DE2301480A1 - Keramische kernbrennstoffe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Keramische kernbrennstoffe und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
DR. BERG DIPL.-ING. STAPF
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Anwaltsakte 25 281 Be/Ro
United Kingdom Atomic Energy Authority London / England
"Keramische Kernbrennstoffe und Verfahren zu ihrer
Herstellung"
Diese Erfindung betrifft keramische Kernbrennstoffe,
Mitunter benötigt man versinterte pelletisierte Kernbrennstoffe
mit geringer Dichte aus Urandioxidpulver, im besonderen Pellets mit Dichten im Bereich von 9,9 - 10,4 g/ccm im
Vergleich zu den üblicheren Dichten von 10,60 - 10,75 g/ccm. Diese können dadurch hergestellt werden, daß man die Kristall!
tgröße des Urandioxidpulvers durch Brennen bei höhe-
—2—
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ren Temperaturen als üblich erhöht. Sie können aber auch
aus einem Standard-Urandioxidpulver dadurch hergestellt'
werden, daß man einen Füllstoff zugibt, der sich zersetzt,
so daß er entweder während dem Yersintern oder durch eine
spezielle Vorbehandlung entfernt werden kann.
Nach der vorliegenden Erfindung verwendet man Dextrin als
iHillstoff in Pellets von Urandioxidpulver. Die Pellets werden
danach zur Entfernung des Dextrins versintert, das "ausbrennt",
wodurch Hohlräume oder Poren zurückbleiben, so daß
das Produkt eine relativ geringe Dichte aufweist.
Das nachfolgende Beispiel erläutert die Durchführung der
Erfindung.
Dextrin mit einer maximalen Partikelgröße von 30/um gibt
man zu ürandioxidpulver in einer Kugelmühle und zerkleinert das Pulver. Das gemahlene Pulver mischt man mit dem Bindemittel,
granuliert über ein Sieb und führt eine Ofentrocknung durch. Die getrockneten Granulate werden klassifiziert und
die Granulate mit Übergröße in grüne BLlets mit einer Dichte
von 5,8 - 6,6 g/ccm verpresst. Das Bindemittel v/ird dann von den Pellets in Kohlendioxid bei einer Temperatur über
SOO0G entfernt und diese in Wasserstoff über 16000C versintert.
Man kann auch das Dextrin dem Urandioxidpulver nach der Behandlung
in der Kugelmühle zugeben.
3 0 9 8 2 9/1078
Die Dextrinmenge, die zum Erreichen einer gegebenen Dichte in einem versinterten Urandioxidpellet erforderlich ist,
kann durch Versuch wie folgt bestimmt werden:
kann durch Versuch wie folgt bestimmt werden:
(a) Unter Verwendung von 500 g Mengen von Urandioxidpulver nach Rugelmühlbehandlung oder Feinvermahlung, wie gewünscht,
stellt man Gemische her, die 0,0, 0,5s 1,0,
1,5 und 2,0 $ Dextrin enthalten, wozu man die trockenen Pulver in einer geeigneten Vorrichtung oder von Hand in einer Schale mischt.
1,5 und 2,0 $ Dextrin enthalten, wozu man die trockenen Pulver in einer geeigneten Vorrichtung oder von Hand in einer Schale mischt.
(b) Mit jedem Gemisch bildet man Granulate durch die Zugabe eines Bindemittels.
(c) Man bildet Pellets, wozu man die Granulate bei Drücken von 1,550, 2,325, 3,100, 3,875 und 4,650 t/cm2 (10, 15,
20, 25 und 30 tons/sq in) verdichtet und ihre Gründichte mißt.
(d) Das Bindemittel in Kohlendioxid entfernt man, wozu man ein Temperaturprofil verwendet, das Rissbildung vermeidet.
(e) Die Bindemittel-freien Pellets in Wasserstoff unter Verwendung
irgendeines geeigneten Temperaturprofils und
einer geeigneten Spitzentemperatur vereintert man, und
einer geeigneten Spitzentemperatur vereintert man, und
(f) nach Messen der versinterten Dichten erstellt man grafische
Darstellungen, die die Änderung der Dichten im
grünen und versinterten Zustand bei verschiedenen Verdichtungsdrücken und festen Dextrinkonzentrationen und die Änderung der Versinterungsdichte bei verschiedenen
grünen und versinterten Zustand bei verschiedenen Verdichtungsdrücken und festen Dextrinkonzentrationen und die Änderung der Versinterungsdichte bei verschiedenen
-4-
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Dextrinkonzentrationen bei festen Verdichtungsdrücken
zeigen..
Es kann nunmehr ein Gemisch im technischen Umfang hergestellt werden, wozu man einen Y-konischen Mischer oder eine
andere geeignete Trockenmischvorrichtung verwendet und unter Verwendung der oben angegebenen Bedingungen zur Bildung der
gewünschten versinterten Dichte bearbeitet werden.
In der begleitenden grafischen Darstellung ist die Wirkung der Gewichtserhöhung des Füllstoffs auf die Dichte von versinterten
Pellets zu erkennen. Die Kurven A und B zeigen Ergebnisse, wobei man mit unterschiedlichen Formen von Dextrin
hohle bzw. feste Partikel erhält.
Es wurde beispielsweise festgestellt, daß, wenn Pellets mit einer Dichte von 10,4 und 10,2 g/ccm aus fein verteiltem Pulver
hergestellt werden, diese normalerweise auf 10,75 g/ccm versintern. Die vorausgehenden Versuche wurden mit Mengen
von 500 g Material durchgeführt. Aus den Ergebnissen kann man leicht die Dextrinmengen, die zur Herstellung der gewünschten
Dichten erforderlich sind, bestimmen, und diese waren 0,8 bzw. 1,2$ Dextrin. Es wurden dann Gemische im technischen
Umfang von 10 kg in einem Y-konischen Mischer hergestellt und nach Verarbeitung wurden die Pellets auf die gewünschten
Dichten mit einer Standardabweichung von 0,028 im Falle von 10,4 g/ccm Pellets und von 0,007 im Falle von
10,2 g/ccm Pellets versintert.
Patentansprüche; 309829/1078 _5_
Claims (2)
- Patentansprüche :1, Pellets aus Urandioxidpulver dadurch gekennzeichnet , daß sie Dextrin als !füllstoff enthalten.
- 2. Terfahren zur Herstellung von Kernbrennstoffpellets dadurch gekennzeichnet, daß man UrandioxidpuTver mit Hextrinpulver mischt, das Gemisch in Pellets verformt und die Pellets sintert.309829/1078Le.f.-if
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