JP2000337777A - 粉末成形体の焼結装置 - Google Patents

粉末成形体の焼結装置

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JP2000337777A
JP2000337777A JP11148085A JP14808599A JP2000337777A JP 2000337777 A JP2000337777 A JP 2000337777A JP 11148085 A JP11148085 A JP 11148085A JP 14808599 A JP14808599 A JP 14808599A JP 2000337777 A JP2000337777 A JP 2000337777A
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野 彰 薦
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続式トンネル炉に搬入した焼結用容器への
雰囲気ガスの浸透が起りにくい領域を無くし、焼結体の
クラックの発生、密度低下及び変形等の不具合発生を防
止し、且つ生産性を高めること。 【解決手段】 多数の粉末成形体11を収容する焼結用
容器7の側板及び底板に多数の穴12を穿設するととも
に、その焼結用容器7が載置され焼結炉の炉床10上を
移動されるスキッド6に、その側面から上面に連通する
雰囲気ガス供給路13,14を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、核燃料ペレットの
如き粉末成形体の焼結装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、連続式焼結炉の概略構成を示す
平面図であって、左右方向に延びる焼結炉1の両端には
入口室2及び出口室3が設けられており、入口室2の側
部には入口置換室4が設けられ出口室3の側部に出口置
換室5が設けられている。焼結炉の炉床はアルミナのレ
ンガで構成され、その炉床上にモリブデン製の厚板から
なるスキッド6が載置配列され、その各スキッド6上
に、多数のUO2 成形体或はGd2 3 入りのUO2
形体の如き粉末成形体が積み込まれた箱形の焼結用容器
7が載置され、上記スキッド6をプッシャーで押すこと
によって成形体が焼結炉内を入口から出口に向って移動
される。
【0003】すなわち、多数の粉末成形体が積み込まれ
た焼結用容器7がスキッド6上に載置され入口置換室4
内に挿入されると、入り口プッシャ8によって入口室2
内に押し込まれる。この焼結用容器7が載置されている
スキッド6が入口室2内に押し込まれると、焼結炉入口
のメインプッシャー9によって上記スキッド6が焼結炉
1内に押し込まれ、これによって先端のスキッド6が出
口室3に押し出される。そこで、メインプッシャー9が
後退し、次のスキッド6が入口室2に送り込まれる。以
後同様にして、順次スキッド6とともに焼結用容器7が
焼結炉1内を移動され、その間に粉末成形体の焼結が行
われる。
【0004】図3は、上記焼結炉1の縦断面図であっ
て、焼結炉1の底面上にはアルミナのレンガで構成され
た炉床10が敷設されており、その炉床10上にモリブ
デン製の厚板からなる多数のスキッド6が長手方向に配
列され、その各スキッド6上に多数の粉末成形体11を
収容した焼結用容器7が載置されている。そして、前述
のように、スキッド6とともに焼結用容器7が焼結炉1
の長手方向に移動される。
【0005】ところで、粉末成形体である核燃料ペレッ
トを焼結する際には、前述のようにトンネル式の連続焼
結炉で1700℃を超える高温度で焼結しており、この
際成形体を炉内雰囲気ガスと接触させ、化学反応によっ
て成形体内の添加物の分解/不純物の除去及びO/U比
のコントロールの処理を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、成形体
内の添加物の分解で発生するガスを成形体から問題なく
除去し、或はO/U比のコントロールを正確に行い、さ
らにGd2 3 入りUO 2 の固溶体形成に必要な酸素分
を供給するためには、常に新鮮な雰囲気ガスを成形体に
供給し続ける必要がある。
【0007】しかしながら、箱状の焼結用容器7内には
多数の成形体11を密に積層して収容しており、しかも
焼結用容器7内にはその上部からしか雰囲気ガスが浸透
しないため、雰囲気ガスの供給が必ずしも十分でない場
合がある。
【0008】そこで、図3に示すように焼結用容器7の
側板に多数の穴12を穿設し焼結用容器7への雰囲気ガ
スの浸透が行われ易くすることが行われている。
【0009】ところが、焼結用容器7は厚板状のスキッ
ド6上に載置されており、しかも底板は単なる板体によ
って構成されているため、焼結用容器の底部から雰囲気
ガスが焼結用容器内に浸透することは不可能であり、図
4及び図5においてクロスハッチングで示す焼結用容器
7の深部では雰囲気ガスの供給不足が発生する。そし
て、この雰囲気ガスの供給不足によって、成形体中の添
加物が十分除去されないまま、またO/U比が2.0を
超えた高いまま最高温度域にさらされることになり、こ
の際除去されなかった添加物が爆発的に分解し、また高
いO/U比により急激に焼結が進行したりして、成形体
にクラックや変形等の不具合が発生することがある等の
問題がある。
【0010】また、Gd2 3 を添加した場合には雰囲
気ガス中の酸素分が焼結用容器深部まで十分に供給され
ず不均一焼結により、健全な固溶体の形成が阻害され、
密度低下、微細クラック発生等の不具合が起こる。この
不具合を防止するためには、雰囲気ガスの供給量を増や
し焼結用容器内部へ浸透するガス量を増加させなければ
ならないが、ガス流量を増すことはコストアップにな
り、しかも雰囲気ガスを増加させても焼結用容器深部に
雰囲気ガスを十分浸透させることは困難である等の問題
がある。
【0011】本発明はこのような点に鑑み、連続式トン
ネル炉に搬入した焼結用容器への雰囲気ガスの浸透が起
りにくい領域を無くし、焼結体のクラックの発生、密度
低下及び変形等の不具合発生を防止し、且つ生産性を高
めることができる焼結装置を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、多数の粉
末成形体を収容する焼結用容器の側板及び底板に多数の
穴を穿設するとともに、その焼結用容器が載置され焼結
炉の炉床上を移動せしめられるスキッドに、その側面か
ら上面に連通する雰囲気ガス供給路を形成したことを特
徴とする。
【0013】第2の発明は、第1の発明において、焼結
炉における炉床の両側部に設けられたスキッドガイド部
に、スキッドに雰囲気ガスを導入するための雰囲気ガス
導入孔を形成したことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、図中図3と同一部分
には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【0015】図1は、本発明の焼結装置における炉床1
0及びその炉床10上に載置され移動するスキッド6並
びに焼結用容器7の断面図であって、炉床10には、そ
の両側縁部に長手方向に延びるスキッドガイド10a,
10aが立設されており、そのスキッドガイド10a,
10a間にスキッド通路10bが凹設されている。
【0016】上記炉床10のスキッド通路10b上に
は、焼結用容器7が乗せられたスキッド6が載置されて
いる。上記焼結用容器7にはその側板のみならず底板に
も多数の穴12が穿設されている。一方、スキッド6は
中空状に形成され、その進行方向に向って左右側壁部に
はスキッド6の進行方向に沿う長孔13が形成され、上
壁面部には複数の穴14が形成されている。すなわち、
上記スキッド6には長孔13、中空部、及び穴14によ
ってその側面から上面に連通する雰囲気ガス供給路が形
成されている。
【0017】また、前記炉床10の両スキッドガイド1
0a,10aにもスキッド通路10bと炉床10の外側
部とを連通する雰囲気ガス導入孔15が形成されてい
る。
【0018】しかして、粉末成形体11の焼結時に焼結
炉内に供給された雰囲気ガスは、焼結用容器7の頂部開
口及び側板に形成された多数の穴12を経て焼結用容器
7内に流入して各粉末成形体11間に浸透する。一方、
上記焼結炉内に供給された雰囲気ガスの一部は、炉床1
0のスキッドガイド10a,10aに形成された雰囲気
ガス導入孔15及びスキッド6の長孔13を経てスキッ
ド6内に導入され、さらに上壁面に形成された複数の穴
14及び焼結用容器7の底板に形成された穴12を経て
焼結用容器7内にその底部からも流入し、粉末成形体1
1間に浸透する。
【0019】したがって、焼結用容器内の最深部にも雰
囲気ガスが十分導入され、粉末成形体中の添加物の除去
等を確実に行うことができる。
【0020】そこで、本発明における添加物の除去に関
する従来装置に対する改善例を(1)に、O/U比のコ
ントロールに関する改善例を(2)に、さらにGd2
3 入りUO2 の固溶体形成に関する改善例を(3)に示
す。 (1)添加物除去に関する改善例 先に述べたように、従来の装置では焼結用容器に被処理
物である粉末成形体を密に積み込んだ場合、焼結用容器
の深部に位置する粉末成形体では添加物除去が十分に行
われず、高温部で急激に除去が進みクラック発生が見ら
れるとともに、添加物の一部の元素が焼結体であるペレ
ット内に取り込まれる。このため焼結用容器への被処理
物の充填率を調整する必要がある。しかし、本発明にお
いては、添加物の主成分であるC,Nを分析し、焼結体
の外観を観察すると下表の結果が得られ、密に積み込ん
でもクラックの発生はみられなかった。
【0021】
【表1】 注) CとNは750℃にて2時間熱処理後の結果であ
り、ペレット外観は上記熱処理後のペレットを1790
℃で4時間焼結した後の結果である。 (2)O/U比の調整に関する改善例 高いO/U比を持つ粉末にて製造した被処理物を、O/
U比の調整無しに高いO/U比を保ったまま最高温度ま
でもってくると急激な焼結や還元によりペレットが変形
したりクラックが発生したりする。このため焼結用容器
への被処理物の充填率を調整し且つ十分な時間をかけて
O/U比を調整することが必要となり生産効率の低下を
招く。これに対し本発明においては下表のように生産効
率の低下を招くことなく、短時間でのO/U比の調整が
可能となった。
【0022】
【表2】 (3)Gd2 3 入りUO2 の固溶体形成に関する改善
例 Gd2 3 入りUO2 成形体を焼結する際には雰囲気ガ
ス中の酸素分を焼結用容器の深部まで十分に浸透させる
必要がある。特に添加されるGd2 3 濃度が高くなる
ほど酸素分はより必要となる。従って焼結用容器への積
載量はGd2 3 濃度が高くなるほど減らし、焼結用容
器深部への供給を十分に行わなければならない。しかし
本発明においては、下表に示すように積載量の減率を抑
え生産効率の低下を防止できた。
【0023】
【表3】
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、焼結用容器の側板及び底板に多数の穴を穿設すると
ともに、焼結用容器を支持するスキッドにその側面から
上面に連通する雰囲気ガス供給路を形成したので、上記
雰囲気ガス供給路及び焼結用容器底板の穴を経て雰囲気
ガスが焼結用容器内に流入し、焼結用容器の深部への雰
囲気ガスの供給が十分に行われる。したがって、粉末成
形体の添加物の除去、O/U比のコントロール、及びG
2 3 入りUO2 の固溶体成形を確実に行うことがで
き、焼結体のクラックの発生、密度低下及び変形等の不
具合発生を防止し、且つ生産性を高めることができる。
【0025】また、スキッドが炉床のスキッドガイドに
沿って炉内を移動するので、スキッドガイド部分が障壁
となり雰囲気ガスの進入が阻害される場合もあるが、こ
の場合には、炉床のスキッドガイド部に雰囲気ガス導入
孔を形成することによって雰囲気ガスの進入を確実にす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焼結装置の構成を示す断面斜視図。
【図2】連続式焼結炉の概略構成を示す平面図。
【図3】従来の焼結装置の構成を示す断面斜視図。
【図4】従来の供給装置における雰囲気ガスの供給不足
領域を示す側面図。
【図5】図4の平面図。
【符号の説明】
1 焼結炉 6 スキッド 7 焼結用容器 10 炉床 10a スキッドガイド 11 粉末成形体 12 穴 13 長孔 14 穴 15 雰囲気ガス導入孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数の粉末成形体を収容する焼結用容器の
    側板及び底板に多数の穴を穿設するとともに、その焼結
    用容器が載置され焼結炉の炉床上を移動されるスキッド
    に、その側面から上面に連通する雰囲気ガス供給路を形
    成したことを特徴とする、粉末成形体の焼結装置。
  2. 【請求項2】焼結炉における炉床の両側部に設けられた
    スキッドガイド部に、スキッドに雰囲気ガスを導入する
    ための雰囲気ガス導入孔を形成したことを特徴とする、
    請求項1記載の粉末成形体の焼結装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3501983B2 (ja) 1999-07-26 2004-03-02 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン 粉末成形体の焼結方法及び焼結装置
CN102052831A (zh) * 2011-01-31 2011-05-11 江阴长源机械制造有限公司 一种氮气氛保护推板窑高温区轨道
CN109028955A (zh) * 2018-09-04 2018-12-18 泉州苗亿自动化机械有限公司 一种有色金属铸造焦炭炉

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