Подготовка ядерного топлива

Существует несколько способов получения керамического UO₂ и топливных таблеток на его основе.

1. Получение керамического диоксида урана через промежуточную стадию осаждения полиураната аммония (АДУ - процесс).

2. Получение керамического диоксида урана через промежуточную стадию осаждения трикарбонатоуранилата (АУК - процесс).

3. Процесс безводного восстановления диоксида урана.

4. Получение диоксида урана через диуранат аммония (осаждение диураната аммония (NH₄)₂U₂0₇ из раствора азотнокислого уранила с последующим фильтрованием, промывкой, сушкой и восстановлением водородом при 900° С).

5. Получение диоксида урана из шестифтористого урана (возгонка UF₆ при 100 °С, гидролиз UF₆ в разбавленном растворе аммиака с получением осадка диураната аммония паром (850°С) до образования U₃0₈ и восстановление водородом до диоксида).

Все перечисленные процессы включают две основные стадии – получение двуокиси урана из гексафторида или другого его соединения и изготовление топливных таблеток на основе порошка двуокиси. До промышленного уровня были доведены АДУ и АУК процессы изготовления топлива (в России и США, в частности, используются АДУ процессы). Далее технологические цепочки с кратким описанием первой стадии АДУ и АУК процессов будут кратко рассматриваться.

Технология производства таблеток из диоксида урана

Таблетки из UO₂ являются одной из основных составляющих твэлов, в значительной степени определяющих их работоспособность, поэтому к ним предъявляются довольно жесткие требования по многим параметрам:

· плотность (10,4–10,7 г/см³);

· геометрия (геометрия таблеток должна обеспечивать зазор 130–150 мкм между таблетками и оболочкой);

· внешний вид (таблетки должны быть без сколов и трещин);

· термическая стабильность (таблетки не должны спекаться при выводе реактора на номинальную мощность);

· микроструктура (размер и форма зерна, количество и крупность пор).

Технологии производства таблеток из двуокиси урана схожи для различных производств и технологических цепочек (АДУ и АУК в частности). Это один из наиболее сложных, важных и ответственных этапов производства твэлов. Он включает большое количество технологических стадий.