Brevet FR2119988A1 — publié le 19720811

La présente invention concerne un procédé pour former des agglomérés de combustible nucléaire composés de sphéroïdes de combustible nucléaire retenant les produits de fission dispersés dans une matière formant une matrice. 5 Ces agglomérés ont été formés jusqu'ici en mélangeant les quantités mesurées de sphéroïdes et de matière pourla matrice, soit en formant un mélange homogène, soit en formant un revêtement extérieur appelé "surrevêtement" avec la matière de matrice sur les sphéroïdes individuels. Les deux procédés comportent la compression des matières agglomérées et, par suite, 10 un risque d1endommagement des sphéroïdes. Le terme "sphéroïde" utilisé dans le présent texte n'est pas limité au cas de sphéroïdes géométriquement parfaits, et il est utilisé pour englober des éléments en combustible nucléaire retenant les produits de fission de différentes formes. L'invention a par suite pour objet un procédé pour former un 15 aggloméré de combustible nucléaire et un aggloméré de combustible nucléaire obtenu par ce procédé. Le procédé selon l'invention pour former un aggloméré de combustible nucléaire comportant du combustible nucléaire retenant les produits de fission sous la forme de sphéroïdes portant un revêtement et une matière 20 de charge contenant un liant polymérisable consiste à former en premier un aggloméré cru par dépôt de la matière de charge et du liant dans un moule en couches successives, à introduire dans chaque couche une monocouche de sphéroïdes retenant les produits de fissionavant de déposer la couche immédiatement voisine de matière de charge et, quand l'aggloméré est terminé, 25 la polymérisation du liant pour former un aggloméré cru sous la forme d'une pièce cohérente. Le terme "monocouche" est utilisé pour désigner une couche unique de sphéroïdes ayant l'épaisseur d'un sphéroïde. Les caractéristiques de 1'invention ressortiront plus particullè-30 rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 11 représentent des phases successives de la formation d'un aggloméré selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. L'appareil de moulage 1 représenté sur les figures 1 à 11 35 comporte une surface supérieure plane 2 et une cavité cylindrique 3 dans laquelle un bouchon en forme de piston 4 peut coulisser suivant un mouvement freiné par une bille 5 chargée par un ressort. La position du piston 4 dans la cavité peut être réglée au moyen d'une vis de réglage 6 permettant le 71 k5769 2 2119988 déplacement vers le bas du piston 4 par une série de pas sur une hauteur prédéterminée. Les phases successives du procédé sont illustrées par les figures 2 à 11. Sur la figure 1, la position du piston 4 est réglée pour que sa surface supérieure soit à une distance d^ en dessous de la surface 5 plane 2 suffisante pour la réception de la monocouche de sphéroïdes devant être enrobés dans la matière de matrice. Cette distance dépend bien entendu du diamètre des sphéroïdes utilisés. A cette étape, une trémie 7 contenant de la poudre de graphite 8, dont les grains ont été préalablement revêtus ou enduits d'un liant en résine synthétique telle que le phénolformaldéhyde, 10 est appliquée sur l'ouverture de la cavité, afin que celle-ci soit remplie sur la profondeur d^ par gravité avec la poudre de la façon représentée sur la figure 2. La trémie 7 est ensuite glissée latéralement pour l'éloigner de la cavité afin de laisser une couche de poudre de graphite dans le moule. Un gabarit 8 est ensuite glissé au-dessus de l'ouverture de la cavité, ce 15 gabarit comportant des trous 8a^ en nombre correspondant au nombre de sphéroïdes devant être enrobés dans la poudre de graphite située en dessous. Une trémie 9 contenant des sphéroïdes 10 est ensuite placée sur le gabarit 8 (figure 5) et la trémie est soumise au vibrage afin qu'un sphéroïde tombe dans chaque trou du gabarit 8. La trémie 9 est ensuite éloignée en coulissant du gabarit, 20 et des pistons poussoirs 11 (figure 6) sont abaissés pour repousser les sphéroïdes dans la poudre (figure 7). Les pistons 11 sont ensuite remontés (figure 8) et le gabarit 8 est éloigné en glissant (figure 9). Le piston 4 est ensuite abaissé d'un pas (figure 10) pour établir un espace 12 ayant la profondeur d^ pour recevoir une nouvelle quantité de poudre de graphite, 25 après quoi la trémie 7 contenant le graphite (figure 11) est remise en place au-dessus de l'ouverture de la cavité 3 d'une façon correspondant à celle représentée sur la figure 2. Le cycle est ensuite répété jusqu'à la formation d'un nombre suffisant de monocouches. L'aggloméré est ensuite transféré, si désiré dans son moule, à un appareil de chauffage, et sans 30 qu'une pression supplémentaire soit exercée, l'aggloméré est chauffé pour provoquer la polymérisatiaide la résine de la matière de la matrice pour former une pièce cohérente. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que 35 l'on sorte de son cadre. 71 45769 3 2119988 REVENDICATIONS 1. Procédé pour former un aggloméré de combustible nucléaire contenant du combustible nucléaire retenant les produits de fission sous la forme 5 de sphéroïdes portant un revêtement et une matière de charge ou de matrice contenant un liant polymérisable, caractérisé par la formation en premier lieu d'un aggloméré cru par dépôt de la matière de charge et du liant dans un moule en couches successives, l'introduction dans chaque couche d'une monocouche de sphéroïdes retenant les produits de fission avant le dépôt; de la couche 10 immédiatement suivante de matière de matrice et, après la formation de l'aggloméré complet, la polymérisation du liant pour former un aggloméré cru sous la forme d'une pièce cohérente. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le dépôt des couches de matière de matrice et des sphéroïdes alternativement dans une 15 cavité d'une profondeur augmentée progressivement pas à pas après le dépôt de chaque couche de sphéroïdes. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la monocou'che de sphéroïdes est déposée en étant pressée dans la couche de matière de matrice située en dessous. 20 4. Aggloméré de combustible nucléaire contenant du combustible nucléaire retenant les produits de fission sous la forme de sphéroïdes revêtus et une matière de matrice avec un liant polymérisable,caractérisé en ce qu'il a été formé parle procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Aggloméré de combustible nucléaire, caractérisé en ce qu'il est 25 construit par formation de couches successives de matière de matrice, chacune contenant une monocouche de sphéroïdes de combustible nucléaire retenant les produits de fission, de façon à former une pièce cohérente par polymérisation d'un liant incorporé dans la matière de la matrice.