JPH01298027A - Uo↓2ペレットの製造方法 - Google Patents

Uo↓2ペレットの製造方法

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JPH01298027A
JPH01298027A JP63127935A JP12793588A JPH01298027A JP H01298027 A JPH01298027 A JP H01298027A JP 63127935 A JP63127935 A JP 63127935A JP 12793588 A JP12793588 A JP 12793588A JP H01298027 A JPH01298027 A JP H01298027A
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    • C01P2004/00Particle morphology
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野j 本発明は、ADU法によるUO2ペレットの製造方法に
係わり、特に、ADUの沈澱生成条件を調節することに
よりADUからUO3粉末を経て得られるUO2ペレッ
トの結晶粒径を制御する方法の改良に関する。
「従来の技術」 周知のように、UF、からUO2粉末を製造する方法と
しては、ADU法が広く利用されている。
このADU法は、UF、ガスと水との反応で得たU O
、F 、水溶液と、NH,とを反応させてADUを沈澱
させ、このADUを濾過・乾燥の後、焙焼・還元してU
O,粉末とするもので、ADUが生成する反応は、次式
のように表される。
TIFs+ 2H20+no2F、+ 4HF    
・・・(DUO,F2+ 4■F+ 7NH,O■→(
1/2)(N[14)2U20?+6)in、F+ (
I+#)11.0  ・・・(2)UP、はまず(1)
式に示す加水分解反応によりUO2F2水溶液に変換さ
れるが、水溶液中にはウラン1モルに対して4モル量の
HFが存在するため、(2)式のADU沈澱生成反応に
おいてはHFの中和反応が先行あるいは同時に起き、得
られるADUの一次粒子は比較的大きく不活性なものと
なる。
そして、このように不活性なADUから焙焼・還元の過
程を経て得られるUO□粉末を原料としてペレットを製
造すると、その結晶粒径は通常10μm前後にしかなら
ない。
ところで、原子炉内においてUO,ペレットが安定に燃
焼するためには、ペレットによる核分裂生成ガス(FP
ガス)の保持力を高め、ペレットからのFPガス放出量
をできるだけ抑えることが有効である。ペレットの結晶
粒径を大きくするとFPガス保持力が向上することが判
明しているが、結晶粒径があまり大き過ぎるとペレット
の機械的強度低下を招くおそれがあり、最適粒径は未だ
明らかでないものの、目安としては100μmを上限と
すれば十分と予測されている。
そこで本出願人らは先に、特願昭61−190079号
において、結晶粒径がより大きなUO□ペレットを製造
する方法を提案した。
この方法は、HFを含まないU02F!水溶液にNH,
を反応させてADUを生成させることを特徴とするもの
で、U Oz F z水溶液のU濃度を50〜lo00
gU/αの範囲とし、さらにこのUO。
F2水溶液へのNH,の添加速度を、1モルのUに対し
て2モルNH3/l1in、以上とする。
上記方法によれば、U Ox F !水溶液のU濃度が
小さい程、またUO□F2水溶液へのNH,の添加速度
が大きい程、生成するADUの一次粒子は小さく高活性
となり、その結果、このADUからU02粉末を経て得
られるUO,ペレットは結晶成長が進んで粒径が大きく
なるため、前記範囲で適宜沈澱条件を設定することによ
り、10〜100μmの結晶粒径を有するUOオペレッ
トの製造が可能であるとしている。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、前記方法においては、ADH沈澱を生成する
に際し、生産性を十分に高める必要からUとNH,の接
触速度、およびNH,/Uモル比はいずれも十分大きい
値としなければならない。これは、NH,/U比が6未
満(IIH10未満)ではADUが十分に沈澱せずに廃
液中にUが残留し、また接触速度が小さくては生産性が
低下するためである。したがって、U濃度のみを制御し
てADUの一次粒子の大きさを調節することになるが、
10〜100μlの範囲のうち比較的結晶粒径の小さい
UO□ペレットを製造する場合には、UO□F2の水溶
液を500 gU/l以上の濃度としなければならず、
必然的にUO2F2水溶液の粘度が著しく増加し、その
結果、生成するADU沈澱の不均質性が増して、最終的
に得られるUO□ペレットの物性が不均質になるという
欠点があった。
「発明の目的」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、U
O,ペレットの粒径を10〜100μmの範囲の任意の
大きさに制御可能で、しかもいずれも粒径においても物
性の均質なペレットを製造しうるUO,ペレットの製造
方法を提供することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 以下、本発明に係わるUO□ペレットの製造方法を具体
的に説明する。
この方法では、ADUを沈澱させるに際し、Uo、F2
水溶液のU濃度を50〜500gU/fiとするととも
に、このU O、F 2水溶液とNH,を2段階に分け
て反応させ、1段階目ではNH,/Uモル比を3〜6に
、2段階目ではNH3/Uモル比を6〜12に設定する
ことを特徴としている。
このような方法によれば、生成するADUの性質は1段
目の沈澱反応によりほぼ決定され、その際、NH,/U
モル比が6以下の条件ならば、U濃度が500gU/l
以下の場合でも比較的−次粒子の大きさADUを生成す
ることが可能である。
これは、NH,/Uモル比が6以下の場合には、UO□
F2水溶液からADUが生成する次式(3)の反応によ
ってNH4F濃度が増加すると、UO2F、+3N■、
011→ (1/1)(N[14)![1,07+2NII4F+
(3/D■、0・・・(3)このNH,Fにより、次式
(4)および(5)のように、フッ化ウラニルアンモニ
ウム(AUF)を経由してADUが生成する反応が起こ
るためであると考えられる。
UO2F2+3NH,F−(NH4)、Do2F、  
・(4)(N114)31102F、+ 3N1140
11→(+/2)(NH4)!U、07 +5NIr、
F+ (3/2)H,0−(5)AUFは結晶性の不活
性な物質であるため、このAUFを経由して生成するA
DUも不活性で一次粒子の比較的大きなものとなる。そ
して1段目反応におけるN Hs / Uモル比を小さ
く設定する程、生成するADUはAUFを経由する傾向
を増し、−次粒子のより大きな不活性なものが得られる
1段目沈澱反応においてN Hs / Uモル比が3未
満では、Uが沈澱する割合が小さくなり好ましくなく、
他方、6以上では従来の問題が解決できない。なお、N
H,70モル比が3〜6の範囲においても水溶液中にU
は残存するが、2段目反応でNH3/Uモル比を6〜1
2とすれば、十分に回収することが可能である。また、
2段目反応のNH3/ Uモル比が6未満であるとUが
十分に沈澱せず、他方、12より大きくしてもNH,水
の使用量と廃液量が増えるのみで無駄である。こうして
2段目でN H、/ Uモル比を6〜12としてADU
を十分沈澱させた場合にも、得られるADUの性質は1
段目で生成したものと変わりない。
したがって、この方法によれば、U濃度が500gU/
Q以下の条件でもUを無駄にすることなく、lO〜10
0μ踵の範囲内の任意の粒径を有し、しかも物性が均質
なペレットを容易に製造することが可能である。
「実施例」 次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。
U O2F 、粉末を純水に溶解して40〜600gU
/ffの水溶液を作製し、この水溶液およびNH。
水をNH,/UUモル比、5〜6.5にて、まず1段目
の沈澱槽に連続送入し、1段目のADU沈澱生成を行な
った。次いで、1段目の沈澱槽で生成したADUスラリ
ーと、NH,水を2段目の沈澱槽に連続送入して、N 
Hs/ Uモル比を5〜15とした。こうして得られた
2段目のADUスラリーを濾過・乾燥した後、H2雰囲
気下で650℃にて焙焼・還元を行ない、U02粉末に
変換した。
そしてこのUO,粉末をプレス圧5t/cm”で成形し
、H2雰囲気中で1750 ’Cにて4時間焼結してペ
レットとした。
以下の表は、1段目および2段目沈澱槽におけるADO
沈澱条件と、ペレット結晶粒径との関係上表から明らか
なように、U O2F 2水溶液のU濃度が50tU/
lの場合にも、1段目のN H370モル比が3〜6の
範囲で10〜100μmの結晶粒径を有するペレットが
得られた。また1段目のNHs/Uモル比を6とした場
合には、U濃度が50〜500!U/eの範囲で10〜
100μmの結晶粒径を有するペレットが得られた。さ
らに、U濃度がl 00 gU/Qで1段目のNH,7
0モル比を5とした場合、2段目のNH,70モル比を
5〜15に変化させてもペレットの結晶粒径は変わらな
かっtこ。しかし、2段目のNH3/Uモル比が5の場
合には、Uのロスが大きく約20%のUが廃液中に残り
、一方、2段目のNH3/Uモル比を15にしても6〜
12の場合と変わらず、6〜12でも十分な回収率が得
られた。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わるU02ペレットの
製造方法によれば、U濃度が500gU/Q以下の条件
でもUを無駄にすることなく、lO〜100μ瓢の範囲
内の任意の粒径を有し、かつ物性が均質なペレットを容
易に製造することが可能である。したがって、ペレット
による核分裂生成ガスの保持力を所望値に設定でき、ペ
レットの燃焼安定性を高めることが可能である。
出項人三菱金属株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 UO_2F_2水溶液にNH_3を加えてADUを沈澱
    させ、このADUからUO_2粉末を経由してUO_2
    焼結ペレットを得るUO_2ペレットの製造方法におい
    て、 前記UO_2F_2水溶液のU濃度を50〜500gU
    /lにするとともに、このUO_2F_2水溶液とNH
    _3を2段階に分けて反応させ、1段階目ではNH_3
    /Uモル比を3〜6に、2段階目ではNH_3/Uモル
    比を6〜12に設定することにより、結晶粒径が10〜
    100μmのUO_2ペレットを製造することを特徴と
    するUO_2ペレットの製造方法。
JP63127935A 1988-05-25 1988-05-25 Uo▲下2▼ペレットの製造方法 Expired - Lifetime JPH0623050B2 (ja)

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