автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Оптимизация технологии топливных таблеток из диоксида урана для обеспечения стабильности их качества в условиях массового производства

На правах рукописи

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК ИЗ ДИОКСИДА УРАНА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ИХ КАЧЕСТВА В УСЛОВИЯХ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)», Электростальский политехнический институт (технологический университет) филиал Московского института стали и сплавов и ОАО «Машиностроительный завод», г.Электросталь.

Научные руководители

кандидат технических наук, профессор Либенсон Герман Абрамович

кандидат технических наук, доцент Андреев Эдуард Иванович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Левинский Юрий Валентинович.

кандидат технических наук Милованов Олег Владимирович.

Ведущая организация ФГУП Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, г.Обнинск.

Защита диссертации состоится « » 2005г в

часов на заседании диссертационного совета Д212.132.05 при

Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) по адресу: 119991, г. Москва, Крымский вал, 3, ауд.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института стали и сплавов. Автореферат разослан «

рЫ » МлЗ/л- 2005г.

Ученый секретарь Л

/ /

диссертационного совета •й^у^Ц Лобова Т.А.

•гиггуд

¿Ш34

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Темпы развития современного общества в значительной степени определяются уровнем его энерговооруженности. Проблемы, связанные с ростом потребления электроэнергии, истощением природных ресурсов и т.п., в значительной степени могут быть разрешены развитием атомной энергетики, в том числе за счет увеличения времени работы реакторов АЭС и их составляющих (твэлов и топливных таблеток). Следовательно, возрастают требования к топливным таблеткам по их геометрическим параметрам, ужесточению допусков на них, химическому составу, качеству поверхности и микроструктуре. Усложнение и удорожание технологических процессов изготовления таблеток, высокая себестоимость исходных материалов актуализируют работу по оптимизации соответствующих технологий.

Топливные таблетки для реакторов типа ВВЭР широко применяют в

качестве ядерного топлива и по объему занимают как правило более

половины производственных мощностей предприятия изготовителя.

Большое разнообразие номенклатур как исходного порошка, так и

топливных таблеток часто заставляет подбирать необходимые режимы

изготовления таблеток с требуемыми характеристиками. Оценить исходные

порошки диоксида урана на возможность получения из них спеченных

таблеток со стабильными свойствами в заданном диапазоне можно только

технологическим опробованием, то есть путем предварительного

проведения практически всех основных операций - приготовление

пресспорошка, прессование, спекание и шлифование. Очевидно, что такой

метод тестирования не эффективен, дорог и часто требует многочисленных

повторных экспериментов. Следовательно, есть необходимость более

простых методов прогнозирования получения стабильных свойств

топливных таблеток в требуемом инт< рвете,НДЦШШДОШДОВ |на основе

БИБЛИОТЕКА

О»

И6ЛИОТЕКА .I

»ЗЗЕп

исходных характеристик порошка априори рассчитывать конечные свойства получаемых топливных таблеток.

Цель работы. На основе анализа существующих технологий топливных таблеток выявить операции, существенно влияющие на конечные свойства таблеток и их стабильность. Предложить пути оптимизации выявленных операций технологического процесса для стабилизации свойств таблеток и снижения количества брака.

Научная новизна работы.

- предложена методика определения оптимальных величин давления уплотнения и прессования на основе рассмотрения безразмерного коэффициента рпг/рупл и коэффициента суммарной переданной порошку нагрузки рпр-рупл для получения бездефектной спеченной таблетки:

- проведен расчет напряженно-деформируемого состояния таблетки при прессовании, включающий разработку конечно-элементной модели прессования изделия в матрице с использованием программного комплекса «А^УБ»;

- разработана математическая модель спекания топливных таблеток, позволяющая оценивать технологичность исходного порошка диоксида урана и выбирать режимы прессования, обеспечивающие требуемую плотность и геометрию топливных таблеток после спекания без применения порообразователя.

Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в ней результаты внедрены в производство, либо находятся в стадии внедрения на ОАО «МСЗ». Благодаря внедренным и предложенным методам оптимизации технологии топливных таблеток ожидаемый экономический эффект составит порядка 20 млн.руб. за счет увеличения выхода в годное.

Апробация работы. Основные результаты опубликованы в журналах «Известия вузов. Цветная металлургия» и «Сборниках научных трудов»

ЭПИ МИСиС. Основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Редких металлов и порошковой металлургии» МИСиС. Предложенная в диссертации математическая модель спекания топливных таблеток представлялась на рассмотрение в конкурсе «Научно -техническое творчество молодежи среди молодых ученых и специалистов организаций

Московской области» в номинации: конструкторские, технологические и проектно-конструкгорские работы в 2004г, за которую автор получил поощрительную грамоту «за творческое решение задачи в проекте, представленном на областной конкурс».

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в периодической печати, 3 статьи в тематических сборниках и 1 заявка на выдачу патента.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 3 основных разделов, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация имеет объем 153 страницы, включая 121 страницу печатного текста, 44 рисунка, 20 таблиц, списка литературы из 44 наименований и приложений на 29 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований.

Раздел 1 - обзор литературы. Дан обзор технологий топливных таблеток из диоксида урана, в том числе рассмотрены «мокрая» технология (с добавлением жидкой связки при приготовлении пресспорошка) и «сухая» технология (с использованием сухой смазки, в качестве которой наиболее часто применяют стеарат цинка) рисунок 1. Проведено их сравнение, проанализированы отличия, преимущества и недостатки каждой из технологий.

ТБрсшэк дежодур&е

порошж

замсжюси урана

-1 Г !

Растер тасшфюгацз

Порообрвхвзгель

Носов««

М0ШСНСН1Ы

— г -т— -, -

Смециван/н матонентов

СНешваже с гтастифиягором !

УЬлотненесмаси

I

Дгбпвнге и раооев

_________I

Суша и грануляция

( _ -

Г^юпваже таблеток

>

Суша и спекание таблеток

I

Шлифование таблеток

_ X _ ___

Г^аижупвамивтесмЛ ищхкь I

Приемка (Ж

Г^ШЖЯНЕМК

ТЬроигх даюняурм

ГЬрош* заоинжси)?ае

Суюя

Порогбргаоезюъ

"" I

Оеииван« котоненгав

I

Мтлслна-ие смеси

I

Дхбление и раооев

I

СМешвание

Иходаыг шиюнолы

I

Г^жсаяате таблеток

I

Суша и спекай« таблеток

*

Штмфованиэ табг сток

кюнграгъ

I

1^иемсаСШ<

т

Контроль эагаэмиком

Контроль заювчиом

Рисунок 1 - «Мокрая» (слева) и «сухая» (справа) технологии топливных таблеток

Приведены свойства таблеток и их зависимость от свойств исходного порошка диоксида урана; рассмотрены такие характеристики как прочность таблеток и их внешний вид, описано влияние сколов таблеток на работоспособность реактора. Проанализировано влияние химических (содержание урана, кислородный коэффициент, содержание примесей водорода, влаги, фтора, хлора, азота, железа, никеля, кремния, кальция, углерода, суммарный борный эквивалент), физико-химических (удельная поверхность, морфология частиц, активность порошка) и технологических (насыпная плотность, текучесть, тесты на спекаемость) свойств исходного порошка диоксида урана на качество получаемых топливных таблеток и эффективность их работы в реакторе.

Дан анализ технологических видов брака таблеток до и после спекания, выявлены наиболее распространенные виды дефектов и проанализированы причины появления этих видов брака. На основе проведенного анализа качества таблеток выявлены технологические операции, подлежащие оптимизации.

Раздел 2 посвящен исследованию технологических операций, определяющих качество таблеток.

В разделе 2.1 исследована операция приготовления пресспорошка. Рассмотрено смешивание компонентов, качество которого влияет на конечные характеристики продукции и их стабильность. Проанализированы стадии смешивания исходного порошка диоксида урана с добавками закиси-окиси и порообразователя (сухое смешивание) и смешивание полученной смеси с пластификатором (мокрое смешивание).

Сухое смешивание проводили в двухплоскостном смесителе, масса смеси в замесе до 500 кг. Проведены эксперименты, заключающиеся в отборе для анализа на углерод проб из разных мест от смеси через различные промежутки времени и при различном заполнении контейнера материалом. Получена зависимость степени однородности смеси от времени смешивания при максимально допустимом заполнении

, 0,1483<1^е°.0435т) контейнера, имеющая вид Рг = 1 - е . При максимально

допустимом заполнении контейнера, составляющем 2/3 его объема, расчетное время смешивания составляв! 79 мин для получения степени однородности смеси 97%. При времени смешивания 90 мин степень однородности составляет более 99%.

Мокрое смешивание заключается в порционном 10 кг) смешивании смеси (и02 с добавками) с пластификатором, после чего проводят дальнейшие операции по получению пресспорошка (уплотнение, дробление, рассев, сушка и грануляция). Далее массу пресспорошка

порядка 250 кг дополнительно усредняют в течение 10 мин вращением в котейнере.

Для улучшения эффективности смешивания нами предложен смеситель Сус1огшх (рисунок 2) фирмы Но<;ока'ла, использование которого по ¡вопило смешивать быстро и качественно компоненты (1Ю;>, 1'-()ч и норообразоиатель)

Рисунок 2 - Счема рабопл смесителя Сус)олпх

сначала между собой, а затем с раствором пластификатора в одной операции, в одной единице оборудования Нагрузка смесителя составляет 6 кг. Чаша смешивания конической формы имеет объем 12 л и снабжена центральным ротором. Вращение ротора создает центробежные силы и отбрасывает материал на стенки чаши, благодаря конической форме чаши происходит его перемещение вверх. Крышка смесителя направляет материал к центру смесителя, где он повторно подается в нижнюю часть камеры смешивания. Сус1огшх оснащен рубашкой на чаше и крышке для охлаждения или нагревания материала

С целью нахождения оптимального режима смешивания было проведено порядка 40 замесов Оценку однородности смешивания проводили по результатам анализа содержания углерода, для чего от каждого из замесов

отбирали no 10 проб. Относительная погрешность по yi лероду, определяемого кулонометрическим методом согласно ОСТ 95.832-88, составляет 0,10 при содержании углерода от 0,2 до 0,5 %. Желаемое максимальное отклонение содержания углерода от среднего значения должно быть не более 3 %. Для сухого смешивания анализ полученных результатов показал, что удовлетворительное качество смешивания достигается при режиме: подача компонентов в смеситель в течение 10 сек при 100 об/мин, затем смешивание их 30 сек при 1200 об/мин. Основное внимание было уделено качеству мокрого смешивания.

Было опробовано четыре конструкции ротора с различными углами наклона роторных лопаток (30° и 60° по отношению к вер гикали) и их взаимным направлением. После проведения порядка 40 замесов на различных режимах, выявлено, что при разнонаправленном расположении лопаток имеет место сильное налипание материала на стенки смесителя, увеличение скорости вращения ротора также приводит к такому эффекту. На основании проведенных экспериментов наиболее удовлетворительные результаты получены при использовании ротора с однонаправленными лопатками с углом наклона их 60°.

Диаграмма, приведенная на рисунке 3, показывает среднеквадратичное отклонение при использовании ротора с лопатками под 60° все вверх, на которой четко прослеживается тенденция к изменению среднеквадратичного отклонения (указана стрелками) при изменении времени смешивания и скорости вращения.

Таким образом, определен оптимальный режим смешивания: подача компонентов в смеситель в течение 10 сек при 100 об/мин, затем смешивание 30 сек при 1200 об/мин, далее заливка пластификатора в течение необходимого времени, смешивание с пластификатором 120 сек при 200 об/мин и разгрузка смесителя 10 сек при 1000 об/мин.

я 600

п.

о

Б 500

х 400

I

зоо

о 200

о

¡а,

гЦ 100

0,5

1 65% Жу

3 22%

1,5

>0,99%

1,15%

2 2,5

Время смешивайия мин

Рисунок 3 Среднскпадратичное отклонение см среднего ( %) при использовании ротора с лопатками под 60°, направленными иисрх. в зависимости от времени смешивания и скорости вращения ротра

В настоящее время внедрена установка смешивания на ба*е штатного смесителя, в котором проводят сухое и мокрое смешивание последовательно.

Предложена классификация дефектов микроструктуры спеченных таблеток (рисунок 4) с наиболее часто встречающимися видами дефектов, рассмотрены причины их возникновения.

а) крупная пора б) <<серповидная>, пора в) трещина 0 сетка грешим

Рисунок 4 - Классификация дефектов микроструктуры спеченных мблекж

Основная доля проблем по микроструктуре таблеток приходится на превышение требований по максимально допус!имому диаметру поры на

шлифах таблеток, б связи с чем игслеаивано влияние гранулометрического состава пресспорошка на свойства таблеток. Выявлено, что при использовании пресспорошка фракции <0 630 >0,115 мм в спеченных таблетках образуются характерные поры с лучиками трещит! (рисунок 5. а), что недопустимо. Таблетки, изготовленные из пресспорошка фракции менее 0,115 мм, обладают несколько большей плотностью и механической прочностью, а также имеют меньший разброс значений (почти в два раза) по этим характеристикам, чем таблетки из пресспорошка фракции <0,630...>0,315 мм Так как в применяемой «мокрой» технологии пресспорошок содержи! более 30% фракции < 0,315 мм, и «мокрая» технология слабочувс1вигельна к колебанию грансостава пресспорошка, уменьшение размера гранул пресспорошка не является необходимым, хотя может дать некоторый положительный эффект.

а) микроструктура таблеток, изготовленных из пресспорошка фракции ^0,630.. >0,315 мм;

б) микроструктура табтеюк. изготовленных из пресспорошка фракции ' 0,315 мм,

в) микроструктура (аблеток. изготовленных по ^сухои.» техно югии

Рисунок 5 Микроструктура таблеток, изготовленных но различным техно ки иям

Для «сухой» технологии выявлено влияние грансостава пресспорошка на конечные свойства топливных таблеток. С целью увеличения насыпной плотности исходного порошка диоксида урана было проведено смешивание фракций < 0,100 мм и *"0,400...>0,315 мм в соотношении 1 7 по массе и

проведена окатка его, обеспечивающая также увеличение текучести. Ото позволило для порошка диоксида урана, полученного методом химкческо! о восстановления из аммонийдиураната, подобрать ка ОАО «МСЗ» вариаш «сухой» технологии его переработки без уплотнения; получены удовлетворительные результаты по качеству таблеток.

В разделе 2.2 приведены результаты исследований операции прессования: шашек, при проведении уплотнения с дальнейшим их дроблением и получением пресспорошка, и самих таблеток, передаваемых на спекание. Эксперименты проведены на топливных таблетках по «мокрой» технологии из порошка диоксида урана, полученного газопламенным способом, при давлениях уплотнения и прессования соответственно от 0,55 до 1.3 т/см2 и от 0,88 до 3,11 т/см2. Определяли геометрические размеры и плотности как на прессовках, так и на спеченных таблетках. Проведены также замеры времени начала пузырения (выделения пузырьков с поверхности) прессовок, помещенных в воду сразу после прессования, с целью прогнозирования образования расслоений на таблетках после спекания.

Построены зависимости для различных уравнений, описывающих процесс прессования, и подобрано наиболее подходящее из них со значением степени достоверности аппроксимации 0,986: 'ё^п "ТнасН^^'ёР+С, где ^ ~ зависящая от величины давления уплотнения константа, определяемая по предложенному на рисунке 6 графику, или по уравнению полученной прямой: С = - 0,0906руШ11- 0,5256.

Рассмотрено влияние безразмерного коэффициента Рщ/Рупл и коэффициента суммарной переданной пресспорошку нагрузки рпрФущ, на конечные характеристики таблеток. Установлено, чю зависимое ги плотности прессовок от р„р/руПл (рисунке 7) близки к линейным для каждого из давлений уплотнения, а угол наклона этих прямых также практически

давление уплотнения, т/см Рисунок 6 - Зависимость коэффициента С (lga) от давления уплотнения

одинаков. Если пренебречь отклонениями, полученными на зависимости плотности таблеток после спекания от Рпрфуш и принять, что эти зависимости по каждому из давлений уплотнения прямолинейны, а угол наклона этих прямых одинаковый, то можно построить зависимость коэффициента С в уравнении видау=Лх+С (К- постоянная для используемого

Рщ/Ру 11Л Рпрфу ал

Рисунок 7 Зависимоегъ плотности прессовок (слева) и таблеток после снекания (справа) от отношения р11р/ру,ш для различных давлений уплотнения

порошка и выбранной технологаи) от давления уплотнения, приведенную на рисунке 8 (давление прессования 2 т/см2). По этой кривой можно определить значение давления уплотнения, превышение которого нецелесообразно из-за возможного возникновения дефектов на спеченных таблетках; для исследованного порошка это значение составляет около 1 т/см2.

Рисунок 8 - Зависимость коэффициента С от давления уплотнения

Для получения наиболее прочных прессовок необходимо выбирать максимально возможные давления уплотнения и прессования,

у

обеспечивающие больший коэффициент —. Зависимость механической

Гс

прочности спеченных таблеток от коэффициента рпр»рупл приведена на рисунке 9. График имеет максимум, приходящийся на значение р„р.рут, равное 1,8; с увеличением величины давления уплотнения равная плотность спеченных таблеток достигается при большем давлении прессования и, соответственно, большем коэффициенте рпр«рУп.т

Таким образом, установлен оптимальный режим уплотнения и прессования газопламенного порошка диоксида урана: рупл=1,0 т/см2 и рпр=1,8 т/см2, т.е. Рпрфушг1! ,8 и коэффициент р1Ч/руПЛ также будет равен 1,8.

Ооц, кгс/мм1

Рпр*Р> пл

Рисунок 9 - Зависимость механической прочности таблеток от произведения рпр.ру„л

По этому режиму в настоящее время изготавливается продукция и обеспечивается плотность спеченных топливных таблеток порядка 10,55 г/см3. При необходимости снизить плотность спеченных таблеток следует уменьшать давления уплотнения и прессования так, чтобы соотношение Рпр/Руш оставалось неизменным и равным 1,8; коэффициент р„р»руш1 и механическая прочность таблеток при этом несколько снизятся.

Проанализировано влияние фаски на кромках таблеток на их характеристики. Наличие фасок на таблетках в процессе изготовления уменьшает сколы как на прессовках, так и на спеченных таблетках, снижает силы упругого последействия, облегчает процесс снаряжения таблеток в оболочку твэл. Напряженно-деформируемое состояние прессовки оценено при помощи расчетной модели с использованием программного комплекса «АЖУБ». Установлены в прессовке области с наименьшими и наибольшими напряжениями, показано, что наибольшие напряжения возникают в районе фасок. Рассмотрены различные способы получения прессовок с более однородной плотностью по высот, а также влияние отношения высоты к диаметру на плотность прессовок. На ОАО «МСЗ»

(для таблеток по чертежу 440.00.022) предложен к осуществлен переход в технологии к таблеткам с углом фаски 25" (вместо 15°) без изменения высоты фаски. Благодаря такому переходу уменьшена вероятность образования в прессовках расслоя и увеличено значение такой характеристики как масса метрового столба таблеток (примерно на 3 г), что важно для увеличения загрузки реактора и продолжительности работы твэлов.

Для уменьшения брака таблеток по сколам, составляющего более половины образующегося технологического брака, предложено использование паллет (гофрированных листов), на которых располагают таблетки в процессе их изготовления. Рассмотрены возможные варианты паллет и выбрана их оптимальная геометрия. Спроектирована и пущена в работу установка полуавтоматичской укладки таблеток на паллеты и затаривание их в транспортный контейнер. Предложено использование жаростойких паллет, на которые таблетки должны укладываться после прессования, спекаться, идти на шлифование и перемещаться далее. Разработана оптимальная форма жаростойкой паллеты, проведены испытания паллет из молибденово1 о сплава; стойкость паллет удовлетворительна.

Рассмотрены и внедрены различные способы уменьшения сколов на таблетках при проведении различных операций, в основе которых снижение скорости падения таблеток за счет резннок-тормозов или уменьшение высоты такого падения.

В подразделе 2.3 приведены результаты исследований операции спекания топливных таблеток. Предложено деление пористости на две категории - «активную», исчезающую в процессе спекания, и «пассивную», остающуюся после спекания. При прессовании деформируется весь объем пористости навески порошка, а в процессе спекания исчезает лишь «активная» часть общего объема пористости. «Активной» считается пора,

эквивалентный диаметр которой меньше некоторого критического значения ёку, являющегося функцией температуры Например, для температуры <800°С практически все поры в прессовке «пассивны» и с1Кр - 0. По мере повышения температуры все большее количество нор переходит в разряд «активных» и претерпевает деформацию под воздействием поверхностного натяжения. При достижении температуры ] 750°С, определяемой требованиями теста на термическую стабильность таблеток, лишь малая доля пор, эквивалентный диаметр которых <3-, > <1Кр, остаются в разряде «пассивных», обеспечивая конечную плотность спеченной таблетки.

В действующей технологии применяют метод стабилизации плотное ги спеченной топливной таблетки за счет увеличения «пассивной» части пористости в прессовке добавкой порообразователя, что приводит к снижению уровня плотности и позволяет регулировать ее значение в интервале 93... 96% теоретической плотности спеченной таблетки. Существующие способы регулирования и стабилизации плотности, основанные на увеличении «пассивной» части пористости, уменьшают величину СКО значений плотности спеченной таблетки, одновременно снижая численную величину плотности.

Предложено оценивать способность пресспорошка обеспечить требуемую плотность спеченной таблетки, построив зависимости плотности таблеток после спекания от плотности прессовок и расчетную (формула 1) зависимость доли «активных» пор от плотности прессовок:

*а(р)='Н--П- 0)

уп Ус

По этим зависимостям проводится оценка технологичности исходного порошка диоксида урана, сравнивают между собой различные технологии изготовления таблеток и подбирают оптимальные режимы прессования. Введен параметр 7.(р) - функция деформации пористости, характеризующий изменение объема пористости в процессе прессования;

для этой функции установлена линейная зависимое гь после превышения некоторого давления р (например, по данным, приведенным для пресспорошка на рисунке 10, это давление порядка 0,5 т/см2). Можно предположить, что при достижении этого давления устраняется «арочный» эффект, возникающий при свободной насыпке пресспорошка, и происходит деформирование частиц пресспорошка; при промышленном производстве давление прессования значительно превышает указанную величину р.

% &

■е-

а

X

о

с

0,0

0,6

1,0

1,5

2,0

2.5

3,0

Давление прессования, т/см

Рисунок 10- Зависимости показателей объемной деформации пористости от давления прессования

Предложенная математическая модель показывает хорошую сходимость расчетных и экспериментальных результатов и позволяет после проведения тестирования порошка при двух различных давлениях уплотнения рассчитать зависимость плотности гранул пресспорошка для выбранной технологии от давления уплотнения. После спекания прессовок анализируется плотность таблеток и по формуле (2) рассчитывается давление прессования, нужное для достижения заданной плотности

спеченных таблеток и необходимого соотношения «активной» и «пассивной» пористости:

где у0 - плотность упорядоченной упаковки гранул пресспорошка, г/см3; ут - теоретическая плотность спеченной таблетки, г/см3;

- заданная плотность спеченной таблетки, г/см3; уг - средняя плотность гранулы пресспорошка, г/см3; у к - теоретическая плотность смеси пресспорошка, г/см3; р! и рг - давления тестирования пресспорошка, МП а; у, и у2 - плотность тестовых таблеток, г/см3.

Предложенная математическая модель позволяет рассчитывать необходимые значения давлений уплотнения и прессования при изготовлении таблеток, а также обеспечивать заданную плотность спеченных таблеток за счет регулирования режимов соответствующих операций, а не добавкой порообразвателя, как это принято в штатной технологии. Кроме того, математическая модель позволяет оценивать технологичность порошка (способность к его переработке по выбранной технологии). Приведен пример сравнения различных технологий, используя оценку количества «активных» пор. Корректировка режимов технологических операций на основе предложенной математической модели позволяет изготавливать топливные таблетки с заданными значениями плотности до 98% теоретической, а также получить новые результаты, заключающиеся в уменьшении припуска на шлифование и сокращении брака по плотности и геометрическим размерам.

На рисунке 11 приведены различные температурные режимы спекания, исследованные при изготовлении таблеток. Выявлено, что градиент температуры по зонам печи спекания должен быть наименьшим в области

Длина печи, м

Рисунок 11 - Температурные режимы по зонам печи

температур 600 - 900°С. Оптимальный режим спекания представлен на рисунке 11, кривая 3. Свойства таблеток, спеченных по предложенному режиму, практически не отличаются от штатной продукции; процент брака по внешнему виду на экспериментальных таблетках на 0,7% ниже.

В Разделе 3 представлено обсуждение результатов. Ожидаемый экономический эффект от проведенных работ заключается в увеличении выхода в годное минимум на 2%, что при объеме производства в 500 тонн топливных таблеток в год составит порядка 20 млн. руб.

В заключении диссертационной работы представлены основные выводы:

!. На основе анализа технологии и проведенных исследовательских работ оптимизирована технологи* массового производства топливных таблеток ВВЭР из диоксида урана на ОАО «МСЗ».

01483П-е°>043?'г)

2. Получено уравнение Рт = 1 - е ' для определения

степени однородности смеси диоксида урана с добавками (закисью-окисью и порообразователем), на основании которого рассчитано время смешивания, составившее 90 мин при степени однородности более 99%, вместо применявшихся в штатном режиме 70 мин со степенью однородности менее 95%.

3. Предложен смеситель Сус1опнх фирмы Нозока\уа для снижения трудозатрат вследствие объединения двух последовательных операций (операции смешивания 1Юг с и^08 и порообразователем и операции смешивания полученной смеси с пластификатором) и повышения качества смешивания. Проведено его опробование, получены удовлетворительные результаты, подобран оптимальный режим смешивания и оптимальная конструкция ротора: однонаправленные лопатки, наклоненные под углом 60° по отношению к вертикали, время смешивания: 10 сек при 100 об/мин, 30 сек при 1200 об/мин, далее заливка пластификатора в течение необходимого времени, смешивание с пластификатором 120 сек при 200 об/мин и разгрузка смесителя 10 сек при 1000 об/мин.

4. Предложено решать проблему низкой насыпной плотности исходного порошка подбором гранулометрического состава для получения максимально плотной упаковки частиц пресспорошка, а не предварительным уплотнением, предусмотренным штатным режимом. Из пресспорошка, состоящего из смеси фракций менее 0,100 мм и <0,400...>0,315 мм, по «сухой» технологии изготовлены таблетки, качество которых удовлетворяет предъявляемым требованиям.

5. Рассчитано уравнение для описания процесса уплотнения пресспорошка: \%{у„ - у^)- 0,2)З^р + С

где С - константа, определяемая по соответствующему графику и зависящая от величины давления уплотнения. Степень аппроксимации предложенного уравнения и экспериментальных данных равна 0,986.

5. Предложена и внедрена методика определения оптимальных режимов уплотнения пресспорошка и его прессования на основе проведения тестирования исходного порошка и нахождения оптимальных коэффициентов р„р/рупл и рГ;р*рУпл- Предложенная методика обеспечивает получение спеченных таблеток максимально возможной механической прочности и минимальным уровнем дефектов.

6. На основании расчета напряженно-деформируемого состояния таблетки в процессе прессования, предложен и осуществлен переход от геометрии таблеток с углом фаски 15° на угол фаски 25°.

7. В производство внедрена упаковка топливных таблеток в транспортные контейнера на паллетах, их транспортировка и дальнейшее снаряжение оболочек твэл непосредственно с паллет.

8. Предложена и экспериментально подтверждена математическая модель спекания топливных таблеток, позволяющая после проведения тестирования пресспорошка при двух давлениях прессования выбрать режим прессования, обеспечивающий получение требуемой геометрии и плотности таблеток после спекания, пользуясь формулой (2). Регулирование плотности проводят за счет подбора режимов прессования, без добавки порообразователя.

Математическая модель позволяет также оценивать технологичность исходного порошка и сравнивать различные технологии таблеток из него.

9. Предложен и опробован в условиях ОАО «МСЗ» оптимальный режим спекания с целью наиболее «мягкого» удаления связки из прессовок и исключения дефектов, образующихся при быстрой отгонке связки.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Андреев Э.И., Багдатьев Д.И., Бочаров A.C., Скомороха А.Е. Исследование особенностей технологии изготовления топливных таблеток из U02 на прессе «Meyer» // Сборник научных трудов. -Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2002. - С Л10-117.

2. Андреев Э.И., Бочаров А С., Иванов А В, Либепсон Г.А, Лисин А Н., Маловик В В. Оценка эффективности технологий топливных таблеток из порошка U02 с использованием модели динамики «активных» пор // Изв. Вузов. Цветная металлургия - 2002. - №4. ~ С.47-50.

3. Андреев Э.И., Бочаров A.C., Иванов A.B., Либенсон Г.А., Лисин А.Н., Маловик В.В Математическая модель оптимизации технологии топливных таблеток из порошка диоксида урана // Изв. Вузов. Цветная металлургия. - 2003. - №1. - С.48-52.

4. Андреев Э.И., Багдатьев Д.Н., Бочаров A.C., Вдовин A.A. Совершенствование качества поверхности топливных таблеток из диоксида урана // Сборник научных трудов. Часть 2. - Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2005. - С.63-73.

5. Андреев Э.И., Бочаров А С Исследование влияния фракционного состава пресспорошка на характеристики топливных таблеток // Сборник научных трудов. Часть 2. - Электросталь: ЭПИ МИСиС, 2005. - С.73-80.

6. Заявка на выдачу патента Российской Федерации № 07622118. Способ изготовления таблеток ядерного топлива / Э.И. Андреев, А С Бочаров, Г.А. Либенсон и др. Per. 01.04.2004 г.

s

I

í

i 1

ь V

I \

I

к»

Издательская лицензия ЛР № 065802 от 09.04.98. Подписано в печать 24.11.2005 Усл. печ. листов 1,5 Тираж 100 экз. Заказ 230.

Отпечатано в типографии ООО «Мультипринт» 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, д. 10, корп. 6. Тел.: 230-44-17 доб.: 26; 518-76-24; 411-96-97

>23920

РНБ Русский фонд

2006-4 23239

Введение.

1 Обзор литературы.

1.1 Обзор технологий изготовления топливных таблеток.

1.1.1 Характеристика диоксида урана

1.1.2 Отечественные технологии топливных таблеток из диоксида урана

1.1.3 Зарубежные технологии топливных таблеток

1.2 Свойства таблеток и их зависимость от свойств исходного порошка диоксида урана.

1.2.1 Прочность таблеток

1.2.2 Влияние свойств исходного порошка диоксида урана на качество топливных таблеток

1.3 Технологические виды брака. щ 1.3.1 Виды брака прессовок

1.3.2 Виды брака спеченных таблеток

2 Исследование технологических операций, определяющих качество таблеток.

2.1 Приготовление пресспорошка.

2.1.1 Смешивание компонентов

2.1.2 Смешивание и использование порошков, различных по гранулометрическому составу

2.2 Прессование таблеток.

2.2.1 Механическая прочность таблеток

2.2.2 Влияние фаски на кромках на характеристики таблеток.'

2.2.3 Напряженно-деформируемое состояние таблетки при прессовании

2.2.4 Пути решения проблемы скалывания таблеток в процессе изготовления

2.3 Спекание топливных таблеток.

2.3.1 Математическая модель спекания топливных таблеток

2.3.2 Оптимизация режимов спекания

3 Обсуждение результатов.

Темпы развития современного общества в значительной степени определяются уровнем его энерговооруженности. Проблемы электроэнергетики в России в настоящее время заключаются в следующем:

1) рост потребления электроэнергии, составляющий 1,5 — 3 % в год;

2) инвестиционный кризис, включающий необходимость замещения до 2010 г в Европейской части России 30 — 35 % отслуживших срок мощностей ТЭС, продление срока службы энергоблоков АЭС, заморозку строительства новых энергоблоков АЭС;

3) кризис эффективности использования топливных ресурсов, заключающийся в перерасходе газа на действующих ТЭС по сравнению с современными установками (от 15 до 40 %), недоиспользование мощностей на АЭС (до 15 %);

4) структурный кризис, состоящий в том, что доля газа в топливном балансе ТЭС в Европейской части составляет 86 % (90 млрд. м3/год), в то же время происходит сокращение поставок газа в электроэнергетику 15 млрд. м3/год.

Эти проблемы в значительной степени могут быть разрешены за счет развития атомной энергетики. В таблице 1 представлена доля выработки электроэнергии атомными электростанциями в различных регионах [1,2]:

Таблица 1 — Доля выработки электроэнергии атомными электростанциями в

Регион Доля выработки электроэнергии АЭС, %

Россия 14

Европейская часть России, 22 в том числе

Центр 28

Северо-Запад 41

Поволжье 23

Западная Европа 43

Франция 76

США 19

Следует отметить, что исчерпывание запасов полезных ископаемых ведет к удорожанию себестоимости электроэнергии, в связи с чем рациональное использование природных ресурсов ^ органического топлива (в первую очередь нефти и газа) диктуется все возрастающей ролью его как сырья для химической промышленности, позволяющего получать вещества в огромном диапазоне — от пластмасс и композиционных материалов до жиров и белков.

Таким образом все большее внимание уделяется атомной энергетике как альтернативе остальным источникам энергии в связи с тем, что она имеет ряд преимуществ:

1) конкурентоспособность по сравнению с ТЭС в Европейской части России;

2) запас топливообеспечения (отсутствие складов и необходимости постоянного снабжения топливом), низкая топливная составляющая;

Щ 3) согласованные площадки для размещения АЭС;

4) экология (выполнение Киотского Протокола);

5) высвобождение транспорта;

6) замещение не возобновляемых ресурсов на возобновляемые.

Альтернативные источники энергии (солнечная, геотермальная) по мнению специалистов даже в первой половине XXI века смогут внести не более 20 % в общий энергобаланс, а промышленное освоение управляемого термоядерного синтеза возможно, видимо, только во второй половине XXI века. Становится очевидным, что широкое применение ядерной энергии — неизбежный и единственный технически и экономически целесообразный путь энергообеспечения в настоящее время.

Ядерная энергетика, развитие которой началось с пуска в Советском Союзе в 1954 году Первой атомной электростанции, уже стала самостоятельной развитой отраслью и важным звеном в общей системе энергетического производства. В мире уже 20 — 25 % от всей электроэнергии производится на АЭС [3]. Следует подчеркнуть, что принципиальные возможности использования ^ ядерной энергии не исчерпываются производством электроэнергии. Планируется использовать ее также в качестве источника тепловой энергии в коммунальном хозяйстве, промышленности, сельскохозяйственном производстве, для решения транспортных проблем. Наряду с оптимальным решением топливно-энергетической проблемы ядерная энергетика по сравнению с традиционной теплоэнергетикой более приемлема и с точки зрения охраны окружающей среды. Вместе с тем использование ядерной энергетики порождает ряд специфических проблем и вызывает определенную общественную оппозицию, прежде всего из-за опасности радиоактивного загрязнения среды обитания и распространения ядерного оружия. Эксплуатация предприятий атомной промышленности сопровождается образованием радиоактивных отходов, представляющих серьезную опасность всему живому на земле, и, вследствие этого, вызывает необходимость их надежного хранения и изоляции. Данная проблема является общей для всех стран мира и должна решаться с особой ответственностью. Реализация ядерно-энергетических программ требует пропорционального сбалансированного развития всех, отраслей атомной ф промышленности — от добычи и переработки уранового сырья до обработки и удаления радиоактивных отходов.

В настоящее время наиболее значимые проблемы, стоящие перед отраслью по производству ядерного топлива для водо-водяных реакторов (LWR), обусловлены 50-100%-ным превышением предложения над спросом, то есть значительным избытком производственных мощностей в условиях, когда для ядерной энергетики большинства стран мира, за исключением Азиатско-Тихоокеанского региона (Японии, Республики Кореи и Китая), в среднесрочной перспективе наиболее вероятным является отсутствие роста или спад. Исходя из этого производители топлива ф вынуждены предпринимать определенные шаги по повышению эффективности производства.

В настоящее время в мире на производстве ядерного топлива для промышленных и опытных реакторов специализируется более 30 фирм. Наиболее прочные позиции на рынке сбыта с точки зрения конкурентоспособности занимают крупные фирмы и объединения, располагающие большими материальными ресурсами, квалифицированными техническими кадрами и опытом производства, что позволяет им обеспечивать высокое качество продукции.

В сложившихся условиях возникла объективная необходимость в создании консолидированных корпоративных структур в сфере ядерного бизнеса - как в ядерной энергетике, так и в промышленности ядерного топливного цикла (ЯТЦ). В 1999-2000 гг. было создано несколько объединений: фирма «British Nuclear Fuels Ltd» (BNFL), Великобритания, приобрела ядерный бизнес фирм «Westinghouse», США, и ABB, Швеция-Швейцария; фирмы «Framatome», Франция, и «Siemens», Германия, образовали компанию «Framatome Advanced Nuclear Power» («Framatome ANP»), а фирмы «General Electric», США, «Hitachi» и «Toshiba», Япония, — компанию «Global Nuclear Fuel» [4]. Таким образом современные предприятия, ф производящие ядерное топливо, представляют собой промышленные комплексы, технологический цикл которых включает все операции, начиная с получения порошка диоксида урана и кончая изготовлением тепловыделяющих сборок.

Успешно конкурирует с западными фирмами на мировом рынке ядерного топлива российская компания ОАО «Машиностроительный завод» (ОАО «МСЗ»), поставляя свою продукцию во многие страны мира: на Украину, в Армению, Литву, Чехию, Словакию, Венгрию, Болгарию, Финляндию, Германию и Швейцарию.

Разработка и постоянное совершенствование системы контроля качества полуфабрикатов и продукции является международно признанным направлением для решения проблем повышения эффективности производства, постоянной его оптимизации и улучшения качества продукции. Развитие ядерной энергетики обуславливает жесточайшую борьбу за увеличение экономической эффективности производства топливных таблеток и ужесточение требований к конечной продукции (твэлов и сборок) с целью увеличения их конкурентоспособности и времени работы в ^ реакторах АЭС. Следовательно, возрастают требования и к топливным таблеткам по их геометрическим параметрам (ужесточению допусков на них), химическому составу, качеству поверхности, микроструктуре и др. Усложнение и удорожание технологических процессов изготовления таблеток, вызванное повышением требований к свойствам таблеток и их стабилизация, разработка методов статистического управления технологическими процессами, а также высокая себестоимость исходных материалов актуализируют работу по оптимизации соответствующих технологий. Таким образом, ставится задача — на основе анализа существующих технологий топливных таблеток выявить операции, существенно влияющие на конечные свойства таблеток и их стабильность. Предложить пути оптимизации выявленных операций технологического процесса и увеличения выхода в годное.

Практически все исследования проводились на топливных таблетках типа ВВЭР. Топливные таблетки для реакторов типа ВВЭР широко применяют в качестве ядерного топлива и по объему занимают как правило более половины производственных мощностей предприятия изготовителя. Большое разнообразие номенклатур как исходного порошка, так и топливных таблеток часто заставляет подбирать необходимые режимы изготовления таблеток с требуемыми характеристиками. Оценить исходные порошки диоксида урана на возможность получения из них спеченных таблеток со стабильными свойствами в заданном диапазоне можно только технологическим опробованием, то есть путем предварительного проведения практически всех основных операций — приготовление пресспорошка, прессование, спекание и шлифование. Очевидно, что такой метод тестирования не эффективен, дорог и часто требует многочисленных повторных экспериментов. Следовательно, есть необходимость более простых методов прогнозирования получения стабильных свойств топливных таблеток в требуемом интервале, позволяющих на основе исходных характеристик порошка априори рассчитывать конечные свойства получаемых топливных таблеток и назначать технологические режимы.

На основании исследования таких ключевых операций как смешивание, приготовление пресспорошка (включающего смешивание с пластификатором, уплотнение, грануляцию и сушку), прессование таблеток и их спекание, в данной работе сделана попытка подбора оптимальных режимов изготовления таблеток, для чего предложена методика определения оптимальных величин давления уплотнения и прессования на основе рассмотрения безразмерного коэффициента р„/руПл и коэффициента суммарной переданной порошку нагрузки р„р*рупл для получения бездефектной спеченной таблетки. Оценено напряженно-деформируемое состояние таблетки при прессовании, включающее разработку конечно-элементной модели прессования изделия в матрице с использованием программного комплекса «ANSYS»; разработана математическая модель спекания топливных таблеток, позволяющая оценивать технологичность исходного порошка диоксида урана и выбирать режимы прессования, обеспечивающие требуемую плотность и геометрию топливных таблеток после спекания без применения порообразователя.

1 Обзор литературы

Выводы и рекомендации для производства.

Проведен анализ веществ, вводимых в порошок в качестве связки (вода, порообразователь, поливиниловый спирт, глицерин). Проверены предложения по уменьшению температуры в зонах отгонки связки, обоснованные тем, что температура разложения веществ связки находится в интервале от 100 до 300°С. Однако, на шлифах таблеток после спекания обнаружились дефекты в виде цепочки пор, трещин, межгранульной пористости, так как при переходе таблеток из секции отгонки связки в секцию предварительного нагрева был увеличен градиент температуры с 1,64 до 2,74°С/мин.

Предложен оптимизированный температурный режим спекания для таблеток ВВЭР с температурами по зонам печи Ti=550°C, Т2=650°С, Т3=750°С, Т4=1000°С, Т5=1100°С, Тб=1700°С, Т7= 1720°С, Т8=1750°С. Свойства спеченных таблеток практически не отличались от штатной продукции, процент брака по их внешнему виду был несколько ниже.

3 Обсуждение результатов

На рисунке 3.1 представлена оптимизированная схема изготовления топливных таблеток.

Рисунок 3.1 — Оптимизированная схема изготовления топливных таблеток

Благодаря внедренным решениям, представленным в данной работе, ожидаемый экономический эффект заключается в увеличении выхода в годное минимум на 2 %, что составит при объеме производства в 500 тонн топливных таблеток в год порядка 20 млн. руб. Представлены методики для поиска оптимальных режимов изготовления топливных таблеток и получены результаты, позволившие стабилизировать качество таблеток по параметрам: плотность после спекания, доспекаемость, внешний вид, микроструктура.

Заключение

1. На основе анализа технологии и проведенных исследовательских работ оптимизирована технология массового производства топливных таблеток ВВЭР из диоксида урана на ОАО «МСЗ».

01483fl-e0,0435 т-)

2. Получено уравнение Pr=l —е ' v ' для определения степени однородности смеси диоксида урана с добавками (закисью-окисью и порообразователем), на основании которого рассчитано время смешивания, составившее 90 мин при степени однородности более 99%, вместо применявшихся в штатном режиме 70 мин со степенью однородности менее 95%.

3. Предложен смеситель Cyclomix фирмы Hosokawa для снижения трудозатрат вследствие объединения двух последовательных операций (операции смешивания UO2 с U3O8 и порообразователем и операции смешивания полученной смеси с пластификатором) и повышения качества смешивания. Проведено его опробование, получены удовлетворительные результаты, подобран оптимальный режим смешивания и оптимальная конструкция ротора: однонаправленные лопатки, наклоненные под углом 60° по отношению к вертикали, время смешивания: 10 сек при 100 об/мин, 30 сек при 1200 об/мин, далее заливка пластификатора в течение необходимого времени, смешивание с пластификатором 120 сек при 200 об/мин и разгрузка смесителя 10 сек при 1000 об/мин.

4. Предложено решать проблему низкой насыпной плотности исходного порошка подбором гранулометрического состава для получения максимально плотной упаковки частиц пресспорошка, а не предварительным уплотнением, предусмотренным штатным режимом. Из пресспорошка, состоящего из смеси фракций менее 0,100 мм и <0,400.>0,315 мм, по «сухой» технологии изготовлены таблетки, качество которых удовлетворяет предъявляемым требованиям.

5. Рассчитано уравнение для описания процесса уплотнения пресспорошка: •g(r.-yJ=0,2l31gp + C где С — константа, определяемая по соответствующему графику и зависящая от величины давления уплотнения. Степень аппроксимации предложенного уравнения и экспериментальных данных равна 0,986.

6. Предложена и внедрена методика определения оптимальных режимов уплотнения пресспорошка и его прессования на основе проведения тестирования исходного порошка и нахождения оптимальных коэффициентов рпр/рупл и Рпрфупл- Предложенная методика обеспечивает получение спеченных таблеток максимально возможной механической прочности и минимальным уровнем дефектов.

7. На основании расчета напряженно-деформируемого состояния таблетки в процессе прессования, предложен и осуществлен переход от геометрии таблеток с углом фаски 15° на угол фаски 25°.

8. В производство внедрена упаковка топливных таблеток в транспортные контейнера на паллетах, их транспортировка и дальнейшее снаряжение оболочек твэл непосредственно с паллет.

9. Предложена и экспериментально подтверждена математическая модель спекания топливных таблеток, позволяющая после проведения тестирования пресспорошка при двух давлениях прессования выбрать режим прессования, обеспечивающий получение требуемой геометрии и плотности таблеток после спекания, пользуясь формулой (2.51). Регулирование плотности проводят за счет подбора режимов прессования, без добавки порообразователя.

Математическая модель позволяет также оценивать технологичность исходного порошка и сравнивать различные технологии таблеток из него.

10. Предложен и опробован в условиях ОАО «МСЗ» оптимальный режим спекания с целью наиболее «мягкого» удаления связки из прессовок и исключения дефектов, образующихся при быстрой отгонке связки.

1. Деменътев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.

2. Нигматулин Б.И. Стратегия развития атомной энергетики в Российской Федерации // Сборник докладов международной научно-технической конференции. Атомная энергетика на пороге XXI века. Электросталь: ОАО «МСЗ», 2000. - С.221 - 254.

3. Смирнов Ю.В., Соколов Д.Д., Соколова ИД. и др., под ред. Круглова А.К., Смирнова Ю.В. Атомная промышленность зарубежных стран. М.: Атомиздат, 1980. — 288 с.

4. Lettau Н., Spierling Н., Urban P. Progress in fuel assembly development // Journal «Nuclear Europe Worldscan», 2000. №5. - p.48.

5. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник / Под ред. И.М.Федорченко. Киев: Наукова думка, 1985. - 624 с.

6. Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Каштанов А.И., Меньшикова Т.С. Высокотемпературное ядерное топливо. М.: Атомиздат, 1986. - 386 с.

7. Фрост Б. Твэлы ядерных реакторов М.: Энергоатомиздат, 1986.-284 с.

8. Самойлов А.Г. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 224 с.

9. Патент РФ № 2148279. Способ получения топливных таблеток / Потаскаев Г.Г., Курское

10. B.C., Балагуров Н.А. и др. Per. 20.05.1997 г.

11. Майоров А.А., Браверман КБ. Технология получения керамической двуокиси урана. — М.: Энергоатомиздат, 1985. 128 с.

12. Радфорд К. Влияние технологических параметров и микроструктуры на механическую прочность топливных таблеток из UO2 // Атомная техника за рубежом. 1980. - №9. —1. C.23-31.

13. Патент РФ № 2158971. Способ изготовления таблетированного топлива из диоксида урана и оборудование для его осуществления / Рожков В.В., Чапаев И.Г., Забелин Ю.В. и др. Per. 21.04.1999 г.

14. Патент РФ № 2158030. Способ изготовления таблетированного топлива для тепловыделяющих элементов и устройство его осуществления / Афанасьев B.JI., Рожков В.В. Забелин Ю.В. и др. Per. 18.11.1998 г.

15. Патент РФ № 2181221. Способ изготовления спеченных топливных таблеток и лодочка для спекания / Рожков В.В., Чапаев И.Г., Батуев В.И. и др. Per. 31.012000 г.

16. Р.фон Ян Г. Штем. Основные причины повреждения твэлов в реакторах с водяным охлаждением / Перев. Ф. Гарцаролли. — Крафтверк юнион актиенгезелынафт эрланген, ФРГ, 1979. 124 с.

17. Самойлов А.Г. Твэлы энергетических ядерных реакторов // Атомная техника за рубежом. -1984. №7. - С.11-16.

18. Решетников Ф.Г., Бибилашвили Ю.К., Головнин КС. и др. Разработка, производство и эксплуатация ядерных реакторов. В двух книгах. Книга первая. — М.: Энергоатомиздат, 1995.-315 с.

19. Самойлов А.Г., Каштанов А.И.,.Волков B.C. Дисперсионные твэлы. В двух томах. Том первый: Материалы и технология. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 224 с.

20. Характеристики ползучести диоксида урана. Пер. с англ. В. Геминова. / Mohamed Farghalli А., Soliman Mahmoud S. On the creep behavior of uranium dioxide // Mater. Sci. and Eng. — 1982. -№2. -C. 185-190.

21. Самойлов А.Г., Каштанов А.И., Волков B.C. Дисперсионные твэлы. В двух томах. Том второй: Конструкция и работоспособность. М.: Энергоатомиздат, 1982. — 224 с.

22. Карстен Г.Ж. К вопросу о возможности изменения пластичности и прочности керамического топлива // Атомная техника за рубежом. —1985. — №2. С.31-33.

23. Самойлов А.Г., Волков B.C., Солонин М.И. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1996.- 400 с.

24. Махова В.А., Соколова И.Д. Оптимизация микроструктуры ГЮг-топлива // Атомная техника за рубежом. 1988. - №10. - С.3-8.

25. Перев. с англ. Кохтева С. Вызванное термическим градиентом растрескивание таблеток в топливных элементах / Thermaly induced radial cracking in fuel element pellets. Sumi Y„ Keer L.M., Nemat-Nasser S. //J. ofNucl. Mater. 1981. - №1. - C.147-159.

26. Технические условия на таблетку ядерного керамического топлива для твэлов энергетических реакторов типа ВВЭР 407.00.014 ТУ.

27. Технические условия на двуокись урана. 52.000-28 ТУ.

28. Standard specification for nuclear grade sinterable uranium dioxide powder. ANSI / ASTM С 753-94.

29. Либенсон Г.А., .Лопатин В.Ю., Комарницкий Т.В Процессы порошковой металлургии. В 2-х томах. Том второй: Формование и спекание. Учебник для вузов. М.: МИСиС, 2002. - 320 с.

30. Больший М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972. - 336 с.

31. Жданович Г.М. Теория прессования металлических порошков. М.: Металлургия, 1969. -264 с.

32. Меерсон Г.А. Вопросы порошковой металлургии // Порошковая металлургия. 1973. -№10. -С.З.

33. ANSYS. Structural Nonlinearities. User's Guide for Revision 5.0. SASI, 1994.

34. Перелъман B.E. Формование порошковых материалов. — M.: Металлургия, 1979. — 253 с.

35. Коллиер Дж., Хьюитт Дж. Введение в ядерную энергетику. М.: Энергоатомиздат, 1989. -255 с.

36. Патент Великобритании № 2056155, G21C3/62, 1981г.

37. Патент ЕПВ № 0277708, G21C3/62, 1988г.

38. Патент США № 3692887, G21C3/62,1987г.

39. Патент ЕПВ № 0377077, G21C3/62, 1990г.

40. Андреев Э.И., Бочаров А.С., Иванов А.В., Либенсон ГА., Лисин А.Н., Маловик В.В. Математическая модель оптимизации технологии топливных таблеток из порошка диоксида урана // Изд. Вузов. Цветная металлургия. — 2003. — №1. — С.48-52.

41. Васильев В.В. Курилов П.Г., Лигачев А.Е., Мишин Б.С. Порошковая металлургия и композиционные материалы. — М.: МАТИ, 1983. — 62 с.

42. Григорьев А.К., Рудской А.И. Энергетические методы решения технологических задач пластичности пористых материалов // Порошковая металлургия. — 1988. — №5. -С.6-10.

43. НрИЛОШ&Сие, //. (о5ц$а7ельное)

44. СХЕМА ТРАНСПОРТИРОВКИ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

45. ВЫПРЕССОВЫВАНИЕ таблетки из матрицы1. ДЕЗАКТИВАЦИЯтары (возможно переворачивание)1. ТРАНСПОРТИРОВКАтаблеток из зоны прессования1. ТРАНСПОРТИРОВКАтары в бокс дезактивации (толканием тары)1. ЗАГРУЗКА ТАРЫвысота падения спрессованных таблеток в тару 300 мм

46. ЗАГРУЗКА виброчаши (пересыпание таблеток из вибробункера в виброчашу)

47. ТРАНСПОРТИРОВКА тары из форкамеры в бокс снаряжения1. ТРАНСПОРТИРОВКАтары в форкамеру бокса снаряжения

48. ВЫГРУЗКА тары из транспортного контейнера1. ТРАНСПОРТИРОВКАтранспортного контейнера на снаряжение1. ТРАНСПОРТИРОВКАтранспортного онтейнера на спецсклад1. ВИБРОСТОЛ (вибрация)

49. СНАРЯЖЕНИЕ твэл (вибрация)