Published May 2017 | Version v1
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Powders-sintered materials colloquium - PMF 2017

Creators

  • 1. Laboratoire de Conversion des Actinides et Radiolyse, CEA Marcoule, 30207 Bagnols sur ceze (France)
  • 2. Laboratoire Sciences des Procedes Ceramiques et de Traitements de Surface, UMR CNRS 7315, 12 rue Atlantis, 87068, Limoges (France)

Description

The aim of this work is the study of the compacting/pressing and sintering feasibility of actinide oxide powders in the framework of the processing-recycling of future spent nuclear fuels. A preliminary study with a non-radioactive simulant (CeO2) has been carried out. Experiments have focused on the uniaxial pressing followed by a natural sintering in air or in hydrogenated inert atmosphere applied to a commercial powder and to a synthesized powder. Both powders have shown distinct shaping and sintering suitabilities

Abstract (French)

Ce travail s'inscrit dans le cadre des recherches menees sur le traitement-recyclage des combustibles nucleaires uses du futur. Des etudes ont montre que la recuperation des actinides de ces combustibles, tels que l'uranium et le plutonium, grace a un procede de conversion oxalique peut etre une voie appropriee pour l'elaboration de poudres d'oxydes d'actinides. Ceci dans le but de fabriquer de nouveaux combustibles nucleaires. L'objectif principal de cette etude est d'evaluer l'aptitude a la mise en forme et au frittage de ces poudres ceramiques. En particulier, il semble essentiel de trouver des correlations entre la morphologie de la poudre, les caracteristiques des crus et le comportement au frittage. Ce travail preliminaire a ete realise sur un simulant non radioactif des oxydes d'actinides: l'oxyde de cerium (IV) CeO2 puis sera transpose au dioxyde d'uranium UO2. Les premieres experimentations se sont focalisees sur le pressage uniaxial suivi par un frittage naturel sous air ou sous une atmosphere inerte hydrogenee. Une poudre commerciale et une poudre synthetisee par precipitation oxalique de morphologie differente (taille de cristallites, etat d'agglomeration, etc) ont ete utilisees. Elles ont montre des aptitudes a la mise en forme et au frittage distinctes. Premierement, il apparait que la densite a cru des pastilles obtenues par pressage depend de la taille, de la morphologie et de l'etat d'agglomeration des particules elementaires. Par exemple, l'agregation des particules de CeO2 resultant de la precipitation oxalique inhibe la capacite de compactage au cours du pressage. Deuxiemement, le phenomene de densification observe durant le frittage naturel sous air se produit entre 1000 deg. C et 1400 deg. C pour les deux poudres. Cette temperature reste faible par rapport au caractere refractaire de la cerine et peut etre attribuee a la forte reactivite des poudres de taille submicrometrique. Au-dela de cette temperature, le grossissement granulaire devient rapide et mene a des tailles de grains superieures a 10 μm. Les nanoparticules agregees obtenues par precipitation oxalique montrent un frittage differentiel. Cela est du d'une part de la densification de la porosite intra-agglomerat a faible temperature (T < 1000 deg. C) et d'autre part de la porosite interagglomerat a plus haute temperature (1000 deg. C < T < 1400 deg. C). Afin d'eviter ce frittage differentiel, il serait pertinent d'ameliorer les caracteristiques initiales de la poudre grace a une etape de broyage et/ou de desagglomeration. Il serait ainsi possible d'obtenir un cru avec des tailles de cristallites et de pores plus homogenes afin d'avoir une meilleure densification du materiau et une microstructure plus homogene au cours du frittage. (auteurs)

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Additional details

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Original title (French)
Etude de l'aptitude a la mise en forme et au frittage de poudres d'oxydes de lanthanides

Publishing Information

Imprint Pagination
1 p.
Report number
INIS-FR--20-1497

Conference

Title
Study of the shaping and sintering suitability of lanthanide oxide powders
Original Conference Title
Colloque Poudres-Materiaux frittes - PMF 2017
Dates
3-5 May 2017
Place
Toulouse (France)

INIS

Country of Publication
France
Country of Input or Organization
France
INIS RN
51097880
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Resource subtype / Literary indicator
Conference
Descriptors DEI
AGGLOMERATION; CERAMICS; CERIUM OXIDES; COMPACTING; FUEL DENSIFICATION; GRAIN GROWTH; OXALIC ACID; PORE STRUCTURE; POROSITY; POWDERS; PRECIPITATION; PRESSING; SINTERING; TEMPERATURE DEPENDENCE
Descriptors DEC
CARBOXYLIC ACIDS; CERIUM COMPOUNDS; CHALCOGENIDES; DICARBOXYLIC ACIDS; FABRICATION; MATERIALS WORKING; MICROSTRUCTURE; ORGANIC ACIDS; ORGANIC COMPOUNDS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; RARE EARTH COMPOUNDS; SEPARATION PROCESSES

Optional Information

Notes
3 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses