Способ получения пористого ядерного топлива на основе по меньшей мере одного младшего актинида

Классификация по МПК: G21C

Патентная информация
Заявка на изобретение №: 
2012112432
Дата публикации: 
Четверг, Октябрь 10, 2013

1. Способ получения пористого топлива, содержащего уран, необязательно плутоний и по меньшей мере один младший актинид, содержащий следующие последовательные этапы:

a) этап уплотнения в виде таблеток смеси порошков, содержащей оксид урана, необязательно оксид плутония и по меньшей мере один оксид младшего актинида, при этом по меньшей мере часть оксида урана находится в виде октаоксида триурана U3O8 , a другая часть находится в виде диоксида урана UO2 ;

b) этап восстановления по меньшей мере части октаоксида триурана U3O8 в диоксид урана UO2.

2. Способ по п.1, в котором оксид младшего актинида выбирают из группы, в которую входят оксид америция, оксид кюрия, оксид нептуния и их смеси.

3. Способ по п.1, в котором оксид урана в виде октаоксида триурана U3O8 связан внутри одних и тех же зерен с оксидом младшего актинида и необязательно с оксидом плутония, при этом указанные зерна имеют размер более 100 мкм, предпочтительно от 100 до 250 мкм.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий перед этапом уплотнения а) этап получения указанной смеси порошков, используемой на этапе а).

5. Способ по п.4, в котором этап приготовления смеси порошков состоит в объединении первой смеси, содержащей порошок оксида урана в виде диоксида урана UO2, необязательно оксид плутония и по меньшей мере один порошок оксида младшего актинида, и второй смеси порошков, содержащей оксид урана в виде октаоксида триурана U3O8, необязательно оксид плутония и оксид младшего актинида.

6. Способ по п.5, в котором вторая смесь порошков состоит из зерен, объединяющих внутри одного и того же зерна октаоксид триурана U3O8 , необязательно оксид плутония и оксид младшего актинида, при этом указанные зерна имеют размер, превышающий 100 мкм, предпочтительно от 100 до 250 мкм.

7. Способ по п.5, в котором первую смесь получают в ходе следующих операций:

- первой операции объединения порошка оксида урана в виде диоксида урана UO2, необязательно порошка оксида плутония и по меньшей мере одного порошка оксида младшего актинида; и

- в случае необходимости, операции совместного измельчения полученной смеси для получения однородной смеси порошков.

8. Способ по п.6, в котором вторую смесь получают в результате следующих последовательных операций:

- операции объединения порошка оксида урана в виде октаоксида триурана U3O8, необязательно порошка оксида плутония и по меньшей мере одного порошка оксида младшего актинида;

- операции совместного измельчения указанных порошков;

- операции прессования под заранее определенным давлением P1;

- операции дробления; и

- по меньшей мере одной операции просеивания, чтобы отделить зерна размером более 100 мкм, предпочтительно размером от 100 до 250 мкм.

9. Способ по п.4, в котором этап приготовления смеси порошков состоит в объединении совместно осажденного первого порошка оксидов урана, необязательно плутония и младшего актинида со второй смесью порошков, содержащей оксид урана в виде октаоксида триурана U3O8, необязательно оксид плутония и по меньшей мере один оксид младшего актинида.

10. Способ по п.9, в котором вторую смесь порошков получают из фракции совместно осажденного первого порошка, при этом указанную фракцию подвергают этапу прокаливания в воздушной атмосфере с целью преобразования оксида урана UO2 в октаоксид триурана U3O8, при этом, в случае необходимости, получаемый продукт после этого подвергают операции прессования, после которой следует операция дробления и операция просеивания для отделения порошков, имеющих размер зерен, превышающий 100 мкм, предпочтительно составляющий от 100 до 250 мкм.

11. Способ по п.8 или 10, в котором порошки, получаемые после операций просеивания и имеющие размер зерен менее 100 мкм, собирают и подвергают следующим последовательным операциям:

- операции прессования, предпочтительно под давлением, превышающем 300 МПа;

- операции дробления;

- по меньшей мере одной операции просеивания для отделения порошка, имеющего размер зерен более 100 мкм, предпочтительно от 100 до 250 мкм,

с получением порошков, предназначенных для включения в состав второй смеси порошков.

12. Способ по п.1, в котором этап восстановления b) осуществляют под действием потока газа-восстановителя при температуре от 600°C до 1000°C в течение времени от 1 до 10 ч.

13. Способ по п.1, дополнительно содержащий после этапа восстановления b) этап спекания топливных таблеток.

14. Способ по п.13, в котором этап спекания осуществляют посредством нагрева вышеупомянутых таблеток до температуры 1000-1800°C в течение времени, которое может составлять от 1 до 8 ч.

15. Способ по п.14, в котором этап спекания осуществляют в атмосфере нейтрального газа, в случае необходимости, в присутствии водорода и воды.