RU2353988C1

RU2353988C1 - Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем

Info

Publication number: RU2353988C1
Application number: RU2007135532/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Иванов (RU); Александр Владимирович Иванов; Александр Сергеевич Лупанин (RU); Александр Сергеевич Лупанин; Владимир Валентинович Басов (RU); Владимир Валентинович Басов; Жанна Геннадьевна Васина (RU); Жанна Геннадьевна Васина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2009-04-27

Abstract

Назначение: в ядерной технике, в частности при изготовлении оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов АЭС. Способ включает приготовление закиси-окиси с выгорающим поглотителем, приготовление пресс-порошка, прессование, спекание и шлифование. На стадии приготовления закиси-окиси с выгорающим поглотителем в качестве сырья используют как бракованные спеченные таблетки, так и шлифовальную пыль с любым отличным от номинального в таблетках содержанием поглотителя. На стадии приготовления пресс-порошка полученную закись-окись в шихту добавляют в количестве до 20 мас.%, причем достижение номинального содержания выгорающего поглотителя в таблетках достигают путем варьирования количества добавок в шихту закиси-окиси в зависимости от содержания в ней поглотителя. В результате регулируется размер и форма пор в спеченных таблетках, обеспечивается однородная пористость по объему таблетки при возможности одновременного регулирования уровня «доспекаемости» таблеток. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к технологии изготовления оксидного ядерного топлива для тепловыделяющих элементов АЭС.

Уровень техники

Одно из направлений повышения технико-экономических показателей АЭС связано с увеличением выгорания ядерного топлива. Удлинение кампании до 24 месяцев и более требует применения топлива с обогащением до 5,0% и более.

В этом случае для подавления начальной высокой реактивности в активную зону реактора необходимо вводить выгорающий поглотитель нейтронов. Он должен иметь высокое поперечное сечение захвата нейтронов и не вызывать образования нежелательных дочерних продуктов.

На практике с этой целью используют гадолиний и эрбий, причем преимущественно применяют топливо в виде (U,Gd)О₂ - таблеток, в которых массовая доля Gd₂О₃ достигает 9% (в опытных твэлах - до 12%) (реже используется уран-эрбиевое топливо - в основном для реакторов типа РБМК).

За счет использования уран-гадолиниевого и уран-эрбиевого оксидного топлива повышается безопасность реакторов, и улучшаются технико-экономические показатели АЭС. Введение непосредственно в топливо оксида гадолиния и оксида эрбия в качестве выгорающего поглотителя нейтронов приводит к выравниванию мощности по объему активной зоны реактора и поддержанию температурного коэффициента реактивности на заданном уровне.

В частности, применение гадолиния в качестве выгорающего поглотителя обуславливается его уникальными свойствами, связанными с высокими сечением поглощения нейтронов и скоростью выгорания, близкой (при оптимальной концентрации) к скорости выгорания U²³⁵. Эти свойства в сочетании с хорошей совместимостью с UO₂ и тем, что при его облучении не возникают дочерние продукты с высоким сечением захвата тепловых нейтронов, делают гадолиний идеальным выгорающим поглотителем.

Вместе с тем производство уран-гадолиниевого (как и уран-эрбиевого) топлива выставляет значительно больше специфических требований к его изготовлению, чем к производству топлива из чистой двуокиси урана.

Рассматривая, в частности, производство уран-гадолиниевого топлива, следует отметить, что, во-первых, гомогенное распределение гадолиния в двуокиси урана - это основное требование и предпосылка для обеспечения надежного поведения уран-гадолиниевого топлива при эксплуатации. Далее, при добавлении гадолиния к топливу существует тенденция к уменьшению его теплопроводности, что является критичным проектным параметром. И третье, поскольку теплопроводность уран-гадолиниевого топлива в значительной степени зависит от его твердой структуры, такой как образование твердого раствора UO₂ - Gd₂O₃, количества и размера отдельных частиц Gd₂O₃ и UO₂, производственный процесс должен гарантировать безопасный и надежный контроль твердой структуры. При этом одновременно необходимо обеспечить соответствующую регулировку обычных структурных свойств уран-гадолиниевого топлива, таких, как размер зерна и структура пор, так как они не только на прямую влияют на поведение топлива в топливном реакторе посредством контроля газовыделения и размерного поведения, но и воздействуют на рабочие характеристики топлива косвенно, влияя на его теплопроводность. Наконец, плотность и, в особенности, «доспекаемость» таблеток не должны существенно изменяться в худшую сторону с добавлением гадолиния, что означает необходимость совершенствования действующих производственных процессов по изготовлению топливных таблеток.

Так действующие технологические процессы изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток, в принципе не отличаясь от технологических процессов по изготовлению UO₂ - таблеток, предполагают изготовление (U,Gd)O₂ - таблеток как из смесей порошков UO₂ - Gd₂O₃ без добавок закиси-окиси, так и использование в процессе производства данных таблеток для повышения их качества добавок закиси-окиси как в виде

(U,Gd)₃O₈ с одинаковым (в пределах допусков по КД) содержанием гадолиния в таблетках и в закиси-окиси, так и «чистой» закиси-окиси - U₃O₈.

Учитывая, что содержание гадолиния в (U,Gd)O₂ - таблетках в зависимости от требований потребителей может изменяться в широких пределах (от долей процента до 9% и более), при использовании (U,Gd)₃O₈ каждый раз при изменении содержания гадолиния в изготавливаемых таблетках приходится специально получать в необходимых количествах (U,Gd)₃O₈ с таким же, как в таблетках, содержанием гадолиния.

При этом в ряде случаев, особенно при выпуске больших партий (U,Gd)O₂ -таблеток, возникает проблема - для получения необходимого количества закиси-окиси с требуемым содержанием гадолиния, бракованных таблеток (из которых получают закись-окись) не хватает и приходится перерабатывать годную продукцию, существенно ухудшая технико-экономические показатели производства.

В свою очередь использование «чистой» U₃O₈, существенно изменяя характер диффузионных процессов при спекании в системе UO₂ - Gd₂O₃, затрудняет получение (U,Gd)O₂ - таблеток с отношением O/(U+Gd)=2,00, являющимся важнейшим требованием к таблеткам (при отношении O/(U+Gd)=2,00 теплопроводность максимальна, а деформация, вызываемая ползучестью, минимальна, что приводит к размерной стабильности таблеток при облучении. Кроме того, выход газообразных продуктов деления минимален в (U,Gd)O₂ - таблетках, у которых отношение 0/(U+Gd) близко к 2,00), ухудшая тем самым качество (U,Gd)O₂ - таблеток.

Так использование чистой U₃O₈ в качестве добавки вместо (U,Gd)₃O₈ приводит к увеличению в микроструктуре таблеток (твердом растворе) количества U⁵⁺ и U⁶⁺ увеличивающих отношение OZ(U+Gd) больше 2,00 (чем меньше отношение U⁵⁺/U и U⁶⁺/U, тем ближе к 2,00 отношение 0/(U+Gd)).

Хотя отношение O/(U+Gd) можно в определенной степени регулировать путем спекания (U,Gd)O₂ - таблеток в контролируемой по парциальному давлению О₂ атмосфере, однако при этом одновременно также происходит увеличение содержания в твердом растворе U⁵⁺ и U⁶⁺ что делает на практике достижение в спеченных таблетках отношения O/(U+Gd)=2,00 проблематичным. Все вышесказанное, в основном, относится и к производству уран-эрбиевых таблеток.

Известен способ изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток из смесей порошков UO₂ и Gd₂O₃, прошедших операции механического смешивания и измельчения. (Assmann Н.е.а. Survey of binary oxide fuel manufacturing and guality control. - J. Nucl. Mat., 1988, v.153, p.115-126).

После смешивания и измельчения из смеси порошков UO₂ и Gd₂O₃ на роторном прессе с двойным ходом пуансонов прессуют без добавки связующего в смесь порошков таблетки с нанесением смазки на стенки матрицы.

Далее спрессованные до плотности ~51% теоретической таблетки спекают в восстановительной среде.

Полученные после спекания таблетки характеризуются неравномерной микроструктурой по объему таблетки и высокой «доспекаемостью» при повторной термической обработке (более 1,0% теоретической плотности).

Известен способ изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток из смесей порошков UO₂ и Gd₂O₃. (Заявка ФРГ N3406084. Dörr W., Gradel G., Peehs M. Verfahren zum Herstellen von oxidischen Kernbrennstoffsinterkörpen, заявл. 20.02.84, N P3406084 7, опубл. 22.08.85, G21C 3/62).

Порошки UO₂ и Gd₂O₃ в пропорции 60:40 по массе измельчают и перемешивают с добавкой дистиллированной воды, пропандиоля или стеарата цинка (от 0,2 г до 50 г на 500 г смеси) в шаровой мельнице в течение 8-15 часов. К полученной смеси в пропорции 1:7 добавляют порошок UO₂ с удельной поверхностью 6,5 м²/г и средним размером кристаллитов 50 нм. После прессования брикеты из такой шихты спекают в восстановительной среде при температуре 1500-1750°С в течение 2-5 часов до достижения плотности ~97,2% теоретической.

Полученные после спекания таблетки также характеризуются неравномерной по объему таблетки микроструктурой и высокой «доспекаемостью» при повторной термической обработке (более 1,0% теоретической плотности).

Известен способ изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток из смесей порошков UO₂ и Gd₂O₃ (Hälldahl L., Friksson S. Characterization of homogeneity in (U,Gd)O₂ - pellets. - J. Nucl. Mat., 1988, v.153. p.66-70).

Порошки UO₂ и Gd₂O₃ в равных пропорциях общей массой 100 кг сначала смешивают в V-образном смесителе, вращающемся с частотой 1500 мин^-1. После смешивания смесь разбавляют заданным количеством измельченного порошка UO₂, добавляют порошок U₃O₈ для получения требуемой плотности спеченных таблеток и повторно смешивают в V-образном смесителе, но большей емкости.

После прессования шихты спрессованные брикеты спекают в восстановительной среде.

Полученные после спекания таблетки характеризуются наличием крупных пор внутри таблетки (100-500 мкм), высоким уровнем открытой пористости (>1,0%) и пониженной теплопроводностью.

Известен способ изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток из механической смеси порошков UO₂ (размер кристаллитов 10-12 мкм), Gd₂О₃ (размер кристаллитов 5-8 мкм) и порообразователя U₃O₈ (размер кристаллитов 2-3 мкм) (Заявка ФРГ N 3609663. Massih A. Verfahren zur Herstellung von gesinterten Kernbrennstoffkörpern, заявл. 21.03.86, N P3609663.6, опубл. 30.10.86, G21C 3/62).

Спрессованные из вышеназванной смеси брикеты (плотностью ~5,3 г/см³) спекают в среде водорода с добавкой кислородсодержащих газов (СО и СО₂) и Н₂О в печи туннельного типа при температуре 1700°С в течение 2,5 часа при парциальном давлении кислорода в зоне спекания РО₂=0,25×10^-6 Па.

Спеченные (U,Gd)O₂ - таблетки имеют плотность ≥10,16 г/см³, высокую пористость (размер отдельных пор внутри таблеток достигает 500 мкм; открытая пористость более 1,0%) и высокую ползучесть при облучении в реакторе.

Известна таблетка ядерного топлива, содержащая спрессованный и спеченный порошок смеси диоксида урана (UO₂) с добавкой окиси эрбия (Er₂О₃) (Патент РФ «Таблетка ядерного топлива», RU 2142170 от 18.02.98). Технология изготовления подобных отечественных таблеток типа РБМК включает в себя сухое смешивание порошка UO₂ с добавками Er₂О₃ (в количестве, обеспечивающем содержание эрбия в таблетках 0,41+0,04%), U₃О₈ и порообразователем (азодикарбонамид, «Porofor» и др.), смешивание полученной смеси с жидким пластификатором, уплотнение шихты методом экструзии или в «шашку», измельчение и сушку гранул, прессование, спекание и шлифование таблеток.

Полученные после спекания таблетки характеризуются неравномерной по объему микроструктурой и нестабильной плотностью и «доспекаемостью».

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому является способ изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток, используемый в настоящее время на ОАО «МСЗ» в виде соответствующих технологических процессов для изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток как для зарубежных реакторов типа PWR (заказчик - фирма «AREVA»), так и для отечественных реакторов типа ВВЭР (Потоскаев Г.Г., Савин В.П., Дерр В. и др. Усовершенствованная технология изготовления UO₂/Gd₂O₃ топливных таблеток. - Сборник докладов международной конференции «Атомная энергетика на пороге 21 века», г.Электросталь, Моск. обл., 8-10 июня 2000 г, стр.41; Иванов А.В., Дерр В. Освоение на ОАО «МСЗ» производства уран-гадолиниевого топлива по спецификациям «Framatome ANP». - Ежегодный журнал «МСЗ 2003: Ядерное топливо для АЭС», №2, г.Электросталь, Моск. обл., 2003 г, стр.22), включающий приготовление (U,Gd)₃O₈, приготовление пресс-порошка (приготовление сухой смеси порошков UO₂, Gd₂O₃, А1(ОН)₃ и (U,Gd)₃O₈, измельчение смеси вышеуказанных порошков и их последующий рассев, смешивание полученного гранулята со стеаратом цинка и порообразователем типа азодикарбонамид), прессование, спекание и шлифование спеченных (U,Gd)O₂ - таблеток.

Характерной особенностью и основным недостатком данного способа является использование в качестве исходного сырья для получения (U,Gd)₃O₈только бракованных спеченных (U,Gd)O₂ - таблеток с тем же номинальным содержанием

Gd₂O₃, что и изготавливаемые (U,Gd)O₂ - таблетки.

Таким образом, все известные способы изготовления спеченных (U,Gd)O₂ -таблеток предполагают как неиспользование, так и использование в качестве добавок закиси-окиси, причем если для всех способов изготовления (U,Gd)O₂ -таблеток без использования добавок закиси-окиси и с использованием «чистой» закиси-окиси - U₃O₈ характерно наличие того или иного рода недостатков в качестве получаемых таблеток: неравномерность структуры по объему таблетки, высокая «доспекаемость» при повторной термической обработке (более 1,0% теоретической плотности), наличие внутри таблеток крупных пор (100-500 мкм), высокий уровень открытой пористости (>1,0%), пониженная теплопроводность, высокая ползучесть при облучении в реакторе, то для способов изготовления (U,Gd)O₂ - таблеток с использованием добавок (U,Gd)₃O₈ характерно более высокое качество таблеток (по сравнению с (U,Gd)O₂ - таблетками, изготовленными как без использования добавок закиси-окиси, так и с использованием «чистой» закиси-окиси - U₃O₈) при существенных недостатках - использовании в качестве исходного сырья для получения (U,Gd)O₂ - таблеток только бракованных спеченных (U,Gd)O₂ - таблеток с тем же номинальным содержанием Gd₂O₃, что и изготавливаемые (U,Gd)O₂ - таблетки, а также невозможность регулирования пористой структурой таблеток.

Относительно производства уран-эрбиевых таблеток следует отметить, что оно предполагает использование не (U,Er)₃O₈, а добавок Er₂О₃ и U₃O₈ в чистом виде и характеризуется нестабильным качеством изготавливаемых таблеток.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления таблеток ядерного топлива, обладающего более высокими технико-экономическими показателями и обеспечивающего возможность регулирования пористой структуры таблеток.

В результате решения данной задачи можно получить новые технические результаты, заключающиеся в том, что регулируется размер и форма пор в спеченных таблетках, обеспечивается однородная пористость по объему таблетки при возможности одновременного регулирования уровня «доспекаемости» таблеток.

Данные технические результаты достигаются тем, что в способе изготовления таблеток с выгорающим поглотителем, включающем приготовление закиси-окиси с выгорающим поглотителем, приготовление пресс-порошка, прессование, спекание и шлифование на стадии приготовления закиси-окиси с выгорающим поглотителем в качестве сырья используют как бракованные спеченные таблетки, так и шлифовальную пыль с любым отличным от номинального в таблетках содержанием поглотителя, а на стадии приготовления пресс-порошка полученную закись-окись в шихту добавляют в количестве до 20 мас.%, причем достижение номинального содержания выгорающего поглотителя в таблетках достигают путем варьирования количества добавок в шихту закиси-окиси в зависимости от содержания в ней поглотителя.

Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в следующем.

Известные способы изготовления топливных таблеток с поглотителем предполагают использование или только «чистой» закиси-окиси - U₃O₈, или закиси-окиси с тем же номинальным содержанием выгорающего поглотителя, как и в таблетках, не предполагая использования закиси-окиси с содержанием выгорающего поглотителя, отличным от номинального в таблетках. При этом количество добавляемой закиси-окиси, как правило, ≤15 мас.%, (но не более 20 мас.%, т.к. большее количество закиси-окиси приводит к существенному снижению плотности спеченных таблеток и увеличению их «доспекаемости»).

Следует подчеркнуть, что описываемый способ, в отличие от известных, предполагает использование в качестве добавки закиси-окиси с любым, отличным от номинального в таблетках, содержанием выгорающего поглотителя.

Изменяя, в зависимости от содержания в закиси-окиси выгорающего поглотителя, ее количество, в шихте (в пределах ≤20 мас.%), обеспечивают номинальное содержание поглотителя в таблетках.

Следует отметить, что в качестве добавок могут использовать закись-окись с каким-то одним содержанием поглотителя, смеси закисей-окисей с различным содержанием поглотителя в каждой, а также смеси закиси-окиси с поглотителем и «чистой» закиси-окиси без поглотителя.

В случае недостатка в закиси-окиси поглотителя для обеспечения номинального содержания поглотителя в таблетках в смесь добавляют недостающее количество

Gd₂О₃.

Кроме этого, в качестве добавок используют закись-окись различного происхождения, полученную путем сжигания бракованных таблеток с поглотителем, путем сжигания шлифовальной пыли, полученной после шлифования таблеток с поглотителем, а также «чистую» закись-окись - U₃O₈, полученную или путем сжигания бракованных таблеток или шлифовальной пыли без поглотителя, или порошка диоксида урана.

Варьируя количество добавок закиси-окиси, ее состав и природу происхождения регулируют качество изготавливаемых таблеток, в том числе микроструктуру, плотность, «доспекаемость».

Наряду со сказанным решается проблема наличия необходимого для получения требуемого объема таблеток количества закиси-окиси (в известных способах часто для получения необходимого количества закиси-окиси с требуемым количеством поглотителя приходится сжигать годные таблетки) и повышаются технико-экономические показатели производства, в частности за счет повышения выходов годной продукции.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Реализация описываемого способа может быть проиллюстрирована следующим образом.

Из исходного порошка диоксида урана одной и той же партии №237879 с содержанием U²³⁵ 4,95% было изготовлено 8 вариантов таблеток с содержанием в качестве выгорающего поглотителя 2,75 мас.%, оксида гадолиния.

1 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, добавляли закись-окись с содержанием оксида гадолиния 2,75%;

2 вариант: к порошку UO₂ в количестве 20 мас.%, добавляли закись-окись с содержанием оксида гадолиния 2,75%;

3 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, добавляли закись-окись с содержанием оксида гадолиния 3,5 мас.%;

4 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.% добавляли закись-окись с содержанием оксида гадолиния 2,25%;

5 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, добавляли закись-окись, полученную путем сжигания шлифовальной пыли, с содержанием оксида гадолиния 2,75%;

6 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, в смеси с Gd₂O₃ добавляли «чистую» закись-окись, полученную путем сжигания бракованных UO₂ - таблеток (Gd₂O₃ добавляли в количестве, обеспечивающем содержание в таблетках оксида гадолиния 2,75%);

7 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, в смеси с Gd₂O₃ добавляли «чистую» закись-окись, полученную путем сжигания порошка UO₂ (Gd₂O₃ добавляли в количестве, обеспечивающем содержание в таблетках оксида гадолиния 2,75%);

8 вариант: к порошку UO₂ в количестве 15 мас.%, добавляли смесь закиси-окиси с содержанием оксида гадолиния 2,75% (~5 мас.%) и «чистой» закиси-окиси - U₃O₈, полученной сжиганием как UO₂ - таблеток, так и порошка UO₂ (~ по 5 мас.%) с подшихтовкой к ним Gd₂O₃ в количестве, необходимом для обеспечения содержания в таблетках оксида гадолиния 2,75%.

Изготовление таблеток проводили в соответствии со следующей технологической схемой:

1. Приготовление (U,Gd)₃O₈ и U₃O₈.

Операцию приготовления (U,Gd)₃O₈ и U₃O₈ проводили в печи окисления типа ПНТ при температуре 400-450°С;

2. Приготовление сухих смесей порошков.

Операцию приготовления сухих смесей порошков (UO₂, Gd₂O₃, Al(ОН)₃, U₃O₈,

(U,Gd)₃O₈ в разных комбинациях проводили вначале вручную в противне, а затем в смесителе типа «шестигранник» в течение 30 мин при n=30 об/мин;

3. Измельчение.

Операцию измельчения смесей порошков проводили в шаровой вибромельнице в течение 40 мин;

4. Рассев.

Операцию рассева смесей порошков после измельчения в шаровой мельнице проводили с помощью сита с размером ячеек 0,63 мм;

5. Смешивание гранулята со стеаратом цинка и порообразователем.

Операцию смешивания гранулята со стератом цинка (~0,2 мас.%) и порообразователем типа азодикарбонамид (~0,2 мас.%) проводили вначале вручную в противне, а затем - в смесителе типа «пьяная бочка» в течение 30 мин при n=30 об/мин;

6. Прессование.

Операцию прессования проводили на роторном пресс-автомате ПР-01 при давлении прессования 1,65÷1,7 т/см² до плотности таблеток после прессования 6,20÷6,23 т/см³;

7. Спекание.

Операцию спекания проводили в печи спекания ПНТ-ПВТ в водородсодержащей среде при температуре - ~1750°С, периоде проталкивания лодочек вдоль печи 90 мин и влажности среды спекания 8000÷10000 ppm.

8. Шлифование.

Операцию шлифования проводили на станке ВШ 826.

Качественные характеристики уран-гадолиниевых таблеток приведены в таблице.

Качественные характеристики уран-гадолиниевых таблеток
№ вари- анта	U_общ, %	U²³⁵, %	Gd₂O₃, %	О/U	Плотность, г/см³	Открытая пористость, %	Доспека- емость,%	Характер пористости	Размер пор, мкм	Форма пор	Размер зерна, мкм
1	87,84	4,94	2,75	2,02 4	10,38-10,41	0,2-0,5	0,18-0,37	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа	<100	Близкая к равноосной	8,3-8,8
2	87,83	4,9 4	2,74	2,025	10,35-10,40	0,3-0,6	0,20-0,35	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа	<100	Близкая к равноосной	8,4-8,7
3	87,81	4,95	2,73	2,022	10,39-10,41	0,1-0,5	0,18-0,37	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа	<100	Близкая к равноосной	8,0-9,2
4	87,79	4,90	2,76	2,023	10,41-10,48	0,2-0,6	0,28-0,37	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа	<100	Близкая к равноосной	7,0-7,6
5	87,8 0	4,95	2,74	2,022	10,40-10,48	0,1-0,5	0,15-0,32	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа	<100	Близкая к равноосной	9,2-10,3
6	87,75	4,90	2,68	2,035	10,29-10,32	1,5	0,78-0,82	Равномерное распределение пор на площади<90% шлифа.	≤500 Поры размером ≥100 мкм на ~12% площади	Встречаются поры серповидной и	6,5-7,2

								Встречаются участки с повышенной пористостью	шлифа. На шлифе 3-4 поры размером до 500 мкм	неравноос ной формы
7	87,76	4,92	2,70	2,031	10,31-10,35	1,3	0,68-0,75	Равномерное распределение пор на площади <90% шлифа. Встречаются участки с повышенной пористостью	≤500 Поры размером ≥100 мкм на ~11% площади шлифа. На шлифе 1-3 поры размером до 500 мкм	Встречают ся неравноос ные поры	6,7-7,3
8	87,78	4,9 4	2,72	2,029	10,34-10,37	1,0	0,49-0,54	Равномерное распределение пор на площади >90% шлифа. Встречаются участки с повышенной пористостью	≤500 Поры размером ≥100 мкм на ~10% площади шлифа. На шлифе 1-2 поры размером до 500 мкм	Встречают ся поры серповидной и неравноос ной формы	6,7-7,4

Как видно из таблицы, использование в качестве добавок массой до 20% закиси-окиси различного происхождения, в том числе полученной сжиганием таблеток с поглотителем и шлифовальной пыли, полученной после шлифования таблеток с поглотителем, независимо от содержания в них поглотителя, а также смесей закиси-окиси с поглотителем и «чистой» закиси-окиси без поглотителя, полученной как из бракованных «чистых» UO₂ - таблеток, так и из порошка UO₂ и шлифовальной UO₂ - пыли, позволяет получать таблетки с поглотителем требуемого качества.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показал, что таблетки с добавкой закиси-окиси, в состав которой входит закись-окись с поглотителем, независимо от содержания в ней поглотителя и ее происхождения, отличаются более высокой плотностью, пониженной «доспекаемостью» и открытой пористостью, равномерным распределением пор в микроструктуре, более равноосной формой пор и существенно меньшим их размером.

Таким образом, описываемый способ обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с известными сейчас способами изготовления таблеток с поглотителем в части использования в качестве добавок закиси-окиси за счет применения закиси-окиси различного происхождения и состава как с поглотителем, так и без поглотителя, обеспечивая более высокое качество (плотность, «доспекаемость», микроструктуру) таблеток.

Claims

1. Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем, включающий приготовление закиси-окиси с выгорающим поглотителем, приготовление пресс-порошка, прессование, спекание и шлифование, отличающийся тем, что на стадии приготовления закиси-окиси с выгорающим поглотителем в качестве сырья используют как бракованные спеченные таблетки, так и шлифовальную пыль с любым отличным от номинального в таблетках содержанием поглотителя, а на стадии приготовления пресс-порошка полученную закись-окись в шихту добавляют в количестве до 20 мас.%, причем достижение номинального содержания выгорающего поглотителя в таблетках достигают путем варьирования количества добавок в шихту закиси-окиси в зависимости от содержания в ней поглотителя.

2. Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавок используют смесь закиси-окиси с выгорающим поглотителем и «чистой» UO₂ - закиси-окиси, получаемой путем сжигания или бракованных UO₂ - таблеток, или «чистой» UO₂ - шлифовальной пыли, или порошка UO₂.

3. Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем по п.1 или 2, отличающийся тем, что качество таблеток регулируют, варьируя соотношение в добавляемой смеси составляющих смесь закисей-окисей различного происхождения и состава.