JPH0244037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

「発明の分野」 本発明はセラミツク技術および非金属粉末の焼
結体の製造に関するもので、更に詳しく言えば、
新規な核燃料粉末と結合剤との混合物およびかか
る混合物から作られて特異な物理的性質を有する
未焼結体並びにかかる混合物およびそれの未焼結
体の新規な製造方法に関する。 「発明の背景」 ウラン、プルトニウムおよびトリウムのセラミ
ツク化合物をはじめとする各種の物質が原子炉用
の核燃料として使用されているが、とりわけ好適
な化合物は酸化ウラン、酸化プルトニウム、酸化
トリウムおよびそれらの混合物である。中でも、
原子炉用として特に好適な核燃料は二酸化ウラン
である。 二酸化ウランはかなり多孔質の微細な粉末とし
て商業的に生産されているが、これをそのまま核
燃料として使用することはできない。この粉末は
自由に流動し得る状態になく、凝塊や集塊を含ん
でいるため、燃料管中に所望の密度で充填するこ
とが困難である。 また、商業的に入手し得る二酸化ウラン粉末の
組成の点から見ても、それをそのまま核燃料とし
て使用することはできない。二酸化ウランは定比
例の法則の例外を成すものである。すなわち、二
酸化ウランは確かに単一の安定な相を作るが、そ
の組成はUO_1.7からUO_2.27にまで変わり得るので
ある。Ｏ／Ｕ比の増加に伴つて熱伝導率が低下す
るから、できるだけＯ／Ｕ比の低い二酸化ウラン
が好適である。しかるに、二酸化ウラン粉末は空
気中において容易に酸化しかつ容易に湿気を吸収
するから、かかる粉末のＯ／Ｕ比は核燃料用とし
て適格な値を著しく越えている。 二酸化ウランを核燃料用として適合させるため
幾つかの方法が使用されてきた。現在のところ、
最も普通の方法は粉末を所定寸法の円柱状圧縮体
に加圧成形することである。 ところで、焼結に先立つ粉末材料の圧縮体の製
造を容易にするために通例使用される各種の有機
結合剤またはプラスチツク結合剤は、核燃料に対
して応用することはできない。なぜなら、それら
は焼結体の内部を水素化物のごとき不純物で汚染
する傾向を示すからである。通常、このような結
合剤は焼結工程中に気体に転化するのであつて、
かかる気体は除去しなければならないから特別の
装置または操作が必要となる。また分解すると、
従来の結合剤は製品の焼結のために使用される装
置内に有機物質を沈着させるのが通例で、そのた
め装置の保守が面倒になる。更にまた、高分子物
質の熱分解をもたらす還元雰囲気中で焼成が行わ
れるため、従来の炭素含有結合剤は核燃料中に炭
素を残留させることにもなる。 このような従来技術の欠点は、本発明の場合と
同じ譲受人に譲渡された1977年12月６日付のガリ
バン（Gallivan）の米国特許第4061700号の発明
によつて著しく改善された。この発明に従えば、
炭酸ウラニルアンモニウム，重炭酸ウラニルアン
モニウムまたはカルバミン酸ウラニルアンモニウ
ムから成る結合剤を使用することにより、最終の
焼結工程に至るまでの取扱いおよび加工操作を通
じて圧縮体または未焼結体が団結状態に保たれ
る。更に詳しく述べれば、この発明に従つて圧縮
体または未焼結体を製造する際には、UO₂の粒状
体をたとえば重炭酸アンモニウムと接触させるこ
とによつて約５％の炭酸ウラニルアンモニウムを
含有する均質な混合物が生成される。このような
混合物から製造された圧縮体の密度は、使用する
加圧力に応じて理論値の約30〜70％に相当する
が、時には90％に達することもある。たとえば湿
式冶金用プレスを使用するような通常の回分式加
圧成形作業によつて製造する場合、かかる圧縮体
は適格な製品を比較的高い収率で与えるのに十分
な強度を有する。しかしながら、回転式プレスに
よる連続作業の場合には、それに伴う加圧力条件
に圧縮体が十分に耐え得るとは言えない。 「発明の概要」 このたび本発明者等は、比較的大きい引張強さ
を有する核燃料圧縮体が一貫して製造可能である
ことを見出した。その上、このような結果は
20000ポンド／平方インチ（1406Kg／cm²）という
中程度の圧縮力の使用によつて得られることが判
明した。更にまた、かかる圧縮体は極めて大きい
引張強さまたは大きい引張強さと実質的な塑性と
の特異な組合せを有するため、回転式プレスの使
用を伴う連続作業においても高い収率で製造し得
ることが判明した。しかも、これらの利点は著し
いプロセスの複雑化や製品原価の増大および代償
としての顕著な欠点をもたらすことなしに達成さ
れるのである。 要するに本発明は、炭酸ウラニルアンモニウ
ム，重炭酸ウラニルアンモニウムまたはカルバミ
ン酸ウラニルアンモニウムを含有する核燃料に特
定の条件下でアミンを添加反応させ、それにより
粒子状核燃料物質用の結合剤として炭酸ウラニル
アンモニウムよりも有利な水溶性ウラニル化合物
を生成させるという着想に基づいている。好まし
くは、上記のアミンは多官能性の第一アミンであ
り、そして本発明の反応は前述の特許明細書中に
記載のごとくにして調製された核燃料物質の粒子
状混合物にかかるアミンを接触させることにより
実施される。個々の場合においてアミン添加量に
ほぼ比例した量のアンモニアが遊離されることか
ら考えると、上記の反応によつて生じる化合物は
元のウラニルアンモニウム化合物に対応したアミ
ンであると信じられる。いずれにせよ、最終的に
得られるのはたとえば回転式プレス作業による連
続生産にとつてより有効な結合剤である。 このような反応にとつて好都合な条件は、室
温、通常の湿度および大気圧から成る標準条件で
あることが判明した。とはいえ時には、とりわけ
アミンが室温下において固体である場合やアンモ
ニア遊離反応の速度があまりに遅い場合には、あ
る程度の加熱が好ましいこともある。 更にまた、アンモニアを完全に置換してより有
効な結合剤を生成させるために必要な量を越える
過剰のアミンは、得られる核燃料物質の未焼結圧
縮体の引張強さおよび塑性にとつて有害となり得
ることも判明した。たとえば、後述のごとき実例
について見ると、炭酸ウラニルアンモニウムを含
有する二酸化ウラン粉末に対して僅かに過剰のエ
チレンジアミンを添加することによつて得られた
圧縮体は、アミン添加を受けない同じ粉末の圧縮
体と同程度の塑性および引張強さしか示さなかつ
た。 本発明の方法面について一般的に述べれば、本
発明の方法はウラニルアンモニウム化合物をアミ
ンと反応させることによつて結合剤としての有効
性が実質的に向上した水溶性のウラニル化合物を
粒子状の混合物中にその場で生成させる工程を主
要工程として含んでいる。この工程は、粒子状の
混合物を加圧成形することにより核燃料ペレツト
としての寸法および形状を持つた焼結用の圧縮体
を形成する工程に先立つものである。この工程は
また、核燃料物質の個々の粒子の表面上に炭酸ウ
ラニルアンモニウムまたはそれの同等物が一様に
分布したような粒子状混合物あるいは粉末混合物
に液体、固体または気体状のアミンを接触させる
操作から成るものである。前述の通り、この場合
の作業条件はアンモニア置換反応にとつて好都合
なものとする。その結果、ウラニルアンモニウム
化合物中のアンモニアの少なくとも35％が遊離さ
れ、そしてウラニルアンモニウム化合物自体はア
ミンによつて置換されるものと想像される。本発
明の最良の実施態様に従えば、アミンの添加量は
アンモニア遊離の終了時において粉末混合物中に
未反応のアミンが実質的に残留しないようなもの
とする。 同様に本発明の物質組成面について一般的に述
べれば、本発明の粒子状核燃料物質は炭酸ウラニ
ルアンモニウム，重炭酸ウラニルアンモニウムま
たはカルバミン酸ウラニルアンモニウムとは異な
る少量の水溶性ウラニル化合物を含有した核燃料
物質の粉末混合物から成るものである。かかる少
量成分は粉末混合物の圧縮体に対する優れた結合
剤として役立つもので、たとえば炭酸ウラニルア
ンモニウムとアミンとの反応生成物から成り、か
つ、約0.5〜７％の割合で存在する。それはまた、
前述の通り、多官能性の第一アミンまたはそれの
２種以上の混合物から誘導されたものであること
が好ましい。 次に本発明の製品面について簡単に述べれば、
本発明の製品は、炭酸炭酸ウラニルアンモニウ
ム，重炭酸ウラニルアンモニウムまたはカルバミ
ン酸ウラニルアンモニウムよりも結合剤として優
れた少量の水溶性ウラニル化合物によつて結合さ
れた粒子状の核燃料物質（たとえばUO₂）から成
るペレツト状の未焼結圧縮体である。前述の通
り、かかる圧縮体は上記の水溶性ウラニル化合物
を約0.5〜７％の割合で含有し、しかもその水溶
性ウラニル化合物は多官能性の第一アミンから誘
導されたものであることが好ましい。本発明の最
良の実施態様に従えば、原料となる粒子状核燃料
物質の場合と同じく、かかる圧縮体は未反応の残
留アミンを実質的に含有しないものとする。 以下、添付の図面を参照しながら本発明を一層
詳しく説明しよう。 「発明の詳しい説明」 本発明の実施に当つては、第１図の工程系統図
に示されるごとく、炭酸ウラニルアンモニウムを
含有するUO₂粉末混合物が調製される。その際に
は、粉末中に一様に分布した所望の生成物を得る
ための反応にとつて有利な条件下で粉末にアンモ
ニア、二酸化炭素および水蒸気を接触させること
により、その場で炭酸ウラニルアンモニウムを生
成させることが好ましい。こうして得られた混合
物を本明細書中では「処理粉末」と呼ぶ。あるい
はまた、図中の点線で示された経路に従い、微粉
状の重炭酸アンモニウムを添加してから両粉末を
十分に混和することによつて所要含量の結合剤を
得ることもできる。最高10日の期間後には、UO₂
粉末と添加した重炭酸アンモニウムとの反応によ
つて炭酸ウラニルアンモニウム結合剤が得られ
る。すなわち、標準的な温度、圧力および湿度条
件（26℃、大気圧、相対湿度74％）の下では重炭
酸アンモニウムがアンモニア、二酸化炭素および
水蒸気に分解し、次いでそれらがUO₂と反応して
UO₂粒子の表面上に炭酸ウラニルアンモニウムを
生成するのである。本プロセス中の工程において
は、こうして得られた混合物が結合剤中のアンモ
ニアをアミンで置換するための反応にとつて有利
な条件下において適当なアミンと接触させられ
る。この工程こそ本プロセス中の新規かつ主要な
工程であつて、前述のごとき新規な結果および利
点を一貫して達成するためには不可欠なものであ
る。かかる目的のためには、１，３―ジアミノプ
ロパンを使用することが好ましい。これは液体ま
たは気体あるいは更に固体としても添加すること
ができるが、好適な実施態様に従えば液体として
使用される。固体として添加する場合には、アミ
ンを凍結してから微細な粉末に粉砕し、次いで両
粉末を十分に混和すればよい。アミンの温度の上
昇に伴つて置換反応が開始するが、これは混合物
からのアンモニア発生によつて明らかとなる。別
法として、アミンを蒸発させて粉末中に拡散さ
せ、それによりアンモニウム化合物と反応させて
アンモニアを遊離させることもできる。 本発明の好適な実施態様に従えば多官能性の第
一アミンが単独で使用されるが、その他のアミン
類も使用可能であり、またアミン類の混合物も本
発明の目的に適することを了解されたい。同様
に、１，３―ジアミノプロパンが好都合であると
はいえ、商業的な入手可能性やその他の実用上の
理由から見て別のアミン類が好適となる場合もあ
り得る。現時点において特に好適な代用アミン類
としては、エチレンジアミン、モノメチルアミ
ン、１，６―ジアミノヘキサンおよび１，７―ジ
アミノヘプタンが挙げられる。ほとんどのアミン
類については、実施者はそれの使用形態を随意に
選択することができる。しかるにモノメチルアミ
ンの場合には、室温下において気体であるため、
別法を使用することは容易でない。同様に、１，
６―ジアミノヘキサンや１，７―ジアミノヘプタ
ンは室温下において固体であり、そのために気体
として使用することは容易でない。 第２図中の曲線ＢおよびＣによつて示されるご
とく、１，３―ジアミノプロパンは顕著に優れた
ペレツト特性を与える。それはまた、標準状態下
において迅速に反応してアンモニアの置換をもた
らすことにより、第１図の工程系統図中の実線お
よび点線でそれぞれ示される選択可能な予備工程
から得られる処理粉末またはUO₂粉末―結合剤混
合物の初期ウラニルアンモニウム化合物含量にほ
ぼ比例した量の優れた結合剤を生成する。曲線
Ａ、ＢおよびＣによつて示されるデータは各々の
場合における粉末混合物を20kpsi（1406Kg／cm³）
で加圧成形して得られたものであり、また標準的
な核燃料ペレツトの形態を成す各圧縮体の引張強
さは通常の方法によつて測定された。更に詳しく
述べれば、曲線Ｂは本発明に従つて曲線Ａの粉末
を処理して結合剤中のアンモニアの約40〜45％を
１，３―ジアミノプロパンで置換することにより
製造されたペレツトの試験に際して得られたデー
タを表わしている。また、曲線Ｃは70〜80％のア
ンモニアを同じアミンで置換することによつて曲
線Ａの粉末から製造されたペレツトの引張試験に
おいて得られたデータを表わしている。曲線Ａ，
ＢおよびＣによつて表わされる結果を比較すれば
わかる通り、本発明に従つて75％のアンモニアを
置換すると曲線Ａの非置換製品に比べて引張強さ
が３倍に増大し、また45％のアンモニアを置換す
ると同じ特性が２倍以上に増大する。更にまた、
アミン反応の相対的な効果は、ガス（CO₂，
NH₃，H₂O）処理によつて生成される量と同じ
量の炭酸ウラニルアンモニウムを生成するために
添加すべき重炭酸アンモニウムの量である等価重
炭酸アンモニウム含量の低い範囲において僅かに
大きくなつている。このようにして処理された
UO₂粉末から製造されたペレツトについてアミン
添加後37日目まで試験した限りでは特性の変化は
認められなかつたが、その時点以後の試験は行つ
ていない。なお、本プロセスの開始時における
UO₂粉末の組成およびそれの調製方法について
は、前述のごときガリバンの特許明細書中に見ら
れる詳細な説明に従うことが有利である。この特
許明細書のうちで上記の問題を取扱つている部分
は引用によつて本明細書中にそのまま併合される
ものとする。 更にまた、核燃料物質について述べる場合、本
明細書中において使用される用語や表現は前述の
ごときガリバンの特許明細書中で一般的および詳
細に定義された通りのものであることも了解され
たい。 本発明の新規な特徴および利点を一層詳しく説
明するため以下に実施例を示すが、それらによつ
て本発明の範囲が限定を受けることはない。 実施例 １ 20時間にわたり、500ｇのUO₂粉末中のアンモ
ニア、二酸化炭素、水蒸気および酸素を流した。
かかる作業中の周囲条件は26℃の温度、74％の湿
度、および大気圧に維持された。また、ガス流量
はほぼ一定であつて、アンモニア、二酸化炭素お
よび酸素に関する値はそれぞれ0.12、0.09および
4.6／分であつた。 上記作業の終了時、粉末の重量は炭酸ウラニル
アンモニウムの生成のために4.8％だけ増加した
ことが判明した。同じ量の炭酸ウラニルアンモニ
ウムを生成させるには、6.0％の重炭酸アンモニ
ウムを添加してから最高10日間にわたつて熟成さ
せればよい。従つて、本実施例における等価重炭
酸アンモニウム含量は6.0％である。このように
処理された粉末を密閉容器中に2.5ケ月間貯蔵し
た後、その粉末から製造されたペレツトの引張強
さは200psi（14Kg／cm³）であると推定された。こ
の値は、本実施例において実測したものではな
く、同様な処理および熟成後の粉末から製造され
たペレツトの引張強さを実測することによつて得
られたものである。 次に、かかる粉末中にエチレンジアミンの蒸気
を通した。すなわち、純粋なエチレンジアミン中
に22℃で毎分１の酸素を通し、次いでその酸素
を3.5時間にわたつて500ｇの処理粉末中に流し
た。その後、５分間にわたつて毎分１の純粋な
酸素を流すことにより、処理粉末中から未反応の
エチレンジアミンを除去した。かかる（操作）の
後、処理粉末の重量は0.85％だけ増加したことが
判明した。こうして得られた粉末を20kpsi（1406
Kg／cm³）で加圧成形することによつて製造された
ペレツトの引張強さは333psi（23.4Kg／cm³）であ
ることが判明した。 実施例 ２ 実施例１に記載したような条件下において、１
KgのUO₂粉末を18時間にわたりアンモニア、二酸
化炭素、水蒸気および酸素で処理した。その結
果、処理粉末の重量は3.6％だけ増加し、また処
理粉末を20kpsi（1406Kg／cm³）で加圧成形するこ
とによつて製造されたペレツトは152psi（10.7
Kg／cm³）の引張強さを有していた。 熟成を行うことなく、実施例１と同じ手順によ
り200ｇの上記処理粉末にエチレンジアミンの蒸
気を通した。その結果、1.23％の重量増加が見ら
れた。こうして得られた粉末を20kpsiで加圧成形
することによつて製造された標準寸法および形状
のペレツトは、約366psi（25.7Kg／cm³）の引張強
さを有していた。 上記の２つの実施例において使用した元のUO₂
粉末（すなわち未処理のUO₂粉末）を20kpsiで加
圧成形したところ、約35psi（2.5Kg／cm³）の引張
強さを有するペレツトが得られた。従つて、アン
モニア、二酸化炭素、水蒸気および酸素による同
時処理並びにエチレンジアミンによる処理の結
果、得られる未焼結ペレツトの引張強さは約10倍
に増大したことになる。 実施例 ３ 本発明の方法における液体状のアミンの有用性
を試験するための実験として、実施例１に記載の
ごとくにして調製された50ｇのUO₂粉末に液体状
のエチレンジアミンを１／２cm³ずつ４回にわたつ
て添加した。かかる混合物を激しく撹拌したとこ
ろアンモニアガスの発生が認められたが、それは
数分以内に終了した。添加したエチレンジアミン
１モルに対し0.86モルのアンモニアが遊離され
た。こうして得られた粉末を加圧成形してから通
常の方法によつて測定したところ、300psi（21.1
Kg／cm³）を越える引張強さが見られた。 実施例 ４ 本発明の方法において１，３―ジアミノプロパ
ンが特に有用であることを証明するため、実施例
１に記載のごとくにして調製されたUO₂粉末に液
体状の１，３―ジアミノプロパンを添加する実験
を行つた。すなわち、実施例２において述べたご
とく、50ｇのUO₂粉末に１，３―ジアミノプロパ
ンを１／２cm³ずつ４回にわたつて添加した。５分
後、反応の完了したことがアンモニア発生の終了
によつて明らかとなつた。こうして得られた混合
物を20kpsi（1406Kg／cm³）で加圧成形することに
よつて製造されたペレツト状の圧縮体について試
験を行つた。これらの試験の結果は後記Ｂ表中の
第５行に示されている。 実施例 ５ 実施例１の記載に従つて調製された粉末の経時
特性変化を３週間にわたつて試験した。こうして
得られた結果を下記Ａ表に示す。

【表】 ＊ f³は塑性の尺度であつて、ペレツトが破損
した後かつ加圧力を最大値の90％未満に低下
させる前にインストロン試験機の試験素子が
移動する距離（単位ミクロン）を表わす。 実施例 ６ 本発明の方法におけるその他のアミン類の有効
性および様々な割合の１，３―ジアミノプロパン
の有効性を試験するため、実施例１に記載のごと
くにして調製されたUO₂粉末について試験を行つ
た。ただし、等価重炭酸アンモニウム含量を様々
に変化させた。かかる試験の結果を下記Ｂ表に示
すが、これらのデータは個々の処理を受けた粉末
から前述のごとくにして製造された圧縮体につい
てやはり前述のごとき引張試験および塑性試験を
行うことによつて得られたものである。やはりＢ
表から明らかな通り、添加した１，３―ジアミノ
プロパンの量と本発明の反応によつて置換された
アンモニアの量との間には直線的だが化学量論的
でない関係が存在する。なお、試験したアミン類
のいずれについても同様な直線性の存在が予想さ
れる。

【表】

【表】 この実験において試験したアミン類は、本発明
の目的にとつて特に適する形態すなわち液体、気
体または固体の状態で使用された。詳しく言え
ば、モノメチルアミンは気体状で使用したのであ
つて、Ｂ表中の各試験において共通に使用した処
理粉末中に流された。１，７―ジアミノヘプタン
および１，６―ジアミノヘキサンは固体状で使用
したのであつて、粉末状態にしてから上記の処理
粉末と混合された。その他のアミン類は液体状で
使用したのであつて、前述のごとくにして上記の
処理粉末と混合された。 上記の実施例中に示された結果とりわけ実施例
６の結果からわかる通り、多官能性の第一アミン
類が本発明の実施に際して特に有利なことが明ら
かである。更にまた、迅速な反応をもたらしかつ
第２図に示されるような顕著に優れたペレツト特
性を与えるという理由から、１，３―ジアミノプ
ロパンは本発明における使用に恐らく最も適した
ものであるが了解されよう。 とはいえ、商業的な入手可能性の点で１，６―
ジアミノヘキサンの方が好適である場合もあり得
よう。この場合には、反応を完結させるためにあ
る程度の加熱（約60℃まで）が必要なこともあ
る。上記の一般的および詳細な説明並びに上記実
施例中に詳述された実験結果から理解される通
り、好適な実施態様に従えば多官能性の第一アミ
ン類が一般に使用される。しかしながら、単官能
性アミン類の使用、そしてまた本発明の新規な結
果および利点を一貫して与えるようなあらゆるア
ミン類の使用が意図されていることを了解すべき
である。更にまた、特にＢ表に示された結果から
理解される通り、１，３―ジアミノプロパン、
１，６―ジアミノヘキサン、１，７―ジアミノヘ
プタン、３，３―ジアミノジプロピルアミン、エ
チレンジアミンおよびそれらの混合物から成る群
より選ばれたアミンを使用することが特に好まし
い。その上、使用するアミンまたはアミン混合物
および使用する装置に応じ、かかるアミンを上記
の説明に従つて液体状、気体状または固体状で使
用し、そしていずれの場合にも本発明の目的を達
成することができるのである。 実施例 ７ 二酸化ウランの処理粉末中のアンモニアを完全
に除去するのに必要な量を越える過剰のアミンが
及ぼす効果を試験するため、0.0081モルの
（NH₄）₄UO₂（CO₃）₃を含有する50ｇの処理粉末に
0.0401モルのエチレンジアミンを添加した。その
結果、0.0326モルのアンモニアが発生した。前述
のごとく１モルのエチレンジアミンの添加によつ
て0.86モルのアンモニアが遊離されるものとすれ
ば、0.0401モルのエチレンジアミンはアンモニア
を完全に除去するのに必要な量に比べて６％だけ
過剰であつた。こうして得られた粉末から上記の
ごとくにして製造されたペレツトについて試験を
行つたところ、引張強さは96psiであり、またf₃
値はゼロであつた。 実施例７の結果からわかる通り、実際問題とし
ては、本発明方法の実施に際して処理粉末に添加
されるアミンの量はアンモニアを完全に除去する
のに必要な量の80〜90％を越えないようにすべき
である。アンモニアの除去率が100％に達するま
では圧縮体の特性の向上が得られるが、それ以上
にアミンを添加すると同じ特性の顕著な低下が見
られることがあるからである。 本明細書中で言う「核燃料物質」とは、前述の
ガリバンの特許明細書中において定義されたよう
な核燃料物質を指す。本発明の方法は、これら核
燃料物質それぞれ単独でも、ないしは混合物にも
等しく適用できる。ただし、かかる核燃料物質に
はたとえば炭酸ウラニルアンモニウムが含まれて
いて、本発明にしたがつてアミンによる置換反応
が起こり、その反応生成物が水溶性ウラニル化合
物であつて、この水溶性ウラニル化合物が粒状核
燃料物質に対する結合剤として作用し、炭酸ウラ
ニルアンモニウムよりも優れた効果を示す。 なお、本明細書中において百分率や割合が記載
される場合、それらはいずれも重量に基づくもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はUO₂粉末を気体で処理することまたは
UO₂粉末を重炭酸アンモニウムと混合することに
よつて高率のUO₂粉末と混合された炭酸ウラニル
アンモニウムを得るための選択可能な予備工程を
含む本発明の方法を図解する工程系統図であり、
また第２図は20kpsiで加圧成形されたUO₂粉末の
圧縮体の引張強さを本文中で定義されたような
UO₂粉末の等価重炭酸アンモニウム含量に対して
プロツトしたグラフであつて、図中の３本の曲線
は未置換のアンモニウム化合物結合剤を含む粉末
混合物、炭酸ウラニルアンモニウム中のアンモニ
アの約45％をアミン反応によつて置換した同様の
粉末混合物、およびアンモニアを約75％まで置換
した同様の粉末混合物を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 核燃料物質からなる粒状混合物とウラニルア
   ンモニウム化合物を加圧成形して未焼結の圧縮体
   を形成する工程を含む、核燃料物質の未焼結圧縮
   体の製造方法において、前記の加圧成形工程に先
   立ち、前記ウラニルアンモニウム化合物をアミン
   化合物と反応させることによつてアンモニアを排
   除し、そして、前記混合物用の結合剤として水溶
   性のウラニル化合物を前記混合物中に生成させる
   工程が含まれることを特徴とする方法。 ２ 前記ウラニルアンモニウム化合物が炭酸ウラ
   ニルアンモニウム，重炭酸ウラニルアンモニウム
   又はカルバミン酸ウラニルアンモニウムである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記アミン化合物が１，３―ジアミノプロパ
   ン、１，６―ジアミノヘキサン、１，７―ジアミ
   ノヘプタン、モノメチルアミン、エチレンジアミ
   ンまたはそれらの混合物である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ４ 前記アミン化合物が１，３―ジアミノプロパ
   ンである場合において、前記アミン化合物が液体
   として前記混合物に添加され、そして前記混合物
   全体にわたり前記核燃料物質の個々の粒子の表面
   上に実質的に一様に分配される特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ５ 前記アミン化合物が１，６―ジアミノヘキサ
   ンである場合において、前記アミン化合物を微粉
   状の固体として添加して粒子状の前記核燃料物質
   と混合し、次いで得られた混合物を60℃まで約
   １／２時間にわたり加熱して前記アミン化合物の
   反応と水溶性のウラニル化合物の生成を促進する
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 気体状のエチレンジアミンを粒子状の前記核
   燃料物質と接触させて前記ウラニルアンモニウム
   化合物と反応させることによつて水溶性のウラニ
   ル化合物が生成される特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ７ 核燃料物質中にウラニルアンモニウム化合物
   を混入して粒子状の混合物を調製し、この混合物
   に対してアミン化合物を前記ウラニルアンモニウ
   ム化合物の化学量論的当量より少ない比率で添加
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記アミン化合物が前記ウラニルアンモニウ
   ム化合物からアンモニアを完全に排除するのに必
   要な量の約80％の割合で添加される特許請求の範
   囲第７項記載の方法。 ９ アミンと炭酸ウラニルアンモニウムとの反応
   生成物である水溶性ウラニル化合物を少量ではあ
   るが有効量にて含有する核燃料粒状物質からな
   り、最終の焼結状態に至るまでの加工操作を通じ
   てペレツトの一体性を維持するのに十分な引張強
   さおよび塑性を持つたペレツトを成す未焼結圧縮
   体製品。 １０ 残留ウラニルアンモニウム化合物を含有す
   る特許請求の範囲第９項記載の未焼結圧縮体製
   品。 １１ 未反応の残留アミン化合物を実質的に含有
   しない特許請求の範囲第９項記載の未焼結圧縮体
   製品。