Способ получения таблеток ядерного топлива

(51) 21 3/62 (2009.01) 21 3/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Топливные таблетки получают спеканием материала с содержанием диоксида урана 2,изготовленного из порошка, приготовленного способом конверсии гексафторида урана 6. В мкость с подвижными телами для уплотнения и смешивания вводят порошок,полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, и производят встряхивание мкости таким образом, чтобы порошок перемещался в пространстве мкости по трм не копланарным осям с тем, чтобы происходило его уплотнение между подвижными телами и подвижными телами и стенкой мкости до образования дисперсного материала с возросшей плотностью по отношению к порошку, полученному способом конверсии,непосредственно полученный перемешиванием в мкости дисперсный материал применяют для формования сырых топливных таблеток,подвергаемых спеканию. Предпочтительно, чтобы во время обработки мкость совершала колебательные движения. В мкость могут вводиться добавки самого разного происхождения либо до начала, либо во время смешивания в ней.(73) СОСЬЕТЕ ФРАНКО-БЕЛЬЖ ДЕ ФАБРИКАСЬОН ДЕ КОМБЮСТИБЛЬ - ФБФК(74) Шабалина Галина Ивановна Шабалин Владимир Иванович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТАБЛЕТОК ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА 21376 Изобретение относится к способу получения таблеток ядерного топлива, содержащих в основном диоксид урана 2 и применяемых в производстве топливных элементов ядерного реактора. Топливные элементы ядерных реакторов, в частности, реакторов с водяным охлаждением под давлением, содержат, как правило, трубы большой длины с закрытыми концами, в которых располагаются топливные таблетки диаметром, как правило, несколько меньше 10 мм и длиной от 10 до 20 мм. Топливные таблетки изготавливают спеканием материала, содержащего преимущественно диоксид урана 2, полученного из порошка, производимого способом конверсии гексафторида урана 6, как правило, при температуре около 1700 С. Известны разные способы получения оксидов урана, в частности, диоксида урана 2, конверсией гексафторида урана 6. В частности, известен способ конверсии, называемый способом сухой конверсии, газообразного гексафторида урана,который представляет собой способ пирогидролиза гексафторида урана водяным паром. Данный способ позволяет получать оксиды, средний состав которых может выражаться формулой 2. Эти оксиды содержат главным образом диоксид 2 и другие оксиды, такие, как 38 или 37, в разных количествах в зависимости от режима способа конверсии 6, при этом полученный сухими способами порошок обладает низкой плотностью(как правило менее 1 г/см 3) и состоит из кристаллитов очень малого размера (0,1-0,4 мкм),агломерированных между собой в большей или меньшей степени. Такой порошок обладает незначительной сыпучестью(замеренной посредством обычных тестов на сыпучесть). При получении топливных таблеток необходимо перед спеканием изготавливать сырые таблетки холодным прессованием гранулированного материала. Изготовление сырых таблеток прессованием делает необходимым введение гранулированного материала в узкие и глубокие цилиндрические матрицы с большой скоростью в случае промышленного производства, вследствие чего гранулированный материал для изготовления сырых таблеток, подвергаемых затем спеканию,должен обладать хорошей сыпучестью и другими свойствами для получения сырых таблеток с достаточной прочностью,необходимой для манипуляций перед спеканием. Для улучшения механических свойств сырых таблеток известны разные способы (например,добавка порошка 38 определнного качества,который описан, например, в патенте Франции 2 599 883 и в европейском патенте 0249549). Как правило, эти способы основаны на добавке в 2 определнного количества оксида, например, 38 или 37. Как правило, при изготовлении сырых таблеток также требуется вводить в гранулированный материал добавки, такие, как смазывающие вещества и порообразователи,которые облегчают формование сырых таблеток и 2 регулируют пористость и плотность спечнных топливных таблеток. Порошки из оксида урана, полученные способами конверсии гексафторида урана и, в частности, сухими способами, не могут применяться без преобразования при производстве сырых таблеток. Как правило, требуется большое количество операций для получения гранулированного материала с хорошей сыпучестью и плотностью,значительно превосходящей плотность порошка, и свойствами, необходимыми для изготовления высококачественных таблеток. В частности,необходимо увеличить и гомогенизировать гранулометрический состав порошков для получения частиц достаточного размера и формы, улучшающей сыпучесть и уплотняемость. Обычно на первом этапе в цехе для проведения конверсии производят просеивание порошков,полученных непосредственно способом сухой конверсии и/или измельчение тврдых частиц(например, фторсодержащих), задержанных при просеивании, гомогенизацию порошков, их загрузку и хранение для последующего использования в цехе таблетирования, который может располагаться вблизи или вдали от цеха конверсии. Затем порошки загружают в смеситель в цехе таблетирования с введением добавок, в частности,порообразователей, производят смешивание и гомогенизацию порошков и добавок,предварительное уплотнение смеси порошков в прессе для изготовления предварительно уплотннных элементов. После этого предварительно уплотннные элементы подвергают операции гранулирования в дробилке или грануляторе, проводят операцию по приданию сферической формы для получения частиц правильной формы, близкой к сферической, в смесительной мкости. После этого добавляют смазывающее вещество, которое смешивается с частицами при перемешивании перед прессованием сырых таблеток, подвергаемых затем спеканию. Следовательно,перевод порошка,непосредственно полученного способом конверсии 6, в зернистый материал для прессования сырых таблеток требует проведения множества операций,которые все должны проводиться в удовлетворительных условиях, обеспечивающих изготовление сырых таблеток и спечнных таблеток высокого качества. Весь комплекс операций требует наличия множества разных аппаратов, например,смесителей, прессов (или валковых уплотнителей) и грануляторов-дробилок, которые часто выходят из строя. Основное обстоятельство риска - это разрушение сита на выходе из гранулятора, наличие которого необходимо для обеспечения однородного и удовлетворительного гранулометрического состава дисперсного материала, предназначенного для изготовления сырых таблеток. В случае разрушения сита полученные продукты подлежат повторной обработке для удаления металлических остатков разрушенного сита и для гарантии 21376 гранулометрического состава, необходимого для изготовления таблеток. Также известно получение порошка оксида урана влажным способом, при котором применяется обработка распылением суспензии. Порошки,полученные влажными способами, имеют плотность и сыпучесть, превосходящие порошки, получаемые сухими способами, а также гранулометрический состав,который сегодня нельзя получить непосредственно известными сухими способами. Однако такие порошки должны быть подвергнуты дополнительным видам обработки перед приданием им формы сырых таблеток и последующего спекания. Кроме того, вс более возрастает тенденция перехода с влажных способов на сухие в связи с безопасностью и защитой окружающей среды, и становится необходимым снабжение заводов, традиционно использующих полученные влажным способом изделия, порошками из 2,изготовленными сухим способом. В частности, в случае изготовления смешанного горючего МОХ из смеси диоксида урана 2 и диоксида плутония РО 2 необходимо обеспечить снабжение заводов приготовленными сухим способом порошками из 2. Способы изготовления таблеток из применяемой в настоящее время смеси оксидов урана и плутония требуют применения порошков из 2, обладающих хорошей сыпучестью, состоящих из гранул преимущественно правильной формы и имеющих высокую плотность, достигающую около 2 г/см 3,упорядоченный гранулометрический состав менее 250 мкм, что необходимо для получения хорошей смеси урана с оксидом плутония и свойств,позволяющих изготовить сырые таблетки с высокой механической прочностью. Для придания порошкам, полученным сухим способом,удовлетворительных показателей плотности, сыпучести и гранулометрического состава предложен способ сушки распылением порошков оксида урана, полученных сухим способом,который может применяться в промышленном масштабе для порошка оксида урана с ограниченным содержанием изотопа 235. Также предложено, в целях улучшения сыпучести, плотности и гранулометрического состава полученных сухим способом порошков,изготавливать гранулы путм предварительного уплотнения и последующей грануляции. Однако получаемые гранулы имеют слишком большой размер (до 1200 мкм) и не позволяют получать однородную смесь с порошком оксида плутония. Следовательно,приходится проводить дополнительные операции по грануляции или дроблению с просеиванием гранул. Традиционные примы просеивания ухудшают сыпучесть и снижают плотность продуктов. Кроме того операции являются сложными и связаны с определнной опасностью, которую представляет проволока используемых сит в случае их разрушения, вследствие чего е остатки могут смешаться с гранулами, что приведт к повреждению оборудования таблетирования гранул. Как правило, помимо добавки оксида плутония РО 2 при изготовлении топлива МОХ в порошки из 2,полученные сухим способом, могут быть введены многочисленные добавки. Такими добавками могут служить, например, поглотители и замедлители или эффективные топливные материалы, например,2 или оксиды редких земель, такие, как 23,Е 2 О 3. Для введения и смешивания таких добавок с порошком из 2, полученным сухим способом,необходима предварительная обработка для доводки порошка 2, например, более или менее выраженная гомогенизация путм сушки распылением при необходимости с последующими операциями предварительного уплотнения и грануляции, причм данные операции дополняются несколькими последующими этапами измельчения и/или просеивания. Следовательно, эти способы являются сложными и требуют многочисленных этапов по доводке порошка 2 и смешиванию его с добавками. Как было указано выше, в случае приготовления топлива преимущественно на основе оксида урана 2, производят, как правило, смешивание порошков 2 и 38 (или 37) в соотношении 80/20 или предпочтительно 90/10. Применяемые оксиды 38 могут быть получены непосредственно сухим способом в условиях, в которых осуществляется пирогидролиз гексафторида урана 6 водяным паром. 38 или 37 могут быть также получены окислением порошка из 2 при низкой температуре. Оксиды 38 или 37 могут добавляться в исходный порошок или вводиться в смесители в цехе таблетирования перед этапом предварительного уплотнения. Другие добавки для модификации микроструктуры топливных таблеток, такие, как оксид хрома, глинозм, диоксид кремния, оксиды ванадия и ниобия и другие соединения, могут вводиться и смешиваться с диоксидом урана,полученным сухим способом, на разных этапах процесса, для которых, в любом случае, требуется приготовление дисперсного материала с необходимыми свойствами для изготовления сырых таблеток. Такие операции по введению и смешиванию ещ больше усложняют приготовление дисперсного материала. Как правило, требуется также применять смазывающие вещества на некоторых этапах процесса, например, перед предварительным уплотнением и прессованием дисперсного материала для получения сырых таблеток. Как правило, операции, предшествующие изготовлению сырых таблеток, являются сложными и многочисленными, особенно в случае применения полученного сухим способом оксида урана 2,являющегося слабо сыпучим или несыпучим и мелкозернистым, причм такие способы должны заменить собой влажный способ. Следовательно, целью изобретения является создание способа получения таблеток ядерного топлива спеканием материала с содержанием диоксида урана 2, полученного из порошка,приготовленного способом конверсии гексафторида 3 21376 урана 6, который позволяет упростить операции получения дисперсного материала с содержанием диоксида урана 2 со свойствами, необходимыми для получения сырых таблеток, подвергаемых затем спеканию. Для этой цели в мкость с подвижными телами для сжатия и смешивания вводят порошок,полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, и проводят встряхивание мкости таким образом,чтобы порошок перемещался во всм пространстве мкости по трм не компланарным осям с тем, чтобы происходило уплотнение между подвижными телами и между подвижными телами и стенкой мкости до образования дисперсного материала с плотностью в неуплотннном состоянии не менее 1,7 г/см 3,дисперсный материал, полученный смешиванием в мкости, применяют для формования сырых топливных таблеток прессованием, которые затем спекают. Способ согласно изобретению может содержать следующие, взятые отдельно или в сочетании,признаки- введнный в мкость порошок получают способом сухой конверсии, его плотность составляет менее 1 г/см 3, плотность дисперсного материала в неуплотннном состоянии, полученного смешиванием в мкости, составляет около 2 г/см 3- порошок,полученный непосредственно способом конверсии гексафторида 6, имеет плотность менее 1 г/см 3 и нулевую сыпучесть,определяемую стандартным тестом путем пропускания через отверстие размером 15 мм, при этом дисперсный материал,полученный смешиванием в мкости характеризуется сыпучестью свыше 10 г/с после нескольких минут смешивания в мкости- проводят встряхивание мкости с подвижными телами и порошком, полученным непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, в течение 1-600 минут- подвижные тела для уплотнения и перемешивания в мкости являются свободными телами любой простой геометрической формы со слегка шероховатой поверхностью- подвижные тела имеют цилиндрическую форму- подвижные тела имеют в основном форму сферических шариков- подвижные тела изготовлены из одного из следующих материалов спечнный глинозм А 12 О 3,спечнный оксид урана, чистый или легированный оксид циркония, карбид вольфрама, стали,металлический уран или уран-титановый сплав- перед встряхиванием мкости в не вводят вместе с порошком диоксида урана 2,полученным непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, по меньшей мере, одну добавку, состоящую, по меньшей мере, из одного порообразователя, в количестве не менее 0,01- в мкость вводят вместе с порошком диоксида 4 урана 2, полученным непосредственно способом конверсии гексафторида 6, по меньшей мере,одну добавку- добавку вводят в мкость во время обработки встряхиванием- добавкой служит, по меньшей мере, одно из следующих веществ оксид урана 38, оксид урана 37, оксид плутония РО 2, оксид тория Т 2,оксид гадолиния 23, порообразующее вещество,смазывающее вещество, присадки для спекания- для изготовления топливных таблеток из смеси оксида урана и оксида плутония (МОХ) мкость помещают в замкнутую камеру типа перчаточного бокса, вводят в мкость порошки оксида урана,оксида плутония и добавки и встряхивают е по команде, подаваемой с наружной стороны замкнутой камеры перед формованием сырых таблеток прессованием дисперсного материала, полученного смешиванием в мкости, в этот материал добавляют смазывающее вещество и производят их смешивание для распределения смазывающего вещества по частицам дисперсного материала- дисперсный материал, содержащий в основном оксид урана 2 и полученный смешиванием приготовленного конверсией порошка, смешивают перед формованием сырых таблеток с помощью подвижных тел с порошком оксида плутония РО 2 для приготовления топлива МОХ. Для лучшего понимания сущности изобретения описывается несколько примеров осуществления способа согласно изобретению и отдельных средств,применяемых для этого осуществления. Одним из основных аспектов способа согласно изобретению является то, что он позволяет приготовить за одну операцию уплотнения и смешивания исходного продукта, полученного непосредственно способом конверсии 6,дисперсный материал для изготовления сырых таблеток прессованием на прессах, обычно применяемых в производстве сырых таблеток. Исходным продуктом служит порошок оксида урана с содержанием в основном 2, полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, в частности, способом сухой конверсии. Такой порошок, полученный на выходе из установки для конверсии, имеет состав, который может быть в целом обозначен как 2, причм этот порошок содержит в основном 2 и в меньших количествах другие оксиды, например,38 и 37. Полученный в конце установки для конверсии порошок состоит из кристаллитов размером от 0,1 до 0,4 мкм, которые частично спрессованы между собой, образуя более или менее хрупкие скопления средней величины, как правило,от 0,5 до 20 мкм. Плотность этого порошка составляет всегда менее 2 г/см 3 или даже 1,5 г/см 3,часто менее 1 г/см 3 или около 0,7-0,9 г/см 3. Такой порошок обладает сыпучестью, определяемой стандартным тестом, при котором порошок пропускают через отверстие размером 15 мм в 21376 конической мкости, и выражаемой через величину расхода в г/с, при нулевом показателе сыпучести порошок не проходит через указанное отверстие при стандартном тесте. Все показатели плотности, приведнные в настоящем описании (если не указано особо),являются насыпной плотностью, замеренной стандартным тестом. Исходный порошок с низкой плотностью,низким гранулометрическим составом и отсутствием сыпучести не может быть использован без преобразования в способе изготовления сырых таблеток. Также непригодным для изготовления сырых таблеток без промежуточного преобразования является исходный продукт, если им является,например, порошок оксида урана 2, полученный влажным способом. Способ согласно изобретению, включающий в себя только один этап превращения описанного выше исходного порошка в дисперсный материал с плотностью в неуплотннном состоянии более 1,7 г/см 3 и хорошей сыпучестью, проводят в мкости,в которую загружают исходный порошок и, при необходимости, добавки, о чм речь пойдт ниже. Применяемая мкость имеет, как правило, стальную стенку, покрытую внутри слоем органического синтетического материала,например,полиуретаном, для ограничения или исключения риска истирания стенки мкости и загрязнения введнных в не продуктов. Как правило, стенка мкости имеет форму, образуемую вращением вокруг оси, например, цилиндрическую или тороидальную. мкость содержит подвижные тела для уплотнения и смешивания, которые находятся предпочтительно в свободном состоянии внутри мкости и/или могут быть связанными с мкостью,но с возможностью перемещения. мкость смонтирована подвижно на опоре и снабжена средствами для перемещения, которые позволяют производить встряхивание, при котором находящиеся внутри мкости материалы, например,порошок и подвижные тела для сжатия и смешивания перемещаются по всему пространству мкости, совершая трхмерное движение, т.е. векторы движения содержат составляющие в соответствии с тремя не компланарными осями пространства. Перемещение материалов внутри мкости может происходить либо только при е встряхивании, либо одновременно при движении мкости и подъмных элементов, расположенных внутри мкости. Находящиеся в мкости подвижные тела выполнены, как правило, из металла или тврдого сплава или керамического материала. Предпочтительно, чтобы подвижные тела состояли из глинозма или спечнного оксида урана для обеспечения тврдости,необходимой для предупреждения загрязнения порошка оксида урана продуктами, способными ухудшить свойства порошка или топливных таблеток. Расположенные в мкости подвижные тела для уплотнения и перемешивания могут иметь самую разную форму,например,цилиндрическую,сферическую или форму куба этими подвижными телами могут служить, например, шары, кольца,шарики, кубы, цилиндры с плоскими или полусферическими торцами или ролики или тела любой другой формы. Вместимость мкости может изменяться в широком диапазоне без ухудшения условий для осуществления способа. Она может составлять от нескольких килограммов до нескольких центнеров и даже нескольких тонн, причм вместимость мкости соответствует максимальной массе элементов,которые в ней могут находиться (порошок или подвижные тела). Учитывая вместимость мкости, некоторые параметры приходится регулировать для достижения оптимальной эффективности превращения порошка оксида урана в дисперсный материал, необходимый для производства сырых таблеток. Этими параметрами являются, в частности, степень заполнения подвижными телами,которая определяется соотношением между общим объмом подвижных тел и полезным объмом мкости, степень заполнения порошком, которая определяется как соотношение между общим объмом загруженного в мкость порошка и полезным объмом мкости, и коэффициентом заполнения порошок/подвижные тела, который определяется как соотношение между общим объмом загруженного в мкость порошка и объмом свободного пространства между подвижными телами в состоянии покоя мкости. Как правило, заполнение мкости производится таким образом, чтобы материал покрывал подвижные тела и заполнял промежутки между ними. Также возможны и другие варианты заполнения. Предпочтительно, чтобы мкость с подвижными телами была установлена на неподвижном основании с возможностью приведения в состояние вибрации и была бы снабжена средствами вибрации,состоящими, как правило, из двигателя с дебалансом. Согласно отдельному варианту осуществления,показавшим себя удовлетворительным при изготовлении дисперного материала из порошка оксида 2, полученного сухой конверсией, была применена дробилка с коммерческим обозначением 1 фирмы . мкость дробилки содержит стенку тороидальной формы, установленную вертикально по оси вращения на неподвижном основании с помощью спиральных опорных пружин с вертикальной осью. Двигатель для вибрации жстко связан со стенкой мкости, при этом его ось ориентирована по вертикальной оси мкости. Двигатель связан с дебалансами таким образом, что при свом вращении он приводит мкость в колебательные движения с трхмерным качением,причм ось мкости одновременно совершает вращательное и качающееся движения. В мкости свободно располагаются подвижные тела, которые могут иметь,например,сферическую,5 21376 цилиндрическую или более сложную форму, на которые насыпается обрабатываемый порошок перед включением двигателя для встряхивания мкости. Свободные подвижные тела и порошок перемещаются под действием движений и вибрации мкости по трхмерным траекториям и заполняют значительную часть внутреннего пространства мкости. Во время перемещений свободных подвижных тел и порошка под действием движений и вибрации мкости порошок уплотняется между подвижными телами, а также между подвижными телами и стенкой мкости. При введении в дробилку 1 порошка оксида урана, полученного способом сухой конверсии гексафторида 6, неожиданно было отмечено непрерывное повышение гранулометрического состава порошка в зависимости от времени. Дробилкаобозначена изготовителем как вибрационная,которая позволяет доводить гранулометрический состав дисперсного материала или порошка до субмикронных размеров, составляющих до 5 мкм. Обработка в этом известном устройстве полученного сухой конверсией порошка с плотностью около 0,8 г/см 3 и с содержанием кристаллитов размером от 0,1 до 0,4 мкм, более или менее связанных между собой в виде скоплений,позволяет получать в результате уплотнения между подвижными телами частицы, гранулометрический состав которых гомогенизируется в зависимости от времени и составляет от 10 до 150 мкм. Плотность порошка возрастает непрерывно в зависимости от времени обработки внутри мкости с подвижными телами и достигает в течение около 2 часов порядка 2 г/см 3. Сыпучесть полученного способом сухой конверсии порошка является нулевой, как указывалось выше, и после обработки в течение нескольких минут в мкости с подвижными телами,совершающей колебательные движения, сыпучесть частиц достигает показателя, превышающего 10 г/см 3, и очень быстро может достигнуть показателей, составляющих 60 г/см 3 и более (эти показатели были получены измерением с помощью упомянутого выше устройства). Дисперсный материал, полученный обработкой в течение 1 или 2 часов, в отдельных случаях в течение до 150 минут, в мкости с подвижными телами может быть использован для изготовления сырых таблеток прессованием с учтом его плотности,сыпучести и уплотняемости,определяемой в числе прочего формой полученных частиц и их гранулометрическим составом. Кроме того, обработка внутри вибрирующей мкости с подвижными телами позволяет одновременно получить однородную смесь из порошков оксида урана, приготовленных способом сухой конверсии, и добавок, таких, как РО 2, 2,23 Е 2 О 3 или же порообразующих веществ,таких, как органические или минеральные вещества,способные разрушаться при спекании, или смазывающих веществ, таких, как стеарат цинка или алюминия или этиленбистеарамид, или присадок,вносимых для изменения кристаллической 6 структуры спечнных таблеток. В находящуюся в мкости смесь можно ввести любую другую добавку, такую, как упомянутая выше, вызывающая изменение структуры и состава таблеток. В смесь могут также вводиться смазывающие вещества, оказывающие порообразующий эффект и служащие для замены обычных порообразователей,таких, как продукт, известный под обозначениемили оксалат аммония или его производные. Введение добавок в порошок оксида(содержащего, как правило, 2 и 3 О 8) может производиться полностью или частично в момент загрузки мкости перед началом обработки или во время обработки в определнный момент. Смазывающее или смазывающие вещества добавляются и смешиваются с уже сформировавшимися зрнами, а не с исходным порошком, для получения смазывающего эффекта на последующем этапе прессования. Способ согласно изобретению позволяет изготавливать топливо с содержанием преимущественно оксида урана 2 и других веществ, например, поглотителей нейтронов, таких,как оксид гадолиния или эрбия или расщепляющиеся топливные материалы, такие, как оксид плутония, или же топливные материалы,такие, как оксид тория. Эти продукты вводят в мкость в произвольный момент для обеспечения наджного соединения указанных материалов с частицами оксидов урана в виде порошка,полученного конверсией 6. В случае применения токсичных и/или радиоактивных материалов, таких, как оксид плутония, необходимо, разумеется, принять меры предосторожности,известные среднему специалисту. Однако способ согласно изобретению,позволяющий получить дисперсный материал,необходимый для изготовления сырых таблеток, за одну операцию внутри единственной мкости с подвижными уплотняющими телами позволяет легко проводить операции без опасности для операторов в результате размещения мкости в защитной камере типа перчаточного бокса, при этом операциями по составлению загрузки, введению добавки и приведению мкости в состояние вибрации можно управлять с наружной стороны защитной камеры. Согласно предпочтительному варианту осуществления подвижные тела для уплотнения и смешивания находятся внутри мкости в полностью свободном состоянии и являются частью загрузки,вводимой в мкость. В этом случае в мкость прежде всего загружают тела для уплотнения,например, шарики или цилиндры, в заданном количестве. Затем загружают порошок, полученный непосредственно способом сухой конверсии гексафторида 6, и при необходимости разные добавки. Затем мкости сообщают движения,предпочтительно колебательные. Подвижные тела остаются в мкости, а обработанный продукт выпускают через рештку в е основании. Согласно предпочтительному варианту осуществления расположенные внутри мкости 21376 подвижные тела выполнены из глинозма А 12 О 3 большой тврдости. При осуществлении способа согласно изобретению кинетическая энергия,сообщнная подвижным телам и обеспечивающая уплотнение порошка,является умеренной,благодаря чему снижается энергия удара подвижных тел друг о друга и об стенку мкости. Следовательно, подвижные тела для уплотнения и смешивания подвержены очень ограниченному разрушению, в результате чего загрязнение порошков материалами этих подвижных уплотняющих тел очень незначительное. Кроме того, введение глинозма в малых количествах в топливные таблетки не является недостатком, при этом алюминий может даже оказывать положительное влияние. Проведнные измерения показали, что загрязнение алюминием не превышает нескольких частей на миллион. В случае применения подвижных тел из спечнного оксида урана 2 вместо глинозма полностью устраняется опасность загрязнения элементами, отсутствующими в порошке оксида урана. Кроме того, сокращается время обработки и увеличивается кинетическая энергия благодаря возросшей плотности подвижных тел из спечнного оксида урана (расчтная плотность 10,96 г/см 3). Однако поступление урана в виде его спеченного оксида в порошок вследствие определнного разрушения подвижных тел существенно ухудшает спекание смеси и не обеспечивает других существенных преимуществ. Для лучшего понимания сущности изобретения ниже описываются несколько примеров осуществления способа. Приводятся три примера осуществления изобретения, а именно 1, 2, 3 и один сравнительный пример. Присущий способу согласно изобретению этап,на котором обрабатываются порошки, полученные непосредственно способом сухой конверсии, в мкости с подвижными телами для получения дисперсного материала для изготовления из него сырых таблеток, проводят в вибрационной дробилке фирмыпод обозначением 1. В описанных четырх примерах осуществления изобретения мкость дробилки,имеющая тороидальную форму с вертикальной осью, вмещает в себя 20 кг подвижных тел в виде цилиндров из спечнного глинозма диаметром и длиной околодюйма (12,7 мм). Для проведения обработки порошок засыпают на подвижные уплотняющие тела, расположенные совершенно свободно внутри мкости. Затем мкость приводят в колебательные движения посредством закреплнного на мкости двигателя с дебалансом. Пример 1 Последовательно составили несколько загрузок из дисперсного материала на основе оксида урана 2, полученного способом сухой конверсии гексафторида 6. Для составления восьми загрузок первой серии в мкость дробилки с подвижными телами из глинозма загрузили 10 кг материала в виде порошка, содержавшего 89 ма. оксида урана 2, 6 ма.и 5 ма. 38, в который добавили 0,2 ма. этиленбистеарамида и 0,55 ма. оксалата аммония. Для составления 8 загрузок второй серии в мкость последовательно ввели загрузку из материала того же состава, что и восемь загрузок первой серии, в который добавили 0,2 ма. этиленбистеарамида и 0,47 ма. оксалата аммония. Известный продукт под маркойпредставляет собой оксид урана 38, полученный либо из оксифторида урана 22 во время конверсии гексафторида 6 для получения оксидов урана,либо из оксида урана 2 в высокотемпературной печи. Оксид 38, введнный в смесь вместе с ,извлекали из топливных таблеток в процессе или в конце их изготовления. Каждую загрузку первой серии и каждую загрузку второй серии подвергали встряхиванию в мкости таким образом, чтобы загрузка и подвижные тела совершали движение во всех направлениях пространства. После обработки в течение около 120 минут из мкости отобрали гранулированный материал,состоявший преимущественно из оксидов урана со следующими свойствами- средняя плотность в неуплотннном состоянии около 2,2 г/см 3,- средняя плотность в уплотннном состоянии около 2,9 г/см 3,- средняя сыпучесть около 57 г/с. Частицы восьми загрузок каждой серии гомогенизировали в смесителе для достижения одинаковых свойств (в частности, для получения указанных выше показателей плотности и сыпучести). Для гомогенизации загрузок каждой из двух серий в смеситель с вращающейся мкостью,обычно применяемый на предприятиях,выпускающих таблетки ядерного топлива, ввели восемь загрузок дисперсного материала, после чего мкость привели во вращение. Предпочтительно, чтобы мкость смесителя была выполнена двухконусной формы. Такая мкость,называемая двойным конусом,применяется обычно на заводах, производящих ядерное топливо. Применили двойной конус вместимостью не менее 80 кг, в который ввели восемь загрузок каждой из серий, затем двойной конус привели во вращение длительностью около 5 минут для получения однородного дисперсного материала со средними характеристиками, указанного выше. Совершенно очевидно,что в случае промышленного применения изобретения и при использовании перемешивающей мкости с подвижными телами, имеющей достаточную вместимость (например, 80 кг), перемешивание смеси исходных порошков можно вести за одну операцию и получить однородную массу дисперсного материала без последующей гомогенизации в двойном конусе. 7 21376 Однако двойной конус применяется как после гомогенизации загрузок, так и после смешивания порошков в мкости большой вместимости для приготовления смеси из смазывающего вещества и дисперсного материала. В том случае, когда двойной конус применяется для гомогенизации загрузок,то в гомогенизированную загрузку в двойном конусе добавляют смазывающее вещество, а если всю массу дисперсного материала получают за одну операцию, то его переводят в двойной конус и добавляют смазывающее вещество. Так, например, в дисперсный материал добавляют 0,25 ма. этиленбистеарамида. Производят смешивание смазывающего вещества с дисперсным материалом путм вращения мкости двойного конуса в течение около 1 мин. 30 с. Этиленбистеарамид в качестве смазывающего вещества применяется преимущественно в виде коммерческого продуктафирмы ,который обладает гранулометрическим составом,необходимым для обеспечения оптимальной смазки. Однако смешивание при использовании подвижных тел, обеспечивающих взаимодействие и жсткое смешивание присутствующих веществ,приводит к уменьшению или нарушению смазывающего эффекта вещества, добавленного в качестве смазки. Следовательно, для обеспечения оптимальных условий для смазки может оказаться необходимым проведение щадящего смешивания частиц и смазывающего вещества в смесителе типа двойного конуса. Недостаточная степень смазывания проявляется через увеличение усилий прессования и заеданий вследствие трения частиц при прессовании. Полученный дисперсный материал является гомогенизированным и содержит смазку при плотности около 2,4 г/см 3 в неуплотннном состоянии и около 2,9 г/см 3 в уплотннном состоянии, сыпучесть дисперсного материала составляет около 80 г/с. Обе загрузки дисперсного материала из смесей,отличавшихся только количеством порообразующего материала (оксалата аммония) в исходной смеси, имели одинаковые свойства, их Опыт 2 Характер заполнения 20 кг измельчнного глинозма (1113 мм) Длительность мин. 0 10 15 30 60 обработки в неуплотннном г/см 3 0,9 1,3 1,3 1,5 1,8 состоянии в уплотннном г/см 3 1,6 1,9 1,9 2,1 2,4 состоянии конус 15 мм г/с 0 0 42 58 66 Плотность в неуплотннном состоянии изменилась с 0,9 до 2,1 г/см 3 в течение двух часов обработки. Сыпучесть резко возросла через 15 минут обработки и в конце обработки составила 79 г/с. 8 ввели последовательно в таблетировочную машину для прессования дисперсного материала и получения сырых таблеток. Прочностные показатели сырых таблеток были удовлетворительными. Сырые таблетки, полученные из первой загрузки(содержавшей 0,55 порообразователя) имели плотность 6,3 г/см 3,а сырые таблетки,изготовленные из второй загрузки (содержавшей 0,47 порообразователя) - плотность 5,8 г/см 3. Добавка порообразователя позволяет получить требуемую плотность после спекания (95). В обоих случаях смазывающее вещество было равномерно распределено в дисперсном материале. В процессе прессования заеданий отмечено не было. Встряхивание смеси порошков в присутствии подвижных тел позволяет получить дисперсный материал, плотность которого в неуплотннном состоянии и в уплотннном состоянии существенно превосходит плотность исходного порошка,состоящего в основном из оксида урана 2,полученного способом сухой конверсии гексафторида урана 6. Смешивание со смазывающим веществом позволило очень незначительно увеличить плотность (по меньшей мере, в неуплотннном состоянии) и существенно увеличить сыпучесть дисперсного материала. Пример 2 В мкость с подвижными телами из глинозма загрузили 5 кг порошка диоксида урана 2,полученного сухим способом, плотностью 0,9 г/см 3,этот порошок, полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, не обладал сыпучестью через отверстие размером 15 мм. В загрузку из порошка 2 не вводили ни порообразователь, ни смазывающее вещество,обработка проводилась приведением в колебательные движения мкости с загрузкой. Отбор дисперсного материала производился во время его обработки через 10, 15, 30, 60 и 120 минут соответственно, длительность обработки составила 120 минут. Определили показатели плотности и сыпучести дисперсного материала просеиванием, как указано выше, результаты приведены в табл. 2. Таблица 2 Как и раньше, прессование дисперсного материала, полученного в конце обработки,проводили в матрицах для изготовления сырых таблеток. Для проведения этой операции с частицами смешали смазывающее вещество для 21376 облегчения прессования и получения сырых таблеток. (Перед прессованием при необходимости в дисперсный материал добавляется Опыт 3 порообразующее вещество для задания требуемой плотности спечнных таблеток). Пример 3 Таблица 3 Тип заполнения 20 кг измельчнного глинозма (1113 мм) Длительность мин. 0 обработки в неуплотннном г/см 3 1,1 состоянии в уплотннном г/см 3 1,8 состоянии конус 15 мм г/с 0 В мкость с уплотняющими телами цилиндрической формы загрузили 4 кг порошка оксида урана 2, полученного сухим способом, с плотностью 0,8 г/см 3, причм этот порошок не обладал сыпучестью через отверстие размером 15 мм, затем загрузили 2 кг смеси оксидов урана с содержанием 25 оксида гадолиния (23) и 36 г порообразователя в виде органического вещества. Через час обработку прекратили, порошок,состоявший из смеси урана и оксида гадолиния и имевший плотность 1,1 г/см 3 перед началом обработки, после обработки в течение одного часа имел плотность 2,1 г/см 3. Этот порошок обладал хорошей сыпучестью, составившей 65 г/с. В порошок добавили 18 г смазывающего вещества из стеарата цинка. Затем дисперсный материал, смешанный со смазывающим веществом,непосредственно прессовали с получением сырых таблеток, спекавшихся затем обычным способом. Сравнительный пример Порошок из оксида урана 2, полученный непосредственно способом сухой конверсии, с плотностью в неуплотннном состоянии 0,85 г/см 3 ввели в ножевую дробилку типа, применяемого для обработки порошков в цехах для проведения конверсии с применением известного из уровня техники способа. После обработки в ножевой дробилке плотность порошка не изменилась, а даже несколько снизилась и составила 0,8 г/см 3. Сыпучесть порошка, которая в начале была нулевой, после обработки в ножевой дробилке сохранилась прежней. Следовательно,примеры осуществления изобретения показывают, что способ согласно изобретению, проводимый во встряхиваемой мкости с подвижными телами, предпочтительно со свободно подвижными телами,позволяет существенно увеличить плотность порошка,полученного способом сухой конверсии, и достичь значения, близкого или несколько превышающего 2 г/см 3. Кроме того, при обработке получают дисперсный материал с очень хорошей сыпучестью,из которого легко формуются сырые таблетки обычными способами. Спечнные таблетки обладают свойствами,которые присущи топливным таблеткам,изготовленным способами согласно уровню техники. Кроме того, проведнные тесты показали, что в порошки оксидов урана, полученные сухим способом, можно вводить добавки либо до начала обработки, либо во время обработки, либо в конце обработки в мкости. Как правило необходимо,чтобы в случае применения органических порообразующих веществ, в мкость для обработки порообразователь вводился в количестве более 0,1 ма. вместе с оксидом урана, но в любом случае в количестве более 0,01 ма. По каждой добавке или любому другому веществу,обладающему собственным порообразующим эффектом, и при знании требуемой конечной плотности и плотности после спекания матрицы без добавок рассчитывают вводимое количество добавок и порообразователя для достижения требуемой плотности после спекания. Способ согласно изобретению,содержащий только один этап (или не более двух этапов, если принять во внимание этап смазывания щадящей смесью) перевода порошка оксида урана, полученного способом сухой конверсии гексафторида урана, в дисперсный материал,который может использоваться для получения сырых таблеток, вместо семи этапов в способе согласно уровню техники, позволяет существенно упростить методику и оборудование для получения ядерного топлива. Смесь из смазывающего вещества и дисперного материала можно получать с помощью устройств иных, чем смеситель двухконусного типа такие устройства должны обеспечивать щадящее смешивание,при котором не происходит разрушения смазывающего вещества. Изобретение может применяться для изготовления топливных таблеток самого разного состава. В случае изготовления топливных таблеток МОХ с содержанием оксидов урана (главным образом 2) и плутония Р 2 оксид плутония может вводиться в смесь перед обработкой встряхиванием с применением подвижных тел или в дисперсный материал, полученный смешиванием в мкости дробилки. Оксид плутония в виде порошка может быть смешан с дисперсным материалом в смесителе для порошков. Может применяться одно или несколько смазывающих веществ, выбранных из большого количества веществ, которые могут добавляться в 9 21376 дисперсный материал перед формованием сырых таблеток. В частности, смазывающими веществами могут служить этиленбистеарамид или дистеарат алюминия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения таблеток ядерного топлива спеканием материала с содержанием диоксида урана 2, полученного из порошка,приготовленного способом конверсии гексафторида урана 6, отличающийся тем, что в мкость с подвижными телами для уплотнения и смешивания вводят порошок, полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, и производят встряхивание мкости таким образом,чтобы порошок перемещался в пространстве мкости по трм не компланарным осям для своего уплотнения между подвижными телами и между подвижными телами и стенкой мкости до образования дисперсного материала с плотностью в неуплотннном состоянии менее 1,7 г/см 3, и что дисперсный материал, полученный смешиванием в мкости, применяют для формования сырых таблеток, подвергаемых затем спеканию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мкость подвергают трхмерным колебательным движениям. 3. Способ по 1 или 2, отличающийся тем, что введнный в мкость порошок получают способом сухой конверсии с плотностью менее 1 г/см 3 и что плотность дисперсного материала в неуплотннном состоянии, полученного смешиванием в мкости,составляет около 2 г/см 3. 4. Способ по любому из пунктов 1-3,отличающийся тем, что порошок, полученный непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, имеет плотность менее 1 г/см 3 и нулевую сыпучесть, определяемую стандартным тестом на прохождение через отверстие размером 15 мм, и что дисперсный материал, полученный смешиванием в мкости, обладает сыпучестью более 10 г/с после нескольких минут смешивания в мкости. 5. Способ по любому из пунктов 1-4,отличающийся тем, что встряхивание мкости с подвижными телами и порошком, полученным непосредственно конверсией гексафторида урана 6, проводят в течение от 1 до 600 минут. 6. Способ по любому из пунктов 1-5,отличающийся тем, что подвижные тела для уплотнения и смешивания в мкости представляют собой свободные тела любой простой геометрической формы с незначительно шероховатой поверхностью. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что подвижные тела имеют цилиндрическую форму. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что подвижные тела имеют форму практически сферических шариков. 9. Способ по любому из пунктов 1-8,отличающийся тем, что подвижные тела выполнены из одного из следующих материалов спечнный глинозм А 1203, спечнный оксид урана,спечнный оксид чистого или легированного циркония, карбид вольфрама, стали, металлический уран или уран-титановый сплав. 10. Способ по любому из пунктов 1-9,отличающийся тем, что перед встряхиванием мкости в не вводят вместе с порошком оксида урана 2, полученным непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, по меньшей мере, одну добавку в виде, по меньшей мере, одного порообразователя в количестве не менее 0,01 мас. 11. Способ по любому из пунктов 1-10,отличающийся тем, что в мкость вводят вместе с порошком диоксида урана О 2, полученным непосредственно способом конверсии гексафторида урана 6, по меньшей мере, одну добавку. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что добавку вводят в мкость перед встряхиванием мкости. 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что добавку вводят в мкость во время встряхивания этой мкости. 14. Способ по любому из пунктов 1-13,отличающийся тем, что добавкой является, по меньшей мере, одно из следующих веществ оксид урана 38, оксид урана 37, оксид плутония 2,оксид тория Т 2, оксид гадолиния 23,порообразующее вещество, смазывающее вещество,присадки для спекания. 15. Способ по любому из пунктов 1-14,отличающийся тем, что для получения таблеток смешанного топлива из оксида урана и оксида плутония (МОХ) мкость располагают в замкнутой камере типа перчаточного бокса и что порошки оксида урана, оксида плутония и добавок вводят в мкость по команде, подаваемой с наружной стороны замкнутой камеры. 16. Способ по любому из пунктов 1-15,отличающийся тем, что перед формованием сырых таблеток прессованием дисперсного материала,полученного смешиванием в мкости, в дисперсный материал вводят смазывающее вещество и проводят щадящее смешивание дисперсного материала и смазывающего вещества для распределения последнего по частицам дисперсного материала. 17. Способ по любому из пунктов 1-16,отличающийся тем, что дисперсный материал с содержанием преимущественно оксида урана 2,полученный смешиванием порошка,приготовленного конверсией,смешивают с помощью подвижных тел с порошком оксида плутония 2 перед формованием сырых таблеток для получения топлива МОХ.