Изготовление сердечников твэлов из UN

Спекание таблеток из UN представляет собой достаточно сложную технологическую задачу. Даже мелкие порошки UN при нагревании в вакууме при 1700-1800°С спекаются плохо, а выше этой температуры разлагаются выделяя азот и металлический уран. Достигаемая при этом плотность составляет всего 80% от теоретической.

Более высокая плотность, до 95 % от теоретической, может быть достигнута при спекании таблеток в атмосфере азота при 2100-2200°С. Однако при таком режиме спекания наблюдаются большие потери в массе таблеток.

Для получения высокой плотности таблеток рекомендуют проводить двухступенчатое спекания при 1500-1700°С в вакууме, а затем при 2000-2100°С в атмосфере азота.

В отличие от карбидов урана, добавки никеля как активирующего вещества, не приводят к улучшению процесса спекания.

Повышение плотности спеченных при умеренных температурах таблеток можно добиться, используя мелкодисперсный порошок UN, крупностью менее 1 мкм. Спекание проводят в особо чистом аргоне при 1700°С в течение нескольких часов. Давление прессования исходной сырой таблетки составляло 9^.10⁸ Па. Полученный исходный порошок UN перед прессованием и спеканием подвергали 20-ти часовому размолу в вибромельнице из карбида вольфрама в среде особо чистого аргона.

На рис.3 представлена зависимость плотности изделий из порошка UN от крупности исходного порошка при его спекании в атмосфере азота в течение 3-х часов. Эти данные показывают, что при длительном размоле исходного порошка могут быть получены размеры частиц 1-3 мкм, что позволяет получить при спекании при 1800°С изделия плотностью 90 % от теоретической.

Рис.3. Зависимость плотности изделий из UN от крупности порошка (спекание в азоте 3 ч).

Для экспериментального реактора БР-10 были изготовлены сердечники твэлов из UN. Диаметр таблеток 7,4 мм, плотность 12,5-13,2 г/см³. Максимальная температура в центре топлива составляла 1250°С. Максимальное выгорание топлива достигло 8,3% при проектном - 8,0 %. В настоящее время работа реактора продолжается без замены топлива.

Дата добавления: 2014-01-06