JPH02242195A - 核燃料ペレットの製造法 - Google Patents

核燃料ペレットの製造法

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JPH02242195A
JPH02242195A JP1064868A JP6486889A JPH02242195A JP H02242195 A JPH02242195 A JP H02242195A JP 1064868 A JP1064868 A JP 1064868A JP 6486889 A JP6486889 A JP 6486889A JP H02242195 A JPH02242195 A JP H02242195A
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nuclear fuel
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sio2
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Kazutoshi Tokai
和俊 渡海
Kiyoshi Kasai
清 河西
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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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) 本発明は原子力用セラミックスの製造方法、特に結晶粒
径が大きく、かつクリープ速度の大なる核燃料ペレット
の製造法に関するものである。
(従来の技術) 高燃焼度用UO,ペレットはFP (核分裂生成物)保
持性が良好なこと及びPCMI (ペレットと被覆管の
機械的相互作用)特性が良好なこと、即ちPCM Iを
軽減できることが求められ、前者に対しては結晶粒径を
大きくすること、後者に対しては軟らかいペレットとす
ることが試みられている。
ところで従来、かかるペレットの製造に際し二酸化ウラ
ン(UOZ)燃料へ種々の添加物を添加し上記の如きペ
レット製造を目指すことが進められ、(1)特開昭55
−27941号公報、(2)特開昭55−27942号
公報、(3)特公昭54−8837号公報、(4)特公
昭63−16716号公報、および(5)特開昭63−
73189号公報などにその幾つかが開示されている。
即ち、(11特開昭55−27941号公報ではUO□
に少なくとも1種の容易に固溶せず、粒界に析出する特
性のある添加物を加えることが、また(2)特開昭55
−27942号公報では[02にA jl! zO++
Beo、CaO,MgO,5t02、NazO,P2O
3から2種以上を0.2〜5%添加することが、更に(
3)特公昭54−8837号公報ではUO□に核分裂生
成物不動化用添加剤としてケイ酸アルミ。
ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、5i02− 
Al t(h−MgO,5iO2−A I J3−Ca
O+チタン酸アルミ、チタン酸ケイ素、CaO−5iO
□−チタン酸塩等を加えることが夫々示されている。
また、(4)特公昭63−16716号公報ならびに(
5)特開昭63−73189号公報では上記U(hにA
 1 z03+ Bed、 CaO3MgO+5xOz
+NaJ+PzOsから2種以上の外、更にNbzOs
4i0zを添加することが記載されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の如き添加物添加の方法においてN
bz05.TiO□等を添加したものは粒径が太き(、
かつPCMI特性も良好となるが、Nb2O5,TiO
□等の残存のため、FP保持性の改善はあまり望むこと
が出来ない難があり、また、SiO□、Aj12O3等
の粒界析出特性のあるものと上記NbzOs、Ti0z
等の粒径増大効果のある添加物を組み合わせる方法は複
雑で好ましくない。
一方、ペレット製造に際し、高温長時間焼結を行うこと
は粒径は大きくなるが硬くなり、PCMI特性を低下さ
せる結果を招来する。
なお二酸化ウラン燃料へA 12O3やSiO□を単味
で添加して特性の改良を試みた例も従来より数多くある
が、いずれも望ましい結果は得られておらず、結晶粒径
の粗大化について言及しているものは殆ど見当たらない
本発明は上述の如き現状に即応しUOlに対するA i
 2O3とSiO□の添加量を特定範囲に規定すること
により結晶粒径を大ならしめると共にやわらかいペレッ
トの製造を可能にし、FP保持性ならびにPCM I特
性をより一層向上せしめることを目的とするものである
(課題を解決するための手段) 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴は、ウラン、プ
ルトニウムの少なくとも1つの元素の二酸化物または前
記物質にガドリニアを添加した核燃料物質にAj!zO
iおよびSiO□を添加し核燃料ペレットを製造するに
あたり、前記Aj!z(hおよびSiO□の添加総量を
0.05%〜0.4%、かつAl2OsとSingの重
量比を1:1〜30:1の範囲としてそれらを混合した
粉末を成型し、のち、水素を含む還元雰囲気で酸素ポテ
ンシャルの調整のために本体雰囲気ガス流量に対して4
0〜70℃の飽和水蒸気を含むキャリヤーガスを体積率
で1〜10%添加し、1600〜1750℃で2〜6時
間焼結することにある。
ここで成型後の雰囲気は上記の場合、水素を含む還元雰
囲気であるが、酸素濃度1100pp以下の微酸化雰囲
気下例えば酸素を微量含むCO,雰囲気下又はCO□/
Co雰囲気下であっても差し支えなく、請求項2記載の
方法はかかる場合である。
更に請求項3記載の方法は上記各方法におけるA I−
z(hおよびSiO□の添加の態様であり、ケイ酸アル
ミニウム又はケイ酸アルミニウムに412Offを添加
することによって行うことを特徴としている。
なお、Al□0.とSingの各比は前述の範囲で適用
可能であるが、望ましくは、添加総量が0.1〜0.2
5%の範囲であり、A 1 zozとSiO□の重量比
が1=1〜5:1の範囲である。
また、成型にあたっては混合粉末を4.5g/aJ〜6
.5g/catとなるように成型することが好適である
(作用) 上記の方法により核燃料ペレットの製造するときは種々
の添加物を添加することなく、簡単な方法であるにかか
わらずインターセプト法による平均結晶粒径が30〜6
0μmの大粒径ベレットで、かつクリープ速度が粒径補
正をしなくても、5×102〜103倍程度大きなベレ
ットを得ることを可能とする。
以下、本発明の具体的な実施例につき説明する。
(実施例1) U(h粉末に(A jl 2O3,5i(h)を夫々、
(0,1%。
0.1%)、(0,1%、 0.05%)、(0,1%
、 0.01%)添加し、粉砕混合により十分混ぜ合わ
せた後、乾式造粒を行い、のち、この造粒粉を用いて5
.5g/cJ〜6、Og/cdとなるように成型した。
次いで、この成型体を60℃の飽和水蒸気を含むN2ガ
スを5%前後含有するアンモニア分解ガス(3Hz/N
zの混合ガス)中、1700℃にて3時間焼結を行い焼
結体を得た。
この焼結体の密度は(A l 2O31S10□)の添
加量増加に従い、低下する傾向にあり、結晶粒径は添付
顕微鏡写真図面を参照し、 以下余白 第2図    第1図     第3図(0,1%、 
0.05%) > (0,1%、0.1%)>(0,1
%、 0.01%)(40〜60μm)    (25
〜35μm)    (2O〜30μm)密度10.5
5g/−密度10.48g/a(密度J0.66g/a
lの如くであった。
これら結果よりNbzOs、TiO2等、結晶粒粗大化
効果を有する添加物を添加するまでもなく、充分、結晶
粒径の大きな大粒径ベレットが得られることが分かる。
(実施例2) U(h粉末に(A It 2Oz+siO□)を(0,
3%、0.1%)、(0,3%、0.05%)、(0,
3%、 0.01%)夫々添加し、実施例1と同様な方
法で焼結し、焼結体を製造した。
この場合も、焼結体密度を測定したところ、(A 1 
tOz、5i02)の添加量増加に従い、次第に低下し
た。
そして結晶粒径は、 (0,3%、0.1%) > (0,3%、0.05%
)>(0,3%、 0.01%)(40〜60 μm)
    (30〜40 p m)     (2O〜2
5 p m)であった。
(実施例3) UO□粉末に(A j’ 、03.SiO□)を(0,
05%、 0.05%)添加し、実施例1と同様な方法
で焼結体を製造した。
得られた焼結体の結晶粒径は30〜35μmであった。
(実施例4) 次に上記実施例1.2.3で得られた各焼結体を試料と
して1400℃、 45MP、の高温クリープ試験を実
施したところ、これらは何れの場合も粒径補正を行なわ
なくても無添加UO,に比して5X102〜103倍の
クリープ速度を有しており、頗るすぐれたセラミック燃
料であった。
(比較例) U(h粉末にA 1 zQ3.SiO2を前者を0.1
%、後者を0.3%でSiO□添加量を多く添加し、実
施例1と同様な方法で焼結体を製造した。得られた焼結
体の結晶粒度を測定したところ、10μm前後であり粗
大化は認められなかった。
次に上記焼結体を実施例4に記載した方法でクリープ試
験を実施したところ無添加uO□に比し50倍程度のク
リープ速度に止まっていた。
(発明の効果) 本発明は以上のように核燃料物質にA l ta3およ
びSiO□を添加し核燃料ベレットを製造するに際しA
 l zO+およびSiO□の添加総量を0.05%〜
0.4%、かつA 1 zo3とS2Owの重量比を1
=1〜30:1の範囲として成型し、焼結する方法であ
り、上記の如く 八β2O.とSiO□O量を規定する
ことによりA l z03とSiO□を添加するだけで
より簡単に、より少量の添加物で高燃焼度UO□ベレッ
トに要求される大粒径かつ大クリープ速度のセラミック
燃料を得ることが可能となり、FP保持性ならびにPC
M1特性の改善に顕著な効果を奏し、今後に関心がもた
れる上記高燃焼度UO□ペレットの工業的かつ経済的製
造分野にその適用が期待されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図はAAJ:+およびSiO□の各割
合に対応した焼結体の結晶粒径を示す顕微鏡写真である
。 第2O

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ウラン、プルトニウムの少なくとも1つの元素の二
    酸化物または前記物質にガドリニアを添加した核燃料物
    質にAl_2O_3およびSiO_2を添加し核燃料ペ
    レットを製造するにあたり、前記Al_2O_3および
    SiO_2の添加総量を0.05%〜0.4%、かつA
    l_2O_3とSiO_2の重量比を1:1〜30:1
    の範囲としてそれらを混合した粉末を成型し、のち、水
    素を含む還元雰囲気で本体雰囲気ガス流量に対して40
    〜70℃の飽和水蒸気を含むキャリヤーガスを体積率で
    1〜10%添加し、1600〜1750℃で2〜6時間
    焼結を行うことを特徴とする核燃料ペレットの製造法。 2、ウラン、プルトニウムの少なくとも1つの元素の二
    酸化物または前記物質にガドリニアを添加した核燃料物
    質にAl_2O_3およびSiO_2を添加し核燃料ペ
    レットを製造するに際し、前記Al_2O_3およびS
    iO_2の添加総量を0.05%〜0.4%、かつAl
    _2O_3とSiO_2の重量比を1:1〜30:1の
    範囲としてそれらを混合した粉末を成型し、成型後、酸
    素濃度10^2ppm以下の微酸化雰囲気にて1600
    〜1750℃2〜6時間焼結を行うことを特徴とする核
    燃料ペレットの製造法。 3、請求項1または2記載の方法において、Al_2O
    _3とSiO_2の添加をケイ酸アルミニウムまたはケ
    イ酸アルミニウムにAl_2O_3を添加する方法で行
    うことを特徴とする核燃料ペレットの製造法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511088A (ja) * 1991-03-04 1993-01-19 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレツトおよびその製造方法
JPH0527069A (ja) * 1991-07-18 1993-02-05 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレツトの製造方法および核燃料ペレツト
JPH0580174A (ja) * 1991-09-20 1993-04-02 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 混合酸化物燃料ペレツトおよびその製造方法
CN107731318A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 中国工程物理研究院材料研究所 一种单晶二氧化铀核燃料芯块的制备方法
CN107871540A (zh) * 2017-10-27 2018-04-03 中国工程物理研究院材料研究所 一种大晶粒高热导率二氧化铀燃料芯块的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193691A (ja) * 1987-11-20 1989-08-03 General Electric Co <Ge> 核燃料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193691A (ja) * 1987-11-20 1989-08-03 General Electric Co <Ge> 核燃料

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0511088A (ja) * 1991-03-04 1993-01-19 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレツトおよびその製造方法
US5257298A (en) * 1991-03-04 1993-10-26 Nippon Nuclear Fuel Development Co., Ltd. Nuclear fuel pellets having an aluminosilicate deposition phase
JPH0527069A (ja) * 1991-07-18 1993-02-05 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 核燃料ペレツトの製造方法および核燃料ペレツト
JPH0580174A (ja) * 1991-09-20 1993-04-02 Nippon Nuclear Fuel Dev Co Ltd 混合酸化物燃料ペレツトおよびその製造方法
CN107731318A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 中国工程物理研究院材料研究所 一种单晶二氧化铀核燃料芯块的制备方法
CN107871540A (zh) * 2017-10-27 2018-04-03 中国工程物理研究院材料研究所 一种大晶粒高热导率二氧化铀燃料芯块的制备方法

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