surface area and tapping density can alternatively also be carried out in a vacuum. There was thus obtained a mixed oxide powder having a surface area of 33 m² / g and a tapped density of 1.6 g / cm 3 upon heating to 700 0 C for 5 hours in a vacuum of less than 1 micron of mercury a sinterable product powder of the surface area of 4 sq / g and the tap density of 2.67 g / cm 3 .

Das reduzierte Pulvermaterial wird dann in einer Kugelmühle etwa 2 Stunden lang gemahlen, um Agglomerate zu zerbrechen, und das gemahlene Pulver wird dann mit einem Binder, beispielsweise dem unter dem Namen »Cranko« (Polybutylmethacrylat in Dibutylphthalat) bekannten, vermischt und auf —22 + 72 britisches Standardsieb granuliert. Nach dem Trocknen werden die Körnchen mit 20 bis 40 tsi (etwa 2800 bis 5600 kg/cm2) gepreßt, um kompakte Körper in der Form von Tabletten oder Pellets zu bilden, die eine »grüne« Dichte von typischerweise 5,5 g/cm3 für eine Pulver-Abstichdichte von 2,0 g/cm3 und von 6,4 g/cm3 für eine Pulver-Abstichdichte von 3,1 g/cm3 haben.The reduced powder material is then milled in a ball mill for about 2 hours to break up agglomerates, and the milled powder is then mixed with a binder such as that known as "Cranko" (polybutyl methacrylate in dibutyl phthalate) and adjusted to -22 + 72 British standard sieve, granulated. After drying, the granules are compressed at 20 to 40 tsi (about 2800 to 5600 kg / cm 2 ) to form compact bodies in the form of tablets or pellets having a "green" density of typically 5.5 g / cm 3 for a powder tap density of 2.0 g / cm 3 and of 6.4 g / cm 3 for a powder tap density of 3.1 g / cm 3 .

Die Pellets werden dann durch Erhitzen in einem Ofen auf 11000C mit einer Rate von 100 bis 2000C je Stunde in einer Atmosphäre gesintert, die aus Kohlendioxid besteht, und auf dieser Temperatur in der CO2-Atmosphäre für 5 bis 8 Stunden gehalten. Dann wird Kohlenmonoxid der Atmosphäre zugefügt, und zwar in einem bevorzugten volumetrischen Verhältnis von 10 Teilen Kohlenmonoxid zu 1 Teil Kohlendioxid, und die Pellets werden für weitere 2 Stunden bei 11000C erhitzt, worauf eine Abkühlung in der gleichen Atmosphäre mit einer Rate von 200 bis 300° CThe pellets are then sintered by heating in an oven to 1100 ° C. at a rate of 100 to 200 ° C. per hour in an atmosphere that consists of carbon dioxide, and kept at this temperature in the CO 2 atmosphere for 5 to 8 hours . Carbon monoxide is then added to the atmosphere, in a preferred volumetric ratio of 10 parts carbon monoxide to 1 part carbon dioxide, and the pellets are heated for a further 2 hours at 1100 ° C., followed by cooling in the same atmosphere at a rate of 200 to 300 ° C

ίο je Stunde folgt.ίο follows every hour.

An Stelle der Einbringung von Kohlenmonoxid kann auch das Kohlendioxid durch trockenes Argon ersetzt werden (welches über Uranwindungen bzw. -schlangen bei 6000C vor dem Eintritt in den Ofen geschickt wird), und die Pellets können für weitere 2 Stunden bei HOO0C erhitzt werden, worauf eine Abkühlung in der gleichen Argonatmosphäre mit einer Rate von 200 bis 300° C je Stunde folgt.Instead of the incorporation of carbon monoxide and carbon dioxide can be replaced with dry argon (which is sent via windings or uranium -schlangen at 600 0 C prior to entry into the furnace) and the pellets can be heated 0 C for a further 2 hours at HOO followed by cooling in the same argon atmosphere at a rate of 200 to 300 ° C per hour.

Die gesinterten Pellets haben typischerweise eine gesinterte Dichte von mehr als 95°/o der theoretischen und ein Verhältnis von Sauerstoff- zu Metallatomen von 2,00 ± 0,01:1.The sintered pellets typically have a sintered density greater than 95% of theoretical and a ratio of oxygen to metal atoms of 2.00 ± 0.01: 1.

Die oben beschriebene Sinterstufe dient auch dazu, in zufriedenstellender Weise den Binder zu beseitigen, der zum Granulieren des reduzierten Pulvers verwendet wird, wobei die gesinterten Pellets einen Kohlenstoffgehalt im Bereich von 20 bis 50 ppm (Teile pro Million) haben.The sintering step described above also serves to satisfactorily remove the binder, which is used to granulate the reduced powder, the sintered pellets having a carbon content in the range of 20 to 50 parts per million (ppm).

Die folgenden Beispiele werden genannt:The following examples are given:

(I)(I)

Ein gemischtes Oxid-Brennstoffmaterial, welches 15 Molprozent PuO2 enthält und bei dem der Urangehalt des UO2 eine natürliche Anreicherung hat, wurde in Wasserstoff reduziert, in Argon erhitzt und, wie oben beschrieben, zur Bildung von Pellets gepreßt, die bei HOO0C 3 Stunden lang in Kohlendioxid gesintert und in einem Gemisch von 10 Volumteilen CO zu 1 Teil CO2 gekühlt wurden, wobei die Erwärmungs- und Abkühlungsrate 2000C je Stunde betrug. Die gesinterte Dichte betrug 10,64 g/cm3, was 96,5 °/o der theoretischen Dichte (11,02 g/cm3) entspricht. Nach dem Sintern in CO2 und vor der Abkühlung im CO—CO2-Gemisch betrug das Sauerstoff-Metall-Verhältnis 2,09 ± 0,01:1, und nach der Abkühlung im CO- CO2-Gemisch betrug das Sauerstoff-Metall-Verhältnis 2,00 ± 0,01:1.A mixed oxide fuel material which contains 15 mole percent PuO 2 and in which the uranium content of the UO 2 is naturally enriched was reduced in hydrogen, heated in argon and, as described above, pressed to form pellets which were heated at HOO 0 C were sintered for 3 hours in carbon dioxide, and cooled in a mixture of 10 parts by volume to 1 part CO CO 2, wherein the heating and cooling rate was 200 0 C per hour. The sintered density was 10.64 g / cm 3 , which corresponds to 96.5% of the theoretical density (11.02 g / cm 3 ). After sintering in CO 2 and before cooling in the CO — CO 2 mixture, the oxygen-metal ratio was 2.09 ± 0.01: 1, and after cooling in the CO-CO 2 mixture, the oxygen-metal ratio was -Ratio 2.00 ± 0.01: 1.

Ein gemischtes Oxyd-Brennstoffpulver, welches 15 Molprozent PuO2 enthielt und bei dem der Urangehalt des UO2 angereichert war, wurde in einem Gasgemisch von 9 Volumteilen CO zu 1 Teil CO2 bei 5000C 5 Stunden lang reduziert und hatte dann eine Abstichdichte von 2,97 g/cm3, einen Oberflächenbereich von 4 qm/g und ein Sauerstoff-Metall-Verhältnis von 2,00:1. Das Pulver wurde mit 10 v/w% »Cranko« granuliert und mit 20 tsi (etwa 2800 kg/cma) gepreßt, um kompakte Körper in der Form von Pellets von annähernd 1 g Gewicht und einem Nenndurchmesser von 0,2 Zoll (etwa 5 mm) zu bilden. Die »grüne« Dichte der Pellets betrug 6,56 g/cm3. Die Pellets wurden bei 12000C in einer Atmosphäre gesintert, die aus Kohlendioxid bestand, wobei die Erwärmungsrate 100 bis 12O0C je Stunde betrug. Das Kohlendioxid wurde dann durch trockenes Argon ersetzt, und die Temperatur von 12000C wurde weitere 2 Stunden auf-A mixed oxide fuel powder containing 15 mole percent of PuO 2 and in which the uranium content of the UO enriched 2 was reduced in a gas mixture of 9 parts by volume of CO to 1 part of CO 2 at 500 0 C for 5 hours and then had a tapped density of 2.97 g / cm 3 , a surface area of 4 m2 / g and an oxygen to metal ratio of 2.00: 1. The powder was granulated at 10 v / w% "cranko" and pressed at 20 tsi (about 2800 kg / cm a ) to form compact bodies in the form of pellets weighing approximately 1 g and a nominal diameter of 0.2 inches (about 5 mm). The “green” density of the pellets was 6.56 g / cm 3 . The pellets were sintered at 1200 0 C in an atmosphere consisting of carbon dioxide, wherein the heating rate was 100 to 12O 0 C per hour. The carbon dioxide was then replaced by dry argon, and the temperature of 1200 0 C was increased for a further 2 hours.

rechterhalten, worauf eine Abkühlung in einer Rate von 100 bis 1200C je Stunde folgte. Die gesinterten Pellets hatten eine Dichte von 10,75 g/cm3 (entsprechend 97,5 % der theoretischen Dichte) und ein Atomverhältnis von Sauerstoff zu Metall von 2,01:1.right, followed by cooling at a rate of 100 to 120 0 C per hour. The sintered pellets had a density of 10.75 g / cm 3 (corresponding to 97.5% of the theoretical density) and an atomic ratio of oxygen to metal of 2.01: 1.

(III)(III)

Grüne Pellets, die wie im Beispiel (II) vorbereitet wurden, wurden bei 115O0C 5 Stunden lang in Kohlendioxid gesintert. Dann wurde Kohlenmonoxid im volumetrischen Verhältnis von 10 Teilen CO zu 1 Teil CO2 eingeführt, und die Erwärmung wurde 2 Stunden lang fortgesetzt, worauf eine Abkühlung folgte. Die gesinterten Pellets hatten ein Sauerstoff-Metall-Verhältnis von 2,00 ± 0,01:1 und eine gesinterte Dichte von 10,55 g/cm3, die 95,8 % der theoretischen Dichte entspricht.Green pellets, which were prepared as in Example (II), were sintered in carbon dioxide at 115O 0 C for 5 hours. Carbon monoxide was then introduced in a volumetric ratio of 10 parts of CO to 1 part of CO 2 , and heating was continued for 2 hours, followed by cooling. The sintered pellets had an oxygen-to-metal ratio of 2.00 ± 0.01: 1 and a sintered density of 10.55 g / cm 3 , which corresponds to 95.8% of the theoretical density.

Das oben beispielsweise beschriebene Verfahren ergibt neben dem vorerwähnten Vorteil der möglichen Verminderung der Verfahrenskosten auch die Möglichkeit, die Kalzinierungs-, Reduzierungs-, Binderentfernungs- und Sinterstufen in wasserstofffreien Atmosphären auszuführen, wobei auf diese Weise die bei Verwendung von Wasserstoff vorhandene Feuergefahr vermieden wird. Im Einklang mit den verminderten Verfahrenskosten ermöglicht der abgeänderte Temperaturbereich gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung von »Nichrome«- oder »Kanthaie-Windungen oder -Schlangen in elektrisch beheizten Sinterofen, während die höheren Temperaturen des Verfahrens gemäß dem Hauptpatent die Verwendung von Windungen oder Schlangen aus Materialien, wie Platin oder Platin-Rhodium-Legierungen (die teuer sind) oder Molybdän erfordern, welches einen Schutz gegen Oxydation erfordert und somit die Ofenkonstruktion kompliziert macht.The method described above, for example, results in addition to the aforementioned advantage of the possible Reduction of process costs also the possibility of calcining, reducing, binder removal and to carry out sintering steps in hydrogen-free atmospheres, in which way the the risk of fire that is present when using hydrogen is avoided. In line with the diminished Process costs are made possible by the modified temperature range according to the present invention the use of "nichrome" or "kanthaie coils or snakes" in electrically heated ones Sintering furnace, while the higher temperatures of the process according to the main patent the use of coils or coils made of materials such as platinum or platinum-rhodium alloys (which are expensive are) or require molybdenum, which requires protection against oxidation and thus the furnace construction complicates.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung offenbart sind.The invention also relates to modifications of the embodiment outlined in claim 1 and refers above all to all features of the invention, which individually - or in combination - are disclosed throughout the specification.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung eines dichten gesinterten, aus Urandioxid oder einem Gemisch desselben mit Plutoniumdioxid bestehenden Körpers, wobei ein gepreßter Körper aus Urandioxidpulver oder ein Gemisch desselben mit Plutoniumdioxidpulver in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid oder einem Gemisch desselben mit Kohlenmonoxid erhitzt wird, nach Patent 1147163, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auf eine Temperatur im Bereich von 1100 bis 1200° C erhitzt wird.1. Process for the production of a dense sintered, from uranium dioxide or a mixture the same body consisting of plutonium dioxide, with a pressed body made of uranium dioxide powder or a mixture of the same with plutonia powder in an atmosphere of carbon dioxide or a mixture of the same with carbon monoxide, according to patent 1147163, characterized in that the body is at a temperature in the range of 1100 is heated up to 1200 ° C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzen in einer aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre der Körper dann in einer aus einem Gemisch von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid bestehenden Atmosphäre erhitzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that after heating in one of Carbon dioxide then puts the body in an atmosphere composed of a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide existing atmosphere is heated. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das volumetrische Verhältnis von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid im Bereich von 1:10 bis 100:1 liegt.3. The method according to claim 2, characterized in that the volumetric ratio of Carbon monoxide to carbon dioxide ranges from 1:10 to 100: 1. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzen in einer aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre der Körper dann in einer aus trockenem Argon bestehenden Atmosphäre erhitzt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that after heating in one of Carbon dioxide then puts the body in an atmosphere made up of dry argon Atmosphere is heated. 5. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gepreßte Körper aus einem Pulver präpariert wird, welches Oberfiächenbereichs- und Abstichdichtenwerte im Bereich von 2,0 bis 3,1 g/cm3 für die Abstichdichte und dementsprechend 7,0 bis 2,0 qm/g für den Flächenbereich hat.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pressed body is prepared from a powder, which surface area and tap density values in the range of 2.0 to 3.1 g / cm 3 for the tap density and accordingly 7, 0 to 2.0 qm / g for the surface area. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereichs- und Abstichdichtenwerte durch Erhitzen des Pulvers in einer aus einem Gemisch von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre erreicht werden.6. The method of claim 5, characterized in that the surface area and tap density values by heating the powder in one of a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide existing atmosphere can be achieved. 709 610/481 7. 67709 610/481 7. 67
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