JPH0452592A - 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
- Publication number
- JPH0452592A JPH0452592A JP2161206A JP16120690A JPH0452592A JP H0452592 A JPH0452592 A JP H0452592A JP 2161206 A JP2161206 A JP 2161206A JP 16120690 A JP16120690 A JP 16120690A JP H0452592 A JPH0452592 A JP H0452592A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pellet
- molded body
- powder
- mixing
- columnar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、とくに高燃焼度領域において気体核分裂生成
物の放出及びペレットスウェリングを低減し、かつクリ
ープしやすくすることにより性能を向上させた非均質な
核燃料ペレット（以下、ペレットと記す）の製造方法に
関する。
物の放出及びペレットスウェリングを低減し、かつクリ
ープしやすくすることにより性能を向上させた非均質な
核燃料ペレット（以下、ペレットと記す）の製造方法に
関する。
（従来の技術）
従来、二酸化ウランを使用したペレットは次の工程によ
り製造されている。即ち、六フッ化ウラン（υＦ６ ）
を加熱して気化し、この気化した六フッ化ウランをアン
モニア水等に注入し、重ウラン酸アンモン（＾ＤＵ）な
どの化合物として沈殿させ、ろ過洗浄する。その後、乾
燥焙焼してへ酸化三ウラン（Ｕ ３０ ｇ ）の形にし
、水素還元して二酸化ウラン（ＵＯ２）粉末にする。こ
の粉末に結合剤を加えた後、プレスして円柱状のグリー
ンペレットに成形する。このグリーンペレットを予備焼
結して結合剤を除去し、その後、水蒸気流中で１６Ｈ〜
１８００℃に加熱して数時間の本焼結を行う。これによ
り９３〜９７％ＴＤ （ＴＤ＋理論密度）の二酸化ウ
ランペレットが得られる。
り製造されている。即ち、六フッ化ウラン（υＦ６ ）
を加熱して気化し、この気化した六フッ化ウランをアン
モニア水等に注入し、重ウラン酸アンモン（＾ＤＵ）な
どの化合物として沈殿させ、ろ過洗浄する。その後、乾
燥焙焼してへ酸化三ウラン（Ｕ ３０ ｇ ）の形にし
、水素還元して二酸化ウラン（ＵＯ２）粉末にする。こ
の粉末に結合剤を加えた後、プレスして円柱状のグリー
ンペレットに成形する。このグリーンペレットを予備焼
結して結合剤を除去し、その後、水蒸気流中で１６Ｈ〜
１８００℃に加熱して数時間の本焼結を行う。これによ
り９３〜９７％ＴＤ （ＴＤ＋理論密度）の二酸化ウ
ランペレットが得られる。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来のペレットは組成が全体に均質であり、
このため線出力密度を上げようとすると、ペレットの中
心部温度も上昇する。ペレットの中心温度が高いと、そ
のペレット内に蓄積したクリプトン（Ｋｒ） 、キセノ
ン（Ｘｅ） 、ヨウ素（１゜）等の核分裂生成物がペレ
ットと、このペレットを被覆している被覆管とのギャッ
プに多量に放出される。気体核分裂生成物であるクリプ
トンおよびキセノンの放出量が多いと、燃料棒の内圧が
上昇する。また、気体核分裂生成物の熱伝導度が予め封
入されているヘリウムより低いので、ペレットの温度も
上昇する。このような内圧上昇及び温度上昇は安全上望
ましくない。
このため線出力密度を上げようとすると、ペレットの中
心部温度も上昇する。ペレットの中心温度が高いと、そ
のペレット内に蓄積したクリプトン（Ｋｒ） 、キセノ
ン（Ｘｅ） 、ヨウ素（１゜）等の核分裂生成物がペレ
ットと、このペレットを被覆している被覆管とのギャッ
プに多量に放出される。気体核分裂生成物であるクリプ
トンおよびキセノンの放出量が多いと、燃料棒の内圧が
上昇する。また、気体核分裂生成物の熱伝導度が予め封
入されているヘリウムより低いので、ペレットの温度も
上昇する。このような内圧上昇及び温度上昇は安全上望
ましくない。
他方、ペレットは結晶粒径が大きくなると気体分裂生成
物の放出量が小さくなると共にクリープ速度も小さくな
る。逆に結晶粒径が小さくなると、気体核分裂生成物放
出量が増大し、クリープ速度が大きくなる。ペレットと
被覆管との相互作用を緩和するには、クリープ速度が大
きい方がよく、このため、ペレットの外周部はクリープ
速度が大きい方が望ましい。したがって、上記相互作用
の緩和の点では結晶粒径は小さい方がよい。また上述の
ように気体核分裂生成物の放出量は少ない方が望ましい
ので、この点では結晶粒径は大きい方がよい。しかしな
がら組成の均一な従来のペレットは結晶粒径も一様とな
るので、クリープ速度の増大及び気体核分裂生成物放出
量の減少を共に満たすことができない課題があった。
物の放出量が小さくなると共にクリープ速度も小さくな
る。逆に結晶粒径が小さくなると、気体核分裂生成物放
出量が増大し、クリープ速度が大きくなる。ペレットと
被覆管との相互作用を緩和するには、クリープ速度が大
きい方がよく、このため、ペレットの外周部はクリープ
速度が大きい方が望ましい。したがって、上記相互作用
の緩和の点では結晶粒径は小さい方がよい。また上述の
ように気体核分裂生成物の放出量は少ない方が望ましい
ので、この点では結晶粒径は大きい方がよい。しかしな
がら組成の均一な従来のペレットは結晶粒径も一様とな
るので、クリープ速度の増大及び気体核分裂生成物放出
量の減少を共に満たすことができない課題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、均
質組成のペレットの課題を解決し、燃料性能の高い非均
質組成のペレットの製造方法を提供することにある。
質組成のペレットの課題を解決し、燃料性能の高い非均
質組成のペレットの製造方法を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明においては、中心領域は活性度の高いＵ０２粉末
に焼結速度を増すＴｉＯ□粉末を混合しプレスして柱状
成形体を成形し、外周領域は活性度の低いＵＯ□粉末に
ＳｉＯ□−Ａｌ２Ｏ３粉末を混合してプレスし筒状成形
体を成形し、この筒状成形体に前記柱状成形体を挿入し
た後、再プレスして一体の中実成形体を成形したのち、
この中実成形体を還元性雰囲気で焼結することを特徴と
する。
に焼結速度を増すＴｉＯ□粉末を混合しプレスして柱状
成形体を成形し、外周領域は活性度の低いＵＯ□粉末に
ＳｉＯ□−Ａｌ２Ｏ３粉末を混合してプレスし筒状成形
体を成形し、この筒状成形体に前記柱状成形体を挿入し
た後、再プレスして一体の中実成形体を成形したのち、
この中実成形体を還元性雰囲気で焼結することを特徴と
する。
（作 用）
この様に構成されたペレットの製造方法においては、ペ
レットの中心部の結晶粒径が大きいため気体核分裂生成
物が発生して粒界に到達するのに時間がかかり、ペレッ
ト外への放出量を低減させることができる。また、外周
部の結晶粒径が小さくかつＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３が析出
しているので、粒界すベリによってクリープ速度を大き
くすることができる。
レットの中心部の結晶粒径が大きいため気体核分裂生成
物が発生して粒界に到達するのに時間がかかり、ペレッ
ト外への放出量を低減させることができる。また、外周
部の結晶粒径が小さくかつＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３が析出
しているので、粒界すベリによってクリープ速度を大き
くすることができる。
（実施例）
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において本発明方法によって得られたペレット１
は、結晶粒径大のペレット軸方向中心領域２と結晶粒径
小で３ｉ０２−Ａｌ２Ｏ３を粒界に析出させたペレット
外周領域３で構成された一体型ペレットである。
は、結晶粒径大のペレット軸方向中心領域２と結晶粒径
小で３ｉ０２−Ａｌ２Ｏ３を粒界に析出させたペレット
外周領域３で構成された一体型ペレットである。
第２図及び第３図に本発明に係るペレット製造方法の製
造工程の流れ線図を示す。
造工程の流れ線図を示す。
第２図において六弗化ウラン（ＵＦ６）４を加熱蒸発５
して気体にし、加水分解６を経て、沈殿７、濾過８を経
て重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＤ）を得る。これを焙
焼９によってＵ、０．粉末とした後、還元１０によって
還元しＵＯ２粉末を得る。ここまでは従来工程と同様で
ある。還元１０後粉砕１１、混合１２により粉末比表面
積を拡大することにより活性度の高い粉末第１Ｕ０２粉
末１３と、粉砕ＩＬ混合１２を経験しない活性度の低い
粉末、第２Ｕ０２粉末１４を得る。第３図において、活
性度の高い第１Ｕ０２粉末１３を、Ｔｉ２粉末の混合後
１５、先行プレス１６により柱状成形体１７を形成させ
る。また、活性度の低い第２Ｕ’０２粉末１４を、Ｓ’
１０２−ｋ１２０３粉末の混合１８の後、先行プレス１
９により筒状成形体２０を形成させる。柱状成形体１７
の斜視図を第４図に筒状成形体２０の斜視図を第５図に
示す。柱状成形体１７を筒状成形体２０の穴部２０ｂに
挿入（第３図２１）し、再プレス２２することにより中
実成形体２３を形成する。この中実成形体２３に還元性
雰囲気焼結２４を施こし、一体型中実ペレット２５を得
る。
して気体にし、加水分解６を経て、沈殿７、濾過８を経
て重ウラン酸アンモニウム（ＡＤＤ）を得る。これを焙
焼９によってＵ、０．粉末とした後、還元１０によって
還元しＵＯ２粉末を得る。ここまでは従来工程と同様で
ある。還元１０後粉砕１１、混合１２により粉末比表面
積を拡大することにより活性度の高い粉末第１Ｕ０２粉
末１３と、粉砕ＩＬ混合１２を経験しない活性度の低い
粉末、第２Ｕ０２粉末１４を得る。第３図において、活
性度の高い第１Ｕ０２粉末１３を、Ｔｉ２粉末の混合後
１５、先行プレス１６により柱状成形体１７を形成させ
る。また、活性度の低い第２Ｕ’０２粉末１４を、Ｓ’
１０２−ｋ１２０３粉末の混合１８の後、先行プレス１
９により筒状成形体２０を形成させる。柱状成形体１７
の斜視図を第４図に筒状成形体２０の斜視図を第５図に
示す。柱状成形体１７を筒状成形体２０の穴部２０ｂに
挿入（第３図２１）し、再プレス２２することにより中
実成形体２３を形成する。この中実成形体２３に還元性
雰囲気焼結２４を施こし、一体型中実ペレット２５を得
る。
前記焼結２４を行なうと、活性度が高く、焼結促進効果
を持つＴｉＯ２粉末を混合して得た粉末は、焼結速度が
速いため、結晶粒の成長が速くなり、結晶粒径は大きく
なる。
を持つＴｉＯ２粉末を混合して得た粉末は、焼結速度が
速いため、結晶粒の成長が速くなり、結晶粒径は大きく
なる。
つまり、前記一体型中実ペレット２５で活性度の高い粉
末を使用した柱状成形体１７に対応する前記ペレット２
５の中心領域では結晶粒径が約１００μｍとなり、これ
は活性度の低い粉末を使用した筒状成形体２０に対応す
る前記ペレット２５の外周領域よりも、約１０倍も大き
い結晶粒径となる。
末を使用した柱状成形体１７に対応する前記ペレット２
５の中心領域では結晶粒径が約１００μｍとなり、これ
は活性度の低い粉末を使用した筒状成形体２０に対応す
る前記ペレット２５の外周領域よりも、約１０倍も大き
い結晶粒径となる。
気体核分裂生成物は温度の高いペレットの径方向中心部
で粒界をとおして放出されやすい。また、ペレットスウ
ェリングも気体核分裂生成物がバブル状に粒界に集積し
やすい温度の高いペレット中心部で大きくなる。このペ
レットの中心部で結晶粒径を大きくすると、気体核分裂
生成物が発生し、粒界に到達するのに時間がかかるので
、ペレット外への放出が少なくなる。また同じ理由で粒
界ヘパプルが集積しにくくなるので、ペレットスウェリ
ングの低減も可能となる。
で粒界をとおして放出されやすい。また、ペレットスウ
ェリングも気体核分裂生成物がバブル状に粒界に集積し
やすい温度の高いペレット中心部で大きくなる。このペ
レットの中心部で結晶粒径を大きくすると、気体核分裂
生成物が発生し、粒界に到達するのに時間がかかるので
、ペレット外への放出が少なくなる。また同じ理由で粒
界ヘパプルが集積しにくくなるので、ペレットスウェリ
ングの低減も可能となる。
一方、ペレット外周部では結晶粒径が小さいのでクリー
プ速度が大きくなるが、さらに粒界に非晶質（ガラス状
）のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３が析出するので、粒界すベリ
によりクリープ速度がさらに大きくなる。ＳｉＯ２−Ａ
Ｉ！２０３をペレット中心部に配することはペレット−
被覆管の相互作用時に力を支えるのはペレット外周部で
あるので、クリープ速度を増大させても、相互作用緩和
にあまり役立たない。さらに、ＳｉＯ２−Ａ Ｉ ２０
３が粒界に析出したＵＯ３は流動性が著しくなり、形状
を維持する上でも好ましくない。
プ速度が大きくなるが、さらに粒界に非晶質（ガラス状
）のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３が析出するので、粒界すベリ
によりクリープ速度がさらに大きくなる。ＳｉＯ２−Ａ
Ｉ！２０３をペレット中心部に配することはペレット−
被覆管の相互作用時に力を支えるのはペレット外周部で
あるので、クリープ速度を増大させても、相互作用緩和
にあまり役立たない。さらに、ＳｉＯ２−Ａ Ｉ ２０
３が粒界に析出したＵＯ３は流動性が著しくなり、形状
を維持する上でも好ましくない。
以上ペレットを非均質化させることによって性能上最適
なペレットの結晶構造が得られる。
なペレットの結晶構造が得られる。
［発明の効果］
本発明によれば、ペレット周辺部とペレット中心部を異
なった工程で成形し、一体として焼結することにより、
従来のペレットに比較して気体核分裂生成物の放出及び
気体スウェリングを大幅に低減でき、さらにクリープ速
度の増大も可能とし、これらの現象が問題となる高燃焼
度領域での性能を向上させることのできるペレットが得
られる。
なった工程で成形し、一体として焼結することにより、
従来のペレットに比較して気体核分裂生成物の放出及び
気体スウェリングを大幅に低減でき、さらにクリープ速
度の増大も可能とし、これらの現象が問題となる高燃焼
度領域での性能を向上させることのできるペレットが得
られる。
第１図は本発明方法によって得られた核燃料ペレットを
示す斜視図、第２図及び３図は本発明に係る核燃料ペレ
ットの製造方法を示す製造工程の流れ線図、第４図は柱
状成形体を示す斜視図、第５図は筒状成形体を示す斜視
図である。 １・・・ペレット。 ２０・・・筒状成形体。 １７・・・柱状成形体。 ２５・・・一体型中実ペレット。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第４図 第５図 第 図 第 図
示す斜視図、第２図及び３図は本発明に係る核燃料ペレ
ットの製造方法を示す製造工程の流れ線図、第４図は柱
状成形体を示す斜視図、第５図は筒状成形体を示す斜視
図である。 １・・・ペレット。 ２０・・・筒状成形体。 １７・・・柱状成形体。 ２５・・・一体型中実ペレット。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第４図 第５図 第 図 第 図
Claims (1)
- 活性度の高いＵＯ＿２粉末にＴｉＯ＿２粉末を混合した
後、プレスして柱状成形体を成形し、また活性度の低い
ＵＯ＿２粉末にＳｉＯ２−Ａｌ＿２Ｏ＿３粉末を混合し
た後、プレスして筒状成形体を成形し、この筒状成形体
に前記柱状成形体を挿入して再プレスして新たに中実成
形体を成形したのち、この中実成形体を還元性雰囲気で
焼結することを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161206A JPH0452592A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161206A JPH0452592A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0452592A true JPH0452592A (ja) | 1992-02-20 |
Family
ID=15730616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2161206A Pending JPH0452592A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0452592A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60253157A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系二次電池 |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP2161206A patent/JPH0452592A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60253157A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系二次電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2689557B2 (ja) | Ｕｏ▲下２▼ペレットの製造方法 | |
| KR101082060B1 (ko) | 환형 핵연료 소결체 제조방법 | |
| KR100783986B1 (ko) | 원자로용 연료 펠릿 및 그 제조 방법 | |
| CN105924169A (zh) | 一种以废旧uo2粉料为原料的高密度uo2芯块制备方法 | |
| JPH0368898A (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH0452592A (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH0954187A (ja) | ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 | |
| KR100272727B1 (ko) | 이중 결정립을 갖는 이산화 우라늄 핵연료 소결체의 제조방법 | |
| JPH01107193A (ja) | 核燃料ペレットとその製造方法 | |
| JP4700806B2 (ja) | 核燃料ペレット | |
| JPH03183993A (ja) | 核燃料ペレットとその製造方法 | |
| US3342562A (en) | High density urania fuel elements | |
| KR20190098008A (ko) | 열전도도가 향상된 핵연료 소결체 및 이의 제조방법 | |
| KR100331483B1 (ko) | 중성자 흡수물질을 함유한 산화물 핵연료 소결체의 제조방법 | |
| KR100969644B1 (ko) | 고연소도 사용후핵연료를 이용한 핵연료 소결체 제조방법 | |
| JPS62200287A (ja) | 核燃料ペレツトの製造方法 | |
| JPH0694869A (ja) | 核燃料ペレット及び製造方法 | |
| JP3051388B1 (ja) | 核燃料焼結体の製造方法 | |
| JP2907694B2 (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JP2911866B1 (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH01214793A (ja) | 酸化ガドリニウム入り低密度燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH03249596A (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPS6314789B2 (ja) | ||
| JP3071671B2 (ja) | Ｕｏ２焼結ペレットの結晶粒径の制御方法 | |
| JP2000002779A (ja) | 粒子分散型セラミックスの製造方法 |