JPH043515B2

JPH043515B2 -

Info

Publication number: JPH043515B2
Application number: JP57083904A
Authority: JP
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JPS5832194A; IT8267652A0; ES512301A0; SE8203044L; IT1157012B; SE448328B; BE893238A; ES8402973A1; AU548688B2; FR2506497A1; DE3218779A1; FR2506497B1; AU8377882A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、核燃料要素用ペレツトの製造法に関
する。

核燃料は現在ふつうペレツトと呼ばれるセラミ
ツク核物質（たとえば二酸化ウラン、二酸化トリ
ウム、二酸化プルトニウム、またはこれらの混合
物）の小さな正円形円筒として製造されている。
例えば、室温に於てダイス型で粉末セラミツク化
合物をコンパクト化し、得られるコンパクトを高
温で焼結し、ペレツトであるち密な均一セラミツ
クボデーをつくることによつて、これらのペレツ
トはふつう製造される。しかし、ペレツト形で核
燃料から増加した利点を得るためには、ペレツト
を中心部分とこれを囲む外側環状部分とから構成
すべきであり、この両部分の組成は異なるべきで
あることが提案されてきた。このような核燃料ペ
レツトを以下環状層ペレツトと呼ぶことにする。

本発明は、各ペレツトの中心部分と環状部分と
を焼結中一緒に係合する環状層ペレツトの製造法
を提供するものである。

本発明に従えば、中心部分とこれを囲む外側環
状部分とから本質的になる環状層核燃料ペレツト
の製造法は、造粒した粉末耐火物をプレスして組
成の互に異なる中心部分と外側環状部分を別々に
形成し、上記部分を一緒に組立て
（assembling）、この集合体をコンパクト化し、
このコンパクトを焼結する工程からなる。

組成の差異とは、密度および同位元素濃縮
（enrichment）における差異および化学的差異を
含むと考えるべきである。これらの性質の一つ以
上の差異があり得る。

酸化物と炭化物の両者は核燃料ペレツトで使う
のに適した耐火物と考えられ、本発明で使用でき
る。しかし、本発明で使う耐火物の選択において
は、当該両部分に対し類似の活性の対火粉末を提
供することにより通常の用心をはらうと共に、ま
た (a) 当該両部分は互に化学的に両立
（compatible）でありまた焼結雰囲気と化学的
に両立できるもの（compatible）であること、 (b) 両部分の熱膨張特性が両立できるものである
こと、 (c) 当該どちらの部分も焼結中経験する温度範囲
で容積変化を起す相変化を行なわないこと、 (d) 当該両部分は焼結中同一量でまたほぼ同一速
度で収縮する程度にセラミツクス的に同一であ
ることを理解する必要がある。

本発明に於て、前記(a)及び(b)にいう、化学的及
び熱膨張特性において「両立性を有する」とは、
当該両部分が化学的特性及び物理的特性において
実質的に同一であるということを意味する。

また、前記(d)いう、「セラミツク的に同一」と
は、両部分の前駆体が焼結時、同一量でかつ同一
割合で収縮する、２つのセラミツクスのように挙
動するということを意味する。

本発明において好ましい耐火物は、二酸化ウラ
ンであり、これに焼結を助け、粒度／成長を増す
ため、または密度を制御する細孔をつくるため他
物質を添加でき、および核特性を与える添加剤、
たとえば二酸化プルトニウムを添加できる。

本発明に従い当該部分を一緒に結合した環状層
ペレツトの利点は、当該部分間に明瞭な区分があ
り、互に当該部分の固定した位置があり、燃料ペ
レツトに役立つ空間を完全利用できることであ
る。

本発明を実施する好ましい例では、3.52％およ
び0.387％濃縮の二酸化ウラン粉末の２バツチを
とる。まづ3.52％濃縮粉末を、この酸化物からつ
くつたペレツトの最終焼結密度を５％だけ下げる
のに十分な一時的細孔形成剤と配合した。一時的
細孔形成剤としては、公知のデキストリン、デン
プン、シユウ酸化合物を同等に使用することがで
きた。0.387％濃縮酸化物には添加しなかつた。
粉末を別々に0.75te／cm²で予備コンパクト化し、
寸法1200ミクロンのふるいを通し造粒した。この
粒状物の両バツチに潤滑剤としてステアリン酸亜
鉛0.2％を添加し、ついでダイス型で1.5te／cm²で
プレスして密度4.9〜5.2ｇ／cm³のペレツトの中心
部分と環状部分を形成した。3.52％濃縮物質（外
側部分の前駆体）を外側環状部分に使い、0.382
％濃縮物質を（中心部分の前駆体）を中心に使つ
た。外側環状部分を除去可能な心棒と共にダイス
型でプレスし、プレス後抜いて孔を残した。中心
部分を各外側部分の孔に挿入し、ついで平トツプ
ポンチを使つて4te／cm²の圧力で集合体部分を5.6
〜5.8ｇ／cm³の最終生（green）密度にプレスし
た。この複合コンパクトを1700℃で約５時間焼結
した。こうすると理論の95.2〜95.6％範囲の全体
としての密度を有する凝集ペレツトを得た。環状
部分および中心部分は、後者（中心部分）が約
98.7％および前者（環状部分）が約93.7％）の密
度を有していた。

本発明に於て低く濃縮されている中心部分は、
核分裂性が低い。しかし、それは核分裂物質の原
料源となりうる（親燃料性；fertile）。すなわち、
高密度の親燃料性中心部分は、中性子の捕獲が極
限まで増加し、親燃料性物質を核分裂性物質に変
換する。

また低密度核分裂性外側（環状）部分は、核分
裂性物質（製品）の膨張を調節する。

このように核燃料ペレツトの低密度の外側で核
分裂性製品の膨張が起るような、複合燃料ペレツ
トの部分を有することは非常に望ましいことであ
る。

組立てた中心部分および外側環状部分をプレス
するために、固定心棒を有するダイス型を使つて
同様に中心孔を有する環状層ペレツトを製造する
ことができる。

Claims

【特許請求の範囲】１造粒した２バツチの核燃料物質の粉末を準備
し、該バツチから中心部分と外側部分の前駆体を
別々に作り、中心部分の前駆体と外側部分の前駆
体を一緒に組立て、この集合体をプレスして複合
コンパクトを形成し、かつ該複合コンパクトを焼
結するという各工程からなる、中心部分とそれを
とり囲む外側環状部分とから本質的になる環状層
各燃料ペレツトの製造法において、 (イ) 当該２バツチの核燃料物質は同位元素の濃縮
度に於てペレツトの外側部分は中心部分より高
くし、かつ化学的特性および熱膨張特性におい
て両立性を有するようにし、 (ロ) 造粒した２バツチの各々を別々にプレスして
前記中心部分および外側部分の前駆体を形成
し、前記中心部分および外側部分の前駆体が焼
結時同一量でかつほぼ同一割合で収縮する程度
にセラミツクスとして実質的に同一にし、 (ハ) 外側部分の最終密度を低下せしめるために外
側部分の前駆体形成用バツチに、一時的細孔形
成剤を添加すること、を特徴とする、上記環状層核燃料ペレツトの製造
法。２２バツチの双方に同一に核燃料物質を使用す
る特許請求の範囲第１項記載の環状層核燃料ペレ
ツトの製造法。３２バツチの造粒した核燃料物質が同一寸法の
ふるいを通しふるわれたものである特許請求の範
囲第２項記載の環状層核燃料ペレツトの製造法。４添加される一時的細孔形成剤の量が、外側部
分の最終密度を５％まで低下させる量である特許
請求の範囲第１項記載の環状層核燃料ペレツトの
製造法。５中心部分および外側部分がそれぞれ二酸化ウ
ランからなる特許請求の範囲第１項乃至第４項の
いずれか１項に記載の環状層核燃料ペレツトの製
造法。６二酸化プルトニウムが中心部分および外側部
分の少くとも一方に含まれる特許請求の範囲第１
項乃至第５項のいずれか１項に記載の環状層核燃
料ペレツトの製造法。７核特性を与える添加剤含有二酸化ウランを使
用することからなる特許請求の範囲第１項記載の
環状層核燃料ペレツトの製造法。８環状−環状層、核燃料ペレツトを形成するた
めに中心部分が環状である特許請求の範囲第１項
乃至第７項のいずれか１項に記載の環状層核燃料
ペレツトの製造法。