Производство таблетированного топлива из диоксида урана

Батов В.Я., Галкина Ю.М., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Производство таблеток из диоксида урана осуществляется методом порошковой металлургии. Вся технологическая цепочка строится на трех основных операциях: производство порошка, прессование и спекание. Дополнительными операциями являются подготовка пресспорошка и шлифование. Также надо отметить, что свойства конечных изделий зависят, в первую очередь, от исходных порошков, поэтому перед запуском партии продукции оговариваются требования, предъявляемые к конечным изделиям.

Порошки, получаемые по различным методам, отличаются по свойствам поэтому необходима отработка всей технологии с учетом свойств используемых порошков.

Одной из основных характеристик таблеток является их плотность. Для каждого типа реакторов устанавливается свое значение плотности таблеток с учетом заданной глубины выгорания и режима работы реактора.

Другая важная характеристика- геометрия таблеток, особенно диаметр. По соображениям повышения работоспособности твэлов и повышения безопасности реактора, к диаметру таблеток предъявляют довольно жесткие требования, чтобы обеспечить зазор между таблетками и оболочкой.

Важной характеристикой таблеток является их термическая стабильность, то есть сохранение размеров при повторном нагреве. При выводе реактора на мощность таблетки сразу нагреваются до высокой температуры, а если они не обладают термической стабильностью, то начнут доспекаться, следовательно, будет происходить изменение размеров. В результате этого явления зазор между таблеткой и оболочкой может превысить допустимую величину с точки зрения безопасности реактора в условиях МПА.

Внешний вид таблеток является внешней характеристикой таблеток, из-за которой ОТК может забраковать целую партию. Основной вид брака таблеток- сколы и трещины. Их размеры зависят от технологии подготовки пресспорошка и, особенно, от режима прессования, в результате которого формируются остаточные напряжения. Так же трещины и сколы могут появляться в результате шлифования таблеток. При мокром шлифовании брака образуется меньше, но в этом случае нужна последующая сушка таблеток. При сухом шлифовании сколов и трещин существенно больше, а так же пыль, которая образуется во время шлифования является адсорбентом влаги (до 25% от общего влагосодержания).

Качество таблеток так же характеризуется их микроструктурой: размером и формой зерна количеством и крупностью пор.