Published December 1981 | Version v1
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Studies on the use of nuclear fuel kernels in cladding tubes

Description

Two approaches for using UO2-kernels in cladding tubes have been investigated, viz. the preparation of dense sphere-pacs and direct pelletizing (spherical). A theoretical study on the packing of spheres of different sizes showed that practical experiments were required. Model tests were, therefore, carried out, mostly with glass spheres. The most important results obtained are: A packing density of 80% can be exceeded if spheres of two sizes are used; quick and simple packing can be achieved with the mixing chute presented here; spheres pacs with a density of 90% for LWR cannot be prepared with kernels of practicable sizes; packing results can be translated to other tube diameters and to spheres and tubes made of other materials. The only suitable way to prepare dense pellets from kernels is pressing with a floating matrix at about 10 kbar, followed by removal under residual load. The kernels used should be produced without PVA and be reduced between 5000C and 8000C. Sintering is best accomplished in a limited oxidizing atmosphere at 11000C with subsequent reduction. Stable pellets with up to 96% of their theoretical density could be produced this way. (orig.)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Zwei Wege fuer die Anwendung von UO2-Brennstoffkernen in Huellrohren werden untersucht: Herstellen dichter Kugelpackungen und direktes Pressen der Kerne zu Tabletten. Eine theoretische Abhandlung ueber Kugelpackungen mehrerer Fraktionen zeigte die Notwendigkeit praktischer Versuche. Es wurden vorwiegend Modellversuche mit Glaskugeln durchgefuehrt. Die wichtigsten Ergebnisse sind: Mit zwei Kugelfraktionen kann eine Brennstoffdichte von 80% ueberschritten werden. Ein einfaches und schnelles Packen ist mit der hier vorgestellten Mischrinne moeglich. Kugelpackungen, die die LWR-Brennstoffdichte von 90% erreichen, koennen mit praktikablen Kernegroessen nicht hergestellt werden. Packungsresultate sind auf andere Huellrohrdurchmesser und Kugel- sowie Rohrmaterialien uebertragbar. Fuer die Herstellung dichter Brennstofftabletten aus Kernen erwies sich nur das Pressen mit schwimmender Matrize bei etwa 10 kbar mit anschliessendem Abziehen unter Restlast als geeignetes Verfahren. Die Kerne sollten ohne PVA hergestellt und zwischen 500 und 8000C reduziert sein. Als bestes Sinterverfahren stellte sich eine Behandlung in begrenzt oxidierender Atmosphaere bei 11000C mit anschliessender Reduktion heraus. So konnten stabile Tabletten mit bis zu 96% der theoretischen Dichte erzeugt werden. (orig.)

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Original title (German)
Untersuchungen zur Anwendung von Brennstoffkernen in Huellrohren

Publishing Information

Imprint Pagination
113 p.
Report number
Juel--1753

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
13695211
Subject category
S11: NUCLEAR FUEL CYCLE AND FUEL MATERIALS;
Descriptors DEI
FABRICATION; FUEL PELLETS; PRESSING; SIMULATION; SINTERING; URANIUM DIOXIDE
Descriptors DEC
ACTINIDE COMPOUNDS; CHALCOGENIDES; MATERIALS WORKING; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; URANIUM COMPOUNDS; URANIUM OXIDES

Optional Information

Notes
Dissertation submitted to Technische Hochschule Aachen, Germany, F.R.