JPH07120579A - 低密度部を有する核燃料ペレット及びその製造方法 - Google Patents
低密度部を有する核燃料ペレット及びその製造方法Info
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- JPH07120579A JPH07120579A JP5289925A JP28992593A JPH07120579A JP H07120579 A JPH07120579 A JP H07120579A JP 5289925 A JP5289925 A JP 5289925A JP 28992593 A JP28992593 A JP 28992593A JP H07120579 A JPH07120579 A JP H07120579A
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- 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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料の高燃焼度化に対応して、ペレットのエ
ッジ部でのスウェリングを吸収し、ＰＣＩを低減する。 【構成】 略円柱状ペレットの少なくとも両端の周縁部
付近を、所定範囲内で、他の普通密度部に比し約0.5 〜
３％T.D.密度を下げた低密度部とした構成を特徴として
いる。
ッジ部でのスウェリングを吸収し、ＰＣＩを低減する。 【構成】 略円柱状ペレットの少なくとも両端の周縁部
付近を、所定範囲内で、他の普通密度部に比し約0.5 〜
３％T.D.密度を下げた低密度部とした構成を特徴として
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料棒に充填して使用さ
れる核燃料ペレットに係り、特にペレット・被覆管相互
作用（ＰＣＩ）の低減を目的とした低密度部を有する核
燃料ペレット及びその製造方法に関するものである。
れる核燃料ペレットに係り、特にペレット・被覆管相互
作用（ＰＣＩ）の低減を目的とした低密度部を有する核
燃料ペレット及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】核燃料ペレットは、UO2 や(Pu,U) O2 な
どの核燃料粉末の圧縮粉末体を焼結することによって製
造され、燃料棒の被覆管内に充填された状態で原子炉内
に装荷される。
どの核燃料粉末の圧縮粉末体を焼結することによって製
造され、燃料棒の被覆管内に充填された状態で原子炉内
に装荷される。
【０００３】略円柱状に形成される上記ペレットの内部
は通常、密度分布が一定であり、このため燃焼時にはペ
レット内の温度分布が原因で、図７に示す如くペレット
Ｐは、エッジ部分Ｐ1 が膨むつづみ型変形を引き起こ
す。そのため従来では、ペレットＰと被覆管Ｈの機械的
相互作用（以下ＰＣＩという）を防止するために、図８
に示すように、ペレットＰにディッシュ１０とチャンフ
ァ１１（片方のみの場合もある）を設けることにより上
記変形を抑えている。
は通常、密度分布が一定であり、このため燃焼時にはペ
レット内の温度分布が原因で、図７に示す如くペレット
Ｐは、エッジ部分Ｐ1 が膨むつづみ型変形を引き起こ
す。そのため従来では、ペレットＰと被覆管Ｈの機械的
相互作用（以下ＰＣＩという）を防止するために、図８
に示すように、ペレットＰにディッシュ１０とチャンフ
ァ１１（片方のみの場合もある）を設けることにより上
記変形を抑えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後、
燃料の高燃焼度化が進むにつれ、ペレットのスウェリン
グがさらに進行することから、上記ＰＣＩに対応するた
めに何らかの措置を施すことが重要な課題となってい
る。
燃料の高燃焼度化が進むにつれ、ペレットのスウェリン
グがさらに進行することから、上記ＰＣＩに対応するた
めに何らかの措置を施すことが重要な課題となってい
る。
【０００５】本発明は叙上の如き実状に対処し、ペレッ
トの密度を部分的に下げることにより、前記エッジ部で
のスウェリングを吸収し、上記ＰＣＩを低減することを
目的とするものである。
トの密度を部分的に下げることにより、前記エッジ部で
のスウェリングを吸収し、上記ＰＣＩを低減することを
目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明核燃料ペレットの特徴は、前記略円柱状のペレ
ットの少なくとも両端の周縁部付近を、総体積割合が約
５〜４０％の範囲で、他の普通密度部に比し約0.５〜３
％T.D.密度を下げた低密度部として形成したところにあ
る。
る本発明核燃料ペレットの特徴は、前記略円柱状のペレ
ットの少なくとも両端の周縁部付近を、総体積割合が約
５〜４０％の範囲で、他の普通密度部に比し約0.５〜３
％T.D.密度を下げた低密度部として形成したところにあ
る。
【０００７】また、本発明の上記核燃料ペレットの製造
方法は、前記の如き核燃料の普通密度粉末と、この普通
密度粉末にポアフォーマーを追加した低密度粉末とを用
い、先ず、ダイス内に所要量の低密度粉末を入れて予備
プレスを行い、次いで、このプレスした低密度粉末上に
普通密度粉末を入れて再度予備プレスを行い、さらに、
これらプレスした各粉末上に所要量の低密度粉末を入
れ、本プレスを行い、後この本プレスした圧粉体を焼結
することを特徴とする。
方法は、前記の如き核燃料の普通密度粉末と、この普通
密度粉末にポアフォーマーを追加した低密度粉末とを用
い、先ず、ダイス内に所要量の低密度粉末を入れて予備
プレスを行い、次いで、このプレスした低密度粉末上に
普通密度粉末を入れて再度予備プレスを行い、さらに、
これらプレスした各粉末上に所要量の低密度粉末を入
れ、本プレスを行い、後この本プレスした圧粉体を焼結
することを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記本発明の核燃料ペレットは、耐ＰＣＩ上、
最も問題となるペレットのエッジ部分、即ちペレット両
端の周縁部付近を低密度部として形成したことにより、
この低密度部組織内に多く存する空孔がペレットのスウ
ェリングを吸収し、外寸上の膨張を小さくして前記ＰＣ
Ｉを低減することができる。
最も問題となるペレットのエッジ部分、即ちペレット両
端の周縁部付近を低密度部として形成したことにより、
この低密度部組織内に多く存する空孔がペレットのスウ
ェリングを吸収し、外寸上の膨張を小さくして前記ＰＣ
Ｉを低減することができる。
【０００９】そしてさらに、上記本発明のペレットで
は、上記エッジ部が低密度であるため、被覆管との接触
が比較的柔軟になり、これにより機械的相互作用力を小
さくして被覆管の損傷を軽減することが可能である。
は、上記エッジ部が低密度であるため、被覆管との接触
が比較的柔軟になり、これにより機械的相互作用力を小
さくして被覆管の損傷を軽減することが可能である。
【００１０】また、上記本発明のペレットの製造方法
は、上記本発明ペレットを工数やコスト的に極めて有利
に製造することが可能である。
は、上記本発明ペレットを工数やコスト的に極めて有利
に製造することが可能である。
【００１１】
【実施例】以下、さらに添付図面を参照して、本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１２】図１は本発明第１実施例の核燃料ペレット
を示す中央部縦断面図であり、このペレットは軸対称の
円柱状を呈し、上下端の周縁部付近１，２を含む上端部
分と下端部分とが、端面３，４に平行な形で、他の普通
密度部５より約0.5 〜３％T.D.密度を下げて低密度部６
として形成されている。
を示す中央部縦断面図であり、このペレットは軸対称の
円柱状を呈し、上下端の周縁部付近１，２を含む上端部
分と下端部分とが、端面３，４に平行な形で、他の普通
密度部５より約0.5 〜３％T.D.密度を下げて低密度部６
として形成されている。
【００１３】上記上下両方を合わせた低密度部６のペレ
ット全体に対する総体積割合は、約５〜４０％の範囲が
適当であり、５％未満であるとスウェリングを効果的に
吸収できず、４０％を越えると燃料重量が減少し、経済
上好ましくない。また、上記低密度部６の総体積割合は
経済上、スウェリング吸収ともに最も満足する範囲は約
１０〜２０％の間である。
ット全体に対する総体積割合は、約５〜４０％の範囲が
適当であり、５％未満であるとスウェリングを効果的に
吸収できず、４０％を越えると燃料重量が減少し、経済
上好ましくない。また、上記低密度部６の総体積割合は
経済上、スウェリング吸収ともに最も満足する範囲は約
１０〜２０％の間である。
【００１４】また、上記低密度部６の密度低下比は、0.
5 ％T.D.未満ではスウェリング吸収の効果が小さすぎ、
3 ％T.D.を越えると、やはり燃料重量の減少の点で余り
好ましくない。
5 ％T.D.未満ではスウェリング吸収の効果が小さすぎ、
3 ％T.D.を越えると、やはり燃料重量の減少の点で余り
好ましくない。
【００１５】一方、ペレットにおける上記低密度部６の
形状としては、少なくともペレット両端の周縁部付近を
含むことが肝腎であり、これは耐ＰＣＩ上、最も問題と
なるが上記周縁部付近、即ちエッジ部であるからであ
る。従って、上記低密度部６の形状としては、図２，図
３に示すようなエッジ部を中心とした部分を構成するパ
ターンもあり、あるいは図１を含めたこれらの実施例
に、図８に示すディッシュ１０やチャンファ１１を併せ
て用いることも可能である。なお、図１〜図３に示す断
面形状は軸対称に表れる。
形状としては、少なくともペレット両端の周縁部付近を
含むことが肝腎であり、これは耐ＰＣＩ上、最も問題と
なるが上記周縁部付近、即ちエッジ部であるからであ
る。従って、上記低密度部６の形状としては、図２，図
３に示すようなエッジ部を中心とした部分を構成するパ
ターンもあり、あるいは図１を含めたこれらの実施例
に、図８に示すディッシュ１０やチャンファ１１を併せ
て用いることも可能である。なお、図１〜図３に示す断
面形状は軸対称に表れる。
【００１６】次に低密度部６の総体積割合が３０％で、
この部分６が両端に、端面に平行に形成されるペレット
の製造方法を説明する。
この部分６が両端に、端面に平行に形成されるペレット
の製造方法を説明する。
【００１７】先ず、図４に示すように、ダイス７の下パ
ンチ８の高さを調整し、全量の１５体積％の低密度ウラ
ン酸化物粉末６′を入れ、上パンチ９を降ろして予備プ
レスを行う。上記低密度ウラン酸化物粉末６′は、ウラ
ン酸化物の普通密度粉末５′にでんぷん質のポアフォー
マーを必要量追加することにより容易に製造することが
できる。
ンチ８の高さを調整し、全量の１５体積％の低密度ウラ
ン酸化物粉末６′を入れ、上パンチ９を降ろして予備プ
レスを行う。上記低密度ウラン酸化物粉末６′は、ウラ
ン酸化物の普通密度粉末５′にでんぷん質のポアフォー
マーを必要量追加することにより容易に製造することが
できる。
【００１８】次に、図５に示すように、下パンチ８の高
さを下げ、全量の７０体積％に相当する普通密度ウラン
酸化物粉末５′をダイス７に入れ、再び上パンチ９を降
ろして予備プレスを行う。
さを下げ、全量の７０体積％に相当する普通密度ウラン
酸化物粉末５′をダイス７に入れ、再び上パンチ９を降
ろして予備プレスを行う。
【００１９】そして、図６に示すように、下パンチ８の
高さ調整をした後、全量の１５体積％の低密度ウラン酸
化物粉末６′をダイス７に入れ、上パンチ９を降ろして
本プレスを行う。このようにして端部のみが低密度に形
成されたウラン酸化物粉末の圧粉体を、通常どおり、さ
らに焼結することによって核燃料ペレットの最終製品が
製造される。
高さ調整をした後、全量の１５体積％の低密度ウラン酸
化物粉末６′をダイス７に入れ、上パンチ９を降ろして
本プレスを行う。このようにして端部のみが低密度に形
成されたウラン酸化物粉末の圧粉体を、通常どおり、さ
らに焼結することによって核燃料ペレットの最終製品が
製造される。
【００２０】なお、上記各プレスの工程において、前記
図２，図３に示すペレットを製造する場合は、上パンチ
９は、図４，図５で使用するものと、図６で使用するも
のとが、下面形状の異なる２種類のパンチとなり、これ
らをサイクリックに使用することになる。
図２，図３に示すペレットを製造する場合は、上パンチ
９は、図４，図５で使用するものと、図６で使用するも
のとが、下面形状の異なる２種類のパンチとなり、これ
らをサイクリックに使用することになる。
【００２１】しかして、上記本発明各実施例の核燃料ペ
レットＰは、耐ＰＣＩ上、最も問題となるペレットのエ
ッジ部分Ｐ1 、即ちペレット両端の周縁部１，２付近を
低密度部６として形成したことにより、この低密度部６
の組織内に多く存する空孔がペレットＰのスウェリング
を吸収し、照射部の外寸上の膨張を小さくして上記ＰＣ
Ｉを低減することができる。この低密度部６を形成する
構成は、前記したディッシュ１０やチャンファ１１併用
することにより、さらに効果を発揮する。
レットＰは、耐ＰＣＩ上、最も問題となるペレットのエ
ッジ部分Ｐ1 、即ちペレット両端の周縁部１，２付近を
低密度部６として形成したことにより、この低密度部６
の組織内に多く存する空孔がペレットＰのスウェリング
を吸収し、照射部の外寸上の膨張を小さくして上記ＰＣ
Ｉを低減することができる。この低密度部６を形成する
構成は、前記したディッシュ１０やチャンファ１１併用
することにより、さらに効果を発揮する。
【００２２】さらに、上記各実施例のペレットＰでは、
上記エッジ部Ｐ1 が低密度であるため、燃料棒被覆管
（図示せず）との接触が比較的柔軟になり、これにより
機械的相互作用力を小ならしめて被覆管の損傷を大幅に
軽減することが可能である。
上記エッジ部Ｐ1 が低密度であるため、燃料棒被覆管
（図示せず）との接触が比較的柔軟になり、これにより
機械的相互作用力を小ならしめて被覆管の損傷を大幅に
軽減することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の核燃料ペ
レットは、略円柱状ペレットの少なくとも両端の周縁部
付近を、他の普通密度部に比し約0.5 〜３T.D 密度を下
げた低密度部としたものであり、耐ＰＣＩ上、最も問題
となるペレットのエッジ部分、即ちペレット両端の周縁
部付近を低密度部として形成したことにより、この低密
度部組織内に多く存する空孔がペレットのスウェリング
を吸収し、外寸上の膨張を小さくして上記ＰＣＩを低減
すると共に、上記エッジ部が低密度であるために、被覆
管との接触が比較的柔軟になり、これによって機械的相
互作用力を小さくして被覆管の損傷を大きく軽減すると
の顕著な効果を奏するものである。
レットは、略円柱状ペレットの少なくとも両端の周縁部
付近を、他の普通密度部に比し約0.5 〜３T.D 密度を下
げた低密度部としたものであり、耐ＰＣＩ上、最も問題
となるペレットのエッジ部分、即ちペレット両端の周縁
部付近を低密度部として形成したことにより、この低密
度部組織内に多く存する空孔がペレットのスウェリング
を吸収し、外寸上の膨張を小さくして上記ＰＣＩを低減
すると共に、上記エッジ部が低密度であるために、被覆
管との接触が比較的柔軟になり、これによって機械的相
互作用力を小さくして被覆管の損傷を大きく軽減すると
の顕著な効果を奏するものである。
【００２４】そしてさらに、本発明のペレットの製造方
法は、上記本発明ペレットを工数やコスト的に極めて有
利に製造することが可能である。
法は、上記本発明ペレットを工数やコスト的に極めて有
利に製造することが可能である。
【図１】本発明第１実施例の核燃料ペレットを示す中央
部縦断面図である。
部縦断面図である。
【図２】本発明第２実施例の核燃料ペレットを示す中央
部縦断面図である。
部縦断面図である。
【図３】本発明第３実施例の核燃料ペレットを示す中央
部縦断面図である。
部縦断面図である。
【図４】本発明実施例のペレット製造方法の第１工程を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】同、第２工程を示す断面図である。
【図６】同、第３工程を示す断面図である。
【図７】ペレットのつづみ型膨張を示す断面図である。
【図８】ペレットのディッシュとチャンファを示す断面
図である。
図である。
１ 周縁部 ２ 周縁部 ３ 端面 ４ 端面 ５ 普通密度部 ５′普通密度ウラン酸化物粉末 ６ 低密度部 ６′低密度ウラン酸化物粉末 ７ ダイス ８ 下パンチ ９ 上パンチ １０ ディッシュ １１ チャンファ Ｐ ペレット Ｐ1 エッジ部分 Ｈ 被覆管
Claims (2)
- 【請求項１】 略円柱状の核燃料ペレットにおいて、少
なくとも両端の周縁部付近を、総体積割合が約５〜４０
％の範囲で、他の普通密度部に比し約0.５〜３％T.D 密
度を下げた低密度部となしたことを特徴とする低密度部
を有する核燃料ペレット。 - 【請求項２】 核燃料の普通密度粉末と、この普通密度
粉末にポアフォーマーを追加した低密度粉末とを用い、
先ず、ダイス内に所要量の低密度粉末を入れて予備プレ
スを行い、次いで、このプレスした低密度粉末上に普通
密度粉末を入れて再度予備プレスを行い、さらに、これ
らプレスした各粉末上に所要量の低密度粉末を入れ、本
プレスを行い、後この本プレスした圧粉体を焼結するこ
とを特徴とする低密度部を有する核燃料ペレットの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5289925A JPH07120579A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 低密度部を有する核燃料ペレット及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5289925A JPH07120579A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 低密度部を有する核燃料ペレット及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120579A true JPH07120579A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17749540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5289925A Withdrawn JPH07120579A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 低密度部を有する核燃料ペレット及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120579A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840330A1 (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-06 | General Electric Company | Segmented pellet and production thereof |
| JP2011516886A (ja) * | 2008-04-08 | 2011-05-26 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | 内部に保有する核燃料の膨張を許容するように構成された核分裂反応炉用燃料集合体 |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5289925A patent/JPH07120579A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840330A1 (en) * | 1996-11-01 | 1998-05-06 | General Electric Company | Segmented pellet and production thereof |
| JP2011516886A (ja) * | 2008-04-08 | 2011-05-26 | シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー | 内部に保有する核燃料の膨張を許容するように構成された核分裂反応炉用燃料集合体 |
| JP2016145831A (ja) * | 2008-04-08 | 2016-08-12 | テラパワー， エルエルシー | 内部に保有する核燃料の膨張を許容するように構成された核分裂反応炉用燃料集合体 |
| US9721679B2 (en) | 2008-04-08 | 2017-08-01 | Terrapower, Llc | Nuclear fission reactor fuel assembly adapted to permit expansion of the nuclear fuel contained therein |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |