DE2162041A1 - Method of molding nuclear fuel pellets - Google Patents

Description

Verfahren zum Formen von Kernbrennst offpresslingesnProcess for forming nuclear fuel offpressingsn

Die. vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Formen von Kernbrennstoffpresslingen, die aus in einem Matrijcniaterial fein verteilten spaltprodukthemmenden Brennstoffsphäroiden bestehen. Bisher wurden solche Presslinge durch Mischen von dosierten Mengen von Sphäroid- und Matrixmaterial entweder durch Formen eines homogenen Gemisches oder durch Umhüllen einzelner Sphäroide mit Matrixmaterial hergestellt. Diese beiden Verfahrensweisen bedingen jedoch ein Pressen der agglomerierten Stoffe, so daß die <Jefahr einer Beschädigung der einzelnen Sphäroide besteht. Der hier verwendete Begriff Sphäroide ist nicht auf geometrisch vollkommende Sphäroide beschränkt, sondern soll spaltprodukthemmende Kernbrennstoffkörper mit einer Vielfalt ■von Formen umfassen.The. The present invention relates to methods of molding Nuclear fuel pellets that are made from fine in a Matrijcniaterial distributed fission product-inhibiting fuel spheroids exist. Heretofore, such pellets were made by mixing metered amounts of spheroid and matrix material either by molding a homogeneous mixture or by enveloping individual spheroids made with matrix material. However, these two procedures require the agglomerated substances to be pressed, so that the risk of damage to the individual spheroids consists. The term spheroids used here is not based on geometrically perfect spheroids are limited, but should Fission product-inhibiting nuclear fuel bodies with a variety ■ of forms include.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zum Formen eines spaltprodukthemmenden Brennstoffs in Form von umhüllten Sphäroiden und einem Füllstoff mit einem beigemischten polymeris,ierbaren Bindemittel enthaltenden Kernbreafinstoffpreasiings darin, daßAccording to the invention, the method for forming a fission product-inhibiting Fuel in the form of coated spheroids and a filler with an added polymerizable Binder containing nuclear fuel substances in that

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zunächst ein Rohpressling gebildet wird, indem der Füllstoff mit dem Bindemittel in einer Formvorrichtung in einer Folge von Schichten aufgebracht und in jede Schicht vor dem Aufbringen der nächsten angrenzenden Schicht aus Füllstoff eine Monoachieht aus spaltprodukthemmenden Sphäroiden eingebracht wird, und daß nach Fertigstellung des Presslings das Bindemittel polymerisiert wird, um den Rohpressling in einen zusammenhängenden Körper zu formen.First a green compact is formed by adding the filler with the binder in a molding machine in sequence of layers applied and one in each layer before applying the next adjacent layer of filler Monochrome made of spheroids that inhibit fission products is, and that after completion of the compact, the binder is polymerized to make the green compact into a coherent To sculpt body.

Der hier verwendete Begriff Monoaphicht bedeutet eine einzige Lage aus Sphäroiden, die eine Dicke von einem Sphäroid hat.As used here, monoaphicht means a single one Layer of spheroids, which has a thickness of a spheroid.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die Figuren 1 bis 11 zeigen schematisch die Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach, der Erfindung in den einzelnen Stufen der Herstellung eines Kernbrennstoffpresslings nach der Erfindung.Details of the invention are given below with reference to the attached Drawings described in more detail. Figures 1 to 11 show schematically the molding device for performing the Process according to the invention in the individual stages of production a nuclear fuel compact according to the invention.

In Fig. 1 hat eine zylindrische Formeinrichtung 1 eine ebene Oberseite 2 und einen zylindrischen Hohlraum 3, in welchem ein Gegenhaltestempel- h unter Zurückhaltung durch- eine federbeaufschlagte Kugel 5 verschiebbar ist. Die Stellung des Stempels k in dem Hohlraum ist mit Hilfe einer Einstellschraube 6 einstellbar, die so ausgebildet ist, daß sie die Abwärtsbewegung des Stempels in einer Reihe von Stufen von vorbestimmter Tiefe zuläßt. In FIG. 1, a cylindrical molding device 1 has a flat upper side 2 and a cylindrical cavity 3 in which a counter-holding die - h with restraint by a spring-loaded ball 5 can be displaced. The position of the punch k in the cavity is adjustable by means of an adjusting screw 6 which is designed so that it allows the downward movement of the punch in a series of steps of a predetermined depth.

Der Ablauf des Verfahrens nach der'Erfindung ist in Fig. 2 bis 11 in den aufeinanderfolgenden Stufen veranschaulicht. In Fig. ist die Lage des Stempels 4 so eingestellt, daß sich seine Oberseite in einem zum Aufnehmen einer in Matrixmaterial eingebetteten Monosphicht aus Splüiroiden ausreichenden Abstand dThe sequence of the method according to the invention is shown in FIGS. 2 to 11 illustrated in the successive stages. In Fig. the position of the stamp 4 is set so that its Top side in one for receiving one embedded in matrix material Sufficient distance from the monosphere layer of Splüiroiden d

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unter der ebenen Fläche 2 befindet. Dieser Abstand verändert sich selbstverständlich mit dem Durchmesser der verwendeten Spharoide. In dieser Verfahrensstufe werden ein Vorratsbehälter 7 mit Graphitpulver 8·, dessen Pulverkörnchen vorher mit Kunstharzbindemittel wie Phenolformaldehyd umhüllt worden sind, auf die Mündung des Hohlraumes gesetzt und der Hohlraum mittels Schwerkraft wie in Fig. 2 gezeigt bis zu der Tiefe d mit dem Pulver ausgefüllt. Darauf wird der Vorratsbehälter 7 beiseite geschoben, wobei er in der Formvorrichtung eine Graphitpulverschicht mit der Dicke d zurückläßt (Fig. 3). Dann wird über die Mündung des Hohlraumes 3 eine Schablone 8 geschoben, die mit einer Anzahl von durchgehenden Öffnungen 8a versehen ist, die der Anzahl der in dem darunterliegenden Graphitpulver einzubettenden Spharoide entspricht (Fig. k). Darauf wird ein Sphäroide 10 enthaltender Vorratsbehälter 9 über die Schablone 8 geschoben (Fig. 5)1 wobei durch Schütteln des Inhalts des Behälters in jede in der Schablone 8 vorhandene Öffnung ein Sphäroid hineinfällt. Darauf wird der Vorratsbehälter 9 von der Schablone weggeschoben, und Stopfkolben 11 (Fig. 6) werden abgesenkt (Fig. 7), um die Spharoide in das Graphitpulver hineinzupressen. Dann werden die Kolben hochgeführt (Fig. 8) und die Schablone 8 beiseite geschoben (Fig. 9). Nunmehr wird der Stempel h um eine Stufe (Fig. 10) abgesenkt, wobei er einen Raum 12 mit der Tiefe d zur Aufnahme von weiterem Graphitpulver freimacht, zu welchem Zweck der Graphitvorrats- ä behälter 7 (Fig. 11 ) erneut über der Mündung des Hohlraumes angebracht wird, eine Verfahrensstufe, die der nach Fig. 2 entspricht. Darauf wird der vorstehnd beschriebene Arbeitszyklus solange wiederholt, bis genügend Monoschichten aufgebaut worden sind. Der Pressling wird dann, gewünschtenfalls in seiner Formvorrichtung, zu einer Heizeinrichtung transportiert und ohne Anwendung von weiteren Druck erhitzt, um den' Harzgehalt des Matrixmaterials·zu polymerisieren, woraus sich ein zusammenhängender Körper ergibt.located under the flat surface 2. This distance naturally changes with the diameter of the spheroids used. In this process step, a storage container 7 with graphite powder 8, the powder grains of which have previously been coated with synthetic resin binder such as phenol formaldehyde, are placed on the opening of the cavity and the cavity is filled with the powder by means of gravity, as shown in FIG. 2, to depth d. The storage container 7 is then pushed aside, leaving a graphite powder layer with the thickness d in the molding device (FIG. 3). Then a template 8 is pushed over the mouth of the cavity 3, which template is provided with a number of through openings 8a which corresponds to the number of spheroids to be embedded in the graphite powder underneath (FIG. K). A storage container 9 containing spheroids 10 is then pushed over the template 8 (FIG. 5) 1, a spheroid falling into each opening in the template 8 by shaking the contents of the container. The storage container 9 is then pushed away from the template and the stuffing piston 11 (FIG. 6) is lowered (FIG. 7) in order to press the spheroids into the graphite powder. Then the pistons are raised (Fig. 8) and the template 8 is pushed aside (Fig. 9). Now, the punch is h by one step (Fig. 10) is lowered, wherein it has a space 12 with the depth d to accommodate additional graphite powder clears, for which purpose the Graphitvorrats- like container 7 (Fig. 11) again over the mouth of Cavity is attached, a process stage which corresponds to that of FIG. The working cycle described above is then repeated until sufficient monolayers have been built up. The compact is then, if desired in its molding device, transported to a heating device and heated without the application of further pressure in order to polymerize the resin content of the matrix material, resulting in a cohesive body.

Patentansprüche 1Claims 1

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Claims (3)

PatentansprücheClaims Verfahren zum Formen eines spaltprodukthemmenden Brennstoffs in Form von umhüllten Sphäroiden und einen Füllstoff mit einem beigemischten polymerisierbaren Bindemittel enthaltenden Kernbrennstof fpresslings, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Rohpressling gebildet wird, indem der Füllstoff mit dem Bindemittel in einer Formeinrichtung in einer Folge von Schichten aufgebracht und in jede Schicht vor dem Aufbringen der nächsten angrenzenden Schicht aus Füllstoff eine Monoschicht aus spaltprodukthemmenden Sphäroiden eingebracht wird, und daß nach Fertigstellung des Presslings das Bindemittel polymerisiert wird, um den Rohpressling in einen zusammenhängenden Körper zu formen.A method for forming a fission product-inhibiting fuel in the form of coated spheroids and a filler with a nuclear fuel containing admixed polymerizable binders fpresslings, characterized in that first a raw compact is formed by the filler with the Binder is applied in a mold in a sequence of layers and in each layer prior to application the next adjoining layer of filler is a monolayer of fission product-inhibiting spheroids is, and that after completion of the compact, the binder is polymerized to form the green compact into a coherent body. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schichten aus Füllstoff und Sphäroiden abwechselnd in einen Hohlraum eingebracht werden, der allmählich schrittweise vergrössert wird, nachdem jede Schicht aus Sphäroiden eingebracht ist.2. The method according to claim 1, characterized in that layers made of filler and spheroids are alternately introduced into a cavity, which gradually increases in size after each layer of spheroids has been introduced. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Monoschicht aus Sphäroiden eingebracht wird, indem sie in eine darunterliegende Schicht aus Füllstoff hineingepreßt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the Monolayer of spheroids is introduced by pressing them into an underlying layer of filler will. MB/Di - 22 835MB / Tue - 22 835 209828/0829209828/0829 teerseitetar side