JPH02291996A - 核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
核燃料ペレットの製造方法Info
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- JPH02291996A JPH02291996A JP1112569A JP11256989A JPH02291996A JP H02291996 A JPH02291996 A JP H02291996A JP 1112569 A JP1112569 A JP 1112569A JP 11256989 A JP11256989 A JP 11256989A JP H02291996 A JPH02291996 A JP H02291996A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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、核燃料ペレットに関し、特に製造工程の効率
化が図られた核燃料ペレットの製造方法に関する。
化が図られた核燃料ペレットの製造方法に関する。
従来、核燃料ペレットを製造する場合、原料となる核燃
料粉末の活性度は一定ではないため、所定の焼結密度を
達成するためには、成形条件や焼結条件を原料粉末の各
ロフト毎に適宜変更する必要があった。また、成形条件
や焼結条件の変更によっでは焼結密度のコントロールが
不可能な場合には、焼結時に体積収縮または分解飛散す
るような物質をポアフォーマとして原料に添加すること
によって密度調整が図られている。
料粉末の活性度は一定ではないため、所定の焼結密度を
達成するためには、成形条件や焼結条件を原料粉末の各
ロフト毎に適宜変更する必要があった。また、成形条件
や焼結条件の変更によっでは焼結密度のコントロールが
不可能な場合には、焼結時に体積収縮または分解飛散す
るような物質をポアフォーマとして原料に添加すること
によって密度調整が図られている。
ところで、上述した製造条件の変更の内、特に焼結条件
を変更する場合にあっては、通常、核燃料の焼結に使用
しているトンネル式連続炉を条件変更のために空運転す
る必要が生じ、このため運転効率がいきおい低下すると
いう問題がある。さらにまた、上記のように密度調整の
ためにポアフォーマを添加する場合、その添加物を除去
する工程が別途必要になるが、従来の方法においては、
Ｈ２雰囲気中で加熱することによってこれらのポアフォ
ーマの除去が行われている。しかし、この方法では、還
元性雰囲気中で行われるため、ポアフォーマの分解ない
し除去に時間がかかり、しかもポアフォーマの添加量も
制限を受けるという問題がある。一方、このポアフォー
マの分解・除去が十分に行われない内に次の焼結工程が
行われると、添加物の急激な分解が発生し、これに起因
してペレットマトリクスに悪影響が生じる。
を変更する場合にあっては、通常、核燃料の焼結に使用
しているトンネル式連続炉を条件変更のために空運転す
る必要が生じ、このため運転効率がいきおい低下すると
いう問題がある。さらにまた、上記のように密度調整の
ためにポアフォーマを添加する場合、その添加物を除去
する工程が別途必要になるが、従来の方法においては、
Ｈ２雰囲気中で加熱することによってこれらのポアフォ
ーマの除去が行われている。しかし、この方法では、還
元性雰囲気中で行われるため、ポアフォーマの分解ない
し除去に時間がかかり、しかもポアフォーマの添加量も
制限を受けるという問題がある。一方、このポアフォー
マの分解・除去が十分に行われない内に次の焼結工程が
行われると、添加物の急激な分解が発生し、これに起因
してペレットマトリクスに悪影響が生じる。
〔発明の概要〕
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、焼結密度が高く、しかも製迅効率の向上が図
られた核燃料ペレットの製造方法を提供することを目的
としている。
のであり、焼結密度が高く、しかも製迅効率の向上が図
られた核燃料ペレットの製造方法を提供することを目的
としている。
上記の目的を達成するため、本発明の核燃料ペレットの
製造方法は、核燃料原料粉末に対し粉砕造粒処理を行っ
たのち、この粉砕造粒処理物にポアフォーマを添加し、
成形し、さらに焼結することを特徴としている。
製造方法は、核燃料原料粉末に対し粉砕造粒処理を行っ
たのち、この粉砕造粒処理物にポアフォーマを添加し、
成形し、さらに焼結することを特徴としている。
本発明の方法は、基本的には、核燃料原料粉末に対し予
め粉砕造粒処理を行うことによって、原料粉末の活性度
を一定の基準以上に引き上げること、言替えれば、原料
粉末の活性度を均一化することを第１の特徴としている
。
め粉砕造粒処理を行うことによって、原料粉末の活性度
を一定の基準以上に引き上げること、言替えれば、原料
粉末の活性度を均一化することを第１の特徴としている
。
本発明で用いられ得る核燃料原料としては特に制限され
ることはなく従来の原料が適宜用いられ得る。具体的に
は、二酸化ウランその他の酸化ウラン、酸化プルトニウ
ム、酸化トリウム等が挙げられ、これらは１種または２
種以上混合して用いられ得る。また、酸化ガドリニウム
等の中性子吸収物質を加えることもできる。
ることはなく従来の原料が適宜用いられ得る。具体的に
は、二酸化ウランその他の酸化ウラン、酸化プルトニウ
ム、酸化トリウム等が挙げられ、これらは１種または２
種以上混合して用いられ得る。また、酸化ガドリニウム
等の中性子吸収物質を加えることもできる。
粉砕造粒は、ボールミル、ジェットミル、バイブミル等
の従来公知の粉砕造粒装置を用いて行われ得る。この粉
砕造粒処理によって、原料粉末の活性度（焼結後の最終
到達度を決定する因子）を一定の基準以上にする。具体
的には、各々の被処理対象ロフトの最終到達密度（焼結
後の密度）が９６．５％ＴＤ以上になるまで、粉砕造粒
処理を行うのが目安である。この場合、粉砕造粒処理に
よって得られる原料粉末の粒径は、３０〜１４００μｍ
の範囲が好ましい。
の従来公知の粉砕造粒装置を用いて行われ得る。この粉
砕造粒処理によって、原料粉末の活性度（焼結後の最終
到達度を決定する因子）を一定の基準以上にする。具体
的には、各々の被処理対象ロフトの最終到達密度（焼結
後の密度）が９６．５％ＴＤ以上になるまで、粉砕造粒
処理を行うのが目安である。この場合、粉砕造粒処理に
よって得られる原料粉末の粒径は、３０〜１４００μｍ
の範囲が好ましい。
次いで、上記粉砕造粒処理物にボアフオーマを添加する
。このポアフォーマとしては、Ｕ３０８、あるいは高温
度で分解する有機物、具体的には、などが用いられ得る
。これらポアフォーマの添加量は、その種類によって適
宜選択され得るが、通常、０．１〜２．Ｏｆｆｌ量％の
範囲が好ましい。
。このポアフォーマとしては、Ｕ３０８、あるいは高温
度で分解する有機物、具体的には、などが用いられ得る
。これらポアフォーマの添加量は、その種類によって適
宜選択され得るが、通常、０．１〜２．Ｏｆｆｌ量％の
範囲が好ましい。
ポアフォーマの添加後、成形工程に付される。
加圧成形は、圧力１．０〜５． ０ ｔ ｏ ｎ／ｃ
ｄの範囲で通常行われる。上記の工程を経て成形される
成形体は、１，Ｏｔｏｎ／ｃｄ以上の成形圧力で６．０
ｇ／ｃｃ以上の成形体密度を有している。
ｄの範囲で通常行われる。上記の工程を経て成形される
成形体は、１，Ｏｔｏｎ／ｃｄ以上の成形圧力で６．０
ｇ／ｃｃ以上の成形体密度を有している。
本発明においては、上記の成形後であって、次工程であ
る焼結の前に、中性、不活性または酸化性雰囲気におい
て８００〜１１００℃の条件で熱処理を行うことによっ
て、添加したポアフォーマを除去することが好ましい。
る焼結の前に、中性、不活性または酸化性雰囲気におい
て８００〜１１００℃の条件で熱処理を行うことによっ
て、添加したポアフォーマを除去することが好ましい。
熱処理の温度が８００℃未満では、熱分解によるポアフ
ォーマの除去が十分におこなわれず、除去不十分な状態
で高温度域に達し、ペレットマトリクスに悪影響がでる
のでので好ましくなく、方、熱処理温度が１１００℃を
超えると、急激なボアフォームの分解でペレットマトリ
クスに悪影響がでるなどの弊害が生じるのでやはり好ま
しくない。
ォーマの除去が十分におこなわれず、除去不十分な状態
で高温度域に達し、ペレットマトリクスに悪影響がでる
のでので好ましくなく、方、熱処理温度が１１００℃を
超えると、急激なボアフォームの分解でペレットマトリ
クスに悪影響がでるなどの弊害が生じるのでやはり好ま
しくない。
上記の熱処理は、Ａ『、Ｎ２、ＨｅまたはＣＯっなど非
還元性雰囲気下で行うことが好ましい。通常、ポアフォ
ーマを除去するためには加熱をすればよいのであるが、
従来法において通常焼結に使用されているＨ２雰囲気下
では、成形ペレット自体が持っている過剰酸素（すなわ
ち、０／Ｕ比が２以上になる場合の２を超える部分）が
Ｈ２と反応し、このためポアフォーマの分解を助ける酸
素が不足することになる。本発明においては、Ａ ｒ
ｓ Ｎ ２ 、またはＣＯ２など非還元性雰囲気下で熱
処理を行うことによってこの間届を解決した。すなわち
、本発明においては、中性、不活性または酸化性雰囲気
中において上記の熱処理を行うようにしたので、還元性
雰囲気中で行うよりもポアフォーマの分解・除去が容易
になり、このため従来法に比べてポアフォーマの量を増
加させることも可能となり、このため密度調整の幅も大
きくすることができる点で有利である。
還元性雰囲気下で行うことが好ましい。通常、ポアフォ
ーマを除去するためには加熱をすればよいのであるが、
従来法において通常焼結に使用されているＨ２雰囲気下
では、成形ペレット自体が持っている過剰酸素（すなわ
ち、０／Ｕ比が２以上になる場合の２を超える部分）が
Ｈ２と反応し、このためポアフォーマの分解を助ける酸
素が不足することになる。本発明においては、Ａ ｒ
ｓ Ｎ ２ 、またはＣＯ２など非還元性雰囲気下で熱
処理を行うことによってこの間届を解決した。すなわち
、本発明においては、中性、不活性または酸化性雰囲気
中において上記の熱処理を行うようにしたので、還元性
雰囲気中で行うよりもポアフォーマの分解・除去が容易
になり、このため従来法に比べてポアフォーマの量を増
加させることも可能となり、このため密度調整の幅も大
きくすることができる点で有利である。
ポアフォーマを除去したのち、焼結を行う。この焼結工
程は、Ｈ２、またはＨ２とＮ２との混合ガス雰囲気下に
おいて、１４００〜１８００℃の温度で行うことが好ま
しい。焼結温度が１４００℃未満では、十分な焼結密度
（９６．５％ＴＤ以上）が得られないので好ましくなく
、一方、焼結温度が１８００℃を超えると、焼結密度の
後退現象や燃焼炉自体の短寿命化等で、やはり好ましく
ない。
程は、Ｈ２、またはＨ２とＮ２との混合ガス雰囲気下に
おいて、１４００〜１８００℃の温度で行うことが好ま
しい。焼結温度が１４００℃未満では、十分な焼結密度
（９６．５％ＴＤ以上）が得られないので好ましくなく
、一方、焼結温度が１８００℃を超えると、焼結密度の
後退現象や燃焼炉自体の短寿命化等で、やはり好ましく
ない。
本発明においては、上記のような工程を経ることによっ
て、焼結密度が９６．５％ＴＤ以上の核燃料ペレットを
得ることができる。また、本発明においては、原料粉末
の活性度を予め均一にするための処理がなされているの
で、その後の成形、熱処理、焼結の各工程の条件を各ロ
ット毎に変更する必要はなくなり、この点で製造効率が
飛躍的に向上する。
て、焼結密度が９６．５％ＴＤ以上の核燃料ペレットを
得ることができる。また、本発明においては、原料粉末
の活性度を予め均一にするための処理がなされているの
で、その後の成形、熱処理、焼結の各工程の条件を各ロ
ット毎に変更する必要はなくなり、この点で製造効率が
飛躍的に向上する。
以下、本発明を実施例に従って説明するが、本発明はこ
れら実施例の記載に制限されるものではない。
れら実施例の記載に制限されるものではない。
第１図のフローチャート図にしたがって核燃料ペレット
を製造した。
を製造した。
まず、核燃料原料粉末を用意し、これに粉砕造泣処理を
施した。この粉砕造粒処理にはバイブミルを用いた。こ
の場合の処理時間は粉末ロフトによっても異なるが、通
常、３０分から３０時間の範囲で選択され得る。処理時
間は、１． ０〜５．Ｏｔｏｎ／ｃｊの成形圧力で６
．０ｇ／ｃｃ以上の成形体密度が得られるような条件を
選択して決定され得る。
施した。この粉砕造粒処理にはバイブミルを用いた。こ
の場合の処理時間は粉末ロフトによっても異なるが、通
常、３０分から３０時間の範囲で選択され得る。処理時
間は、１． ０〜５．Ｏｔｏｎ／ｃｊの成形圧力で６
．０ｇ／ｃｃ以上の成形体密度が得られるような条件を
選択して決定され得る。
また、ポアフォーマとしては、クエン酸を用い、その添
加量は１．５重量％であった。ポアフォーマを除去する
ための熱処理は、ＣＯ２ガス雰囲気中、温度９００℃で
１時間加熱する方法によって行った。次いで、Ｈ２ガス
雰囲気中、温度１７００℃で１時間焼結処理を行った。
加量は１．５重量％であった。ポアフォーマを除去する
ための熱処理は、ＣＯ２ガス雰囲気中、温度９００℃で
１時間加熱する方法によって行った。次いで、Ｈ２ガス
雰囲気中、温度１７００℃で１時間焼結処理を行った。
この時の、焼結温度プロファイルの昇温速度は、１５度
／分であった。
／分であった。
一方、比較例として、粉砕造粒処理を行わないで焼結体
を製造した。
を製造した。
上記実施例ならびに比較例の製造条件ならびに焼結密度
を、下記第１表に示す。
を、下記第１表に示す。
上記比較例においては、各粉末ロットに応じて焼結条件
を変更する必要があり、製造条件の選定が繁雑化し、ま
た熱エネルギー的にも不利を伴うものであった。
を変更する必要があり、製造条件の選定が繁雑化し、ま
た熱エネルギー的にも不利を伴うものであった。
一方、本発明の実施例においては、一定の製造条件（特
に焼結条件）で製造することができ、得られる焼結密度
もほぼ一定のものが得られた。さらに、添加したポアフ
ォーマの除去処理もスムーズに行うことができた。特に
、本発明の実施例においては、焼結炉の昇温速度を大さ
《することができ（比較例の１．５倍）、このため焼結
サイクルの短縮化の点でもすぐれた効果を有していた。
に焼結条件）で製造することができ、得られる焼結密度
もほぼ一定のものが得られた。さらに、添加したポアフ
ォーマの除去処理もスムーズに行うことができた。特に
、本発明の実施例においては、焼結炉の昇温速度を大さ
《することができ（比較例の１．５倍）、このため焼結
サイクルの短縮化の点でもすぐれた効果を有していた。
また、本発明の実施例においては、ポアフォーマの除去
が容易になったことから、密度調整をポアフォーマのみ
によって行うことが可能となり、これにより成形条件（
成形体密度の一定化）および焼結条件を一定化すること
ができ、従来法のように条件変更に関する繁雑な操作も
不要となった。
が容易になったことから、密度調整をポアフォーマのみ
によって行うことが可能となり、これにより成形条件（
成形体密度の一定化）および焼結条件を一定化すること
ができ、従来法のように条件変更に関する繁雑な操作も
不要となった。
このため、本発明の実施例においては、焼結炉の効率を
、７０％から１００％近傍にまで向上させることができ
た。
、７０％から１００％近傍にまで向上させることができ
た。
第１図は、本発明の実施例に係る核燃料ペレットの製造
工程を示すフローチャートである。
工程を示すフローチャートである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、核燃料原料粉末に対し粉砕造粒処理を行ったのち、
この粉砕造粒処理物にポアフォーマを添加し、成形し、
さらに焼結することを特徴とする、核燃料ペレットの製
造方法。 ２、前記成形後であって、かつ、前記焼結の前に、中性
、不活性または酸化性雰囲気において８００〜１１００
℃の条件で熱処理を行うことによって、添加したポアフ
ォーマを除去する工程を含む、請求項１の製造方法。 ３、前記成形の結果得られる成形体は、 １．０ｔｏｎ／ｃｍ＾２以上の成形圧力で６．０ｇ／ｃ
ｃ以上の成形体密度を有している、請求項１の製造方法
。 ４、前記成形後の熱処理を、Ａｒ、Ｎ＿２、Ｈｅまたは
ＣＯ＿２の雰囲気下で行う、請求項２の製造方法。 ５、前記粉砕造粒処理を、ボールミル、ジェットミル、
バイブミル等の粉砕造粒装置で行う、請求項１の製造方
法。 ６、前記焼結を、Ｈ＿２またはＨ＿２とＮ＿２との混合
ガス雰囲気下において、１４００〜１８００℃の温度で
行う、請求項１の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1112569A JPH02291996A (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1112569A JPH02291996A (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291996A true JPH02291996A (ja) | 1990-12-03 |
Family
ID=14589989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1112569A Pending JPH02291996A (ja) | 1989-05-01 | 1989-05-01 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02291996A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107837896A (zh) * | 2016-09-20 | 2018-03-27 | 中核四〇四有限公司 | 一种mox原料粉末干法球磨方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101795A (ja) * | 1973-01-12 | 1974-09-26 |
-
1989
- 1989-05-01 JP JP1112569A patent/JPH02291996A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49101795A (ja) * | 1973-01-12 | 1974-09-26 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107837896A (zh) * | 2016-09-20 | 2018-03-27 | 中核四〇四有限公司 | 一种mox原料粉末干法球磨方法 |
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