JPH0862362A - Moxペレット成型体の製造方法 - Google Patents
Moxペレット成型体の製造方法Info
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- JPH0862362A JPH0862362A JP6225519A JP22551994A JPH0862362A JP H0862362 A JPH0862362 A JP H0862362A JP 6225519 A JP6225519 A JP 6225519A JP 22551994 A JP22551994 A JP 22551994A JP H0862362 A JPH0862362 A JP H0862362A
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- JP
- Japan
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- powder
- particle size
- mixed
- oxide powder
- powders
- Prior art date
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-
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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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 MOX燃料ペレットにおいて、ペレット成型
体を均質な組織で構成することにより、Puスポットの
形成を抑制する。 【構成】 ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末
とを、それぞれ粒径約250μm以下の小粒径粉末と、
約250μmを越える粒径の大粒径粉末の少なくとも2
種の粒度に分級し、次いで上記ウラン酸化物粉末とプル
トニウム酸化物粉末とを、上記粒度をそろえた粉末同士
で混合し、のち上記全ての粉末を合一して混合する。
体を均質な組織で構成することにより、Puスポットの
形成を抑制する。 【構成】 ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末
とを、それぞれ粒径約250μm以下の小粒径粉末と、
約250μmを越える粒径の大粒径粉末の少なくとも2
種の粒度に分級し、次いで上記ウラン酸化物粉末とプル
トニウム酸化物粉末とを、上記粒度をそろえた粉末同士
で混合し、のち上記全ての粉末を合一して混合する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電用核燃料棒に用いら
れるMOXペレット、即ち、UO2 とPuO2 に代表さ
れる混合酸化物ペレットに係り、詳しくは上記ペレット
を均質な組織で構成し、Puの濃度が部分的に濃いPu
スポットの形成を抑制するMOXペレット成型体の製造
方法に関するものである。
れるMOXペレット、即ち、UO2 とPuO2 に代表さ
れる混合酸化物ペレットに係り、詳しくは上記ペレット
を均質な組織で構成し、Puの濃度が部分的に濃いPu
スポットの形成を抑制するMOXペレット成型体の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOX燃料では、Puの方がUよりも核
分裂による熱の放出が多く、この為、Uのマトリックス
にPuが均質に混じっていた方が良い。即ち、Puの濃
度が局部的に濃い、前記Puスポットがあると、この部
分の温度が上昇し、燃料ペレット内の温度分布が不均質
になると共に、局部的に溶融する場合がある。この為、
Puスポットはできるだけ小さい方が望ましい。
分裂による熱の放出が多く、この為、Uのマトリックス
にPuが均質に混じっていた方が良い。即ち、Puの濃
度が局部的に濃い、前記Puスポットがあると、この部
分の温度が上昇し、燃料ペレット内の温度分布が不均質
になると共に、局部的に溶融する場合がある。この為、
Puスポットはできるだけ小さい方が望ましい。
【0003】そこで従来は、MOXペレットの成型体を
製造する場合、UO2 粉末とPuO2 粉末を、図2に示
すように一段又は二段階で機械的に混合する方法が採用
されており、現在では上記両粉末の混合比や混合装置、
時間などの混合方法を最適化することにより、均質な組
織を得ようと種々の調整が試みられている。
製造する場合、UO2 粉末とPuO2 粉末を、図2に示
すように一段又は二段階で機械的に混合する方法が採用
されており、現在では上記両粉末の混合比や混合装置、
時間などの混合方法を最適化することにより、均質な組
織を得ようと種々の調整が試みられている。
【0004】この時の混合は、主に粉砕を含む混合方法
が採られているが、これはUO2 粉末とPuO2 粉末も
微細な粒子(μm以下)が集合し、数100μmの集合
粒子を形成しているからである。従って粉砕を伴った場
合によって上記集合粒子を砕き、特にPuO2 粒子を小
さくすることにより、前記Puスポットをなくすことを
期待するものである。
が採られているが、これはUO2 粉末とPuO2 粉末も
微細な粒子(μm以下)が集合し、数100μmの集合
粒子を形成しているからである。従って粉砕を伴った場
合によって上記集合粒子を砕き、特にPuO2 粒子を小
さくすることにより、前記Puスポットをなくすことを
期待するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、混合時に期待される粉末の粉砕作用が不
十分であるために、大粒径のPuO2 粉末がそのままペ
レット成型体に混入したり、あるいは、一次混合過程で
微小なPuO2 粉末が凝集する可能性もあり、PuO2
粉末が大粒径のまま存在する確立が大きい。
来の方法では、混合時に期待される粉末の粉砕作用が不
十分であるために、大粒径のPuO2 粉末がそのままペ
レット成型体に混入したり、あるいは、一次混合過程で
微小なPuO2 粉末が凝集する可能性もあり、PuO2
粉末が大粒径のまま存在する確立が大きい。
【0006】また、混合後の造粒工程では、上記PuO
2 粉末はある程度小径化されるが、二次成型直前の混合
で再結合によりPuO2 部分が大きくなるため、結果と
して約300μm前後のPuスポットが形成される。
2 粉末はある程度小径化されるが、二次成型直前の混合
で再結合によりPuO2 部分が大きくなるため、結果と
して約300μm前後のPuスポットが形成される。
【0007】本発明は叙上の如き実状に対処し、上記P
uO2 粉末とUO2 粉末の混合に新規な方法を見出すこ
とにより、ペレット成型体を均質な組織で構成し、前記
Puスポットの形成を抑制することを目的とするもので
ある。
uO2 粉末とUO2 粉末の混合に新規な方法を見出すこ
とにより、ペレット成型体を均質な組織で構成し、前記
Puスポットの形成を抑制することを目的とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的に適
合する本発明MOXペレット成型体の製造方法の特徴
は、ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを混
合した後、この混合粉末を圧縮成型してMOXペレット
の成型体を得る方法であって、上記ウラン酸化物粉末と
プルトニウム酸化物粉末とを、それぞれ粒径約250μ
m以下の小粒径粉末と、約250μmを越える粒径の大
粒径粉末の少なくとも2種の粒度に分級し、次いで上記
ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを、上記
粒度をそろえた粉末同士で混合し、のち上記全ての粉末
を合一して混合するところにある。そして、上記本発明
の方法において、上記大粒径粉末同士の混合を粉砕作用
のある方法で行い、または、上記各粒度別の粉末混合
後、粒度別に成型・粉砕を行うことにより混合粉末の造
粒を行い、さらに、この造粒時のメッシュ寸法を、成型
体焼結時の固溶化速度を考慮して、Puスポットが生じ
ない60メッシュ前後とすることも可能である。
合する本発明MOXペレット成型体の製造方法の特徴
は、ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを混
合した後、この混合粉末を圧縮成型してMOXペレット
の成型体を得る方法であって、上記ウラン酸化物粉末と
プルトニウム酸化物粉末とを、それぞれ粒径約250μ
m以下の小粒径粉末と、約250μmを越える粒径の大
粒径粉末の少なくとも2種の粒度に分級し、次いで上記
ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを、上記
粒度をそろえた粉末同士で混合し、のち上記全ての粉末
を合一して混合するところにある。そして、上記本発明
の方法において、上記大粒径粉末同士の混合を粉砕作用
のある方法で行い、または、上記各粒度別の粉末混合
後、粒度別に成型・粉砕を行うことにより混合粉末の造
粒を行い、さらに、この造粒時のメッシュ寸法を、成型
体焼結時の固溶化速度を考慮して、Puスポットが生じ
ない60メッシュ前後とすることも可能である。
【0009】
【作用】UO2 粉末やPuO2 粉末は、原料を溶解・沈
澱することによって得られたケーキ状の物質を粉砕する
等、機械的に処理して得られるため、工業的にとりあつ
かうためには、粉末としての粒度は最大限に細かくして
も約200〜500μm(中心値は100μm前後)に
設定するのがせいぜいであり、これ以上細かくするのは
困難である。
澱することによって得られたケーキ状の物質を粉砕する
等、機械的に処理して得られるため、工業的にとりあつ
かうためには、粉末としての粒度は最大限に細かくして
も約200〜500μm(中心値は100μm前後)に
設定するのがせいぜいであり、これ以上細かくするのは
困難である。
【0010】一方、粉末を混合する場合は同じような粒
径のものを混合する方がより均質なものが得られる。こ
れは、大粒子間の空間に小径粒子が集まって凝集するこ
とがないためである。
径のものを混合する方がより均質なものが得られる。こ
れは、大粒子間の空間に小径粒子が集まって凝集するこ
とがないためである。
【0011】従って、前記本発明においては、同級の粒
度のウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを混
合することから、混合過程がより均質になり、上記プル
トニウム酸化物粉末の凝集による大径化を防ぐことが可
能である。
度のウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを混
合することから、混合過程がより均質になり、上記プル
トニウム酸化物粉末の凝集による大径化を防ぐことが可
能である。
【0012】また、上記大粒径のプルトニウム酸化物粉
末は、粉砕・混合後、造粒により小粒化し、他の粒度分
類の粉末と混合しうるため、大粒径プルトニウム酸化物
粉末同士が近づく確率が極めて小さくなり、Puスポッ
トの形成が抑制される。
末は、粉砕・混合後、造粒により小粒化し、他の粒度分
類の粉末と混合しうるため、大粒径プルトニウム酸化物
粉末同士が近づく確率が極めて小さくなり、Puスポッ
トの形成が抑制される。
【0013】
【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。
【0014】図1は本発明実施例のMOXペレット成型
体の製造方法を示すチャート図であり、同実施例方法で
は、UO2 粉末とPuO2 粉末とを混合した後、この混
合粉末を圧縮成型することによりMOXペレット成型体
を得る。
体の製造方法を示すチャート図であり、同実施例方法で
は、UO2 粉末とPuO2 粉末とを混合した後、この混
合粉末を圧縮成型することによりMOXペレット成型体
を得る。
【0015】ところで、通常の焼結条件では、投入する
PuO2 の粉末径の最大径が500μm前後、残存する
Puスポット径が300μm前後であることより、約2
50μm、より好ましくは約200μm以下のPuO2
粉末はPuスポットを形成しないものと思われる。従っ
て、250μm以下の粒子ではより均質になるような混
合法、250μmを越える粒子についてはPuスポット
を形成しないような粒子とする必要がある。すなわち、
250μm以上、より好ましくは200μm以上の粒子
についてはどこかで粉砕工程を入れる必要がある。
PuO2 の粉末径の最大径が500μm前後、残存する
Puスポット径が300μm前後であることより、約2
50μm、より好ましくは約200μm以下のPuO2
粉末はPuスポットを形成しないものと思われる。従っ
て、250μm以下の粒子ではより均質になるような混
合法、250μmを越える粒子についてはPuスポット
を形成しないような粒子とする必要がある。すなわち、
250μm以上、より好ましくは200μm以上の粒子
についてはどこかで粉砕工程を入れる必要がある。
【0016】なお、上記の500μm、300μm、2
00μm等は目安方法であるので実際の分級は工業的に
多用されているメッシュ、すなわち500μmの場合は
32メッシュ篩い、200〜250μmの場合は60メ
ッシュ(分級径は250μm)篩いを用いれば良い。
00μm等は目安方法であるので実際の分級は工業的に
多用されているメッシュ、すなわち500μmの場合は
32メッシュ篩い、200〜250μmの場合は60メ
ッシュ(分級径は250μm)篩いを用いれば良い。
【0017】更に、200μm(実際は250μm)以
下の粒子については125μm(120メッシュ)篩い
を用い2段階的に分級すれば十分である。これ以上細か
くすることは、分級作業の困難さと効果を考えると無意
味である。
下の粒子については125μm(120メッシュ)篩い
を用い2段階的に分級すれば十分である。これ以上細か
くすることは、分級作業の困難さと効果を考えると無意
味である。
【0018】しかして、本発明実施例の製造方法を説明
すると、図1に示すように、先ずUO2 粉末とPuO2
粉末を、それぞれ粒径ごとに約500〜250μm
(A)、約250μm〜125μm(B)、約125μ
m未満のもの(C)に分級する。そして、それぞれのブ
ロック毎に機械的混合を行う。このとき(B),(C)
では粉砕を含まない混合でも可能であるが、(A)では
粉砕を含む方法が望ましい。また、それぞれのブロック
でUO2 粉末とPuO2 粉末の量の差が大きい場合はい
わゆるマスターブレンド法(二段混合法)を採用するこ
とが望ましい。
すると、図1に示すように、先ずUO2 粉末とPuO2
粉末を、それぞれ粒径ごとに約500〜250μm
(A)、約250μm〜125μm(B)、約125μ
m未満のもの(C)に分級する。そして、それぞれのブ
ロック毎に機械的混合を行う。このとき(B),(C)
では粉砕を含まない混合でも可能であるが、(A)では
粉砕を含む方法が望ましい。また、それぞれのブロック
でUO2 粉末とPuO2 粉末の量の差が大きい場合はい
わゆるマスターブレンド法(二段混合法)を採用するこ
とが望ましい。
【0019】そして、上記各ブロック(A)〜(C)ご
との混合終了後、やはり各ブロックごとに一次成型・粉
砕法による造粒を行う。この造粒時の分級は、ペレット
焼結時の固溶化速度などの取扱いの困難の有無から、6
0メッシュの篩いによって粉末の粒度を約250μm程
度に篩分することが望ましい。
との混合終了後、やはり各ブロックごとに一次成型・粉
砕法による造粒を行う。この造粒時の分級は、ペレット
焼結時の固溶化速度などの取扱いの困難の有無から、6
0メッシュの篩いによって粉末の粒度を約250μm程
度に篩分することが望ましい。
【0020】次いで、上記各ブロック(A)〜(C)の
造粒後の粉末を全て合一し、粉砕を含まない機械的混合
を行い、全量を一つとしてプレスにより二次成型を行
う。
造粒後の粉末を全て合一し、粉砕を含まない機械的混合
を行い、全量を一つとしてプレスにより二次成型を行
う。
【0021】(実験例)PuO2 粉末は実際には使用す
ることができないので、焼結特性が類似しているCeO
2 を用いてその代わりとした。市販のCeO2 は粒径が
約100μm以下であるので、いったん成形後粉砕して
分級し、500μm以下の粉末とした。UO2 粉末につ
いては160g を分級し下記の量を得た。 (A)500〜250μm:30g、(B)250μm
〜125μm:100g、(C)125μm未満:30
g これに対してCeO2 をUO2 :CeO2 =4:1とな
るように40gを配した。 (A)500〜250μm:10g、(B)250μm
〜125μm:25g、(C)125μm〜:5g これを(A)と(B)については、粉砕を伴うボールミ
ル混合を行ない、一方(C)については粉砕を含まない
Vーブレンダー混合を行ったのち、それぞれを4.5 g/
cc程度で一次成型後、粉砕し、造粒により250μm
以下の粉末を得た。
ることができないので、焼結特性が類似しているCeO
2 を用いてその代わりとした。市販のCeO2 は粒径が
約100μm以下であるので、いったん成形後粉砕して
分級し、500μm以下の粉末とした。UO2 粉末につ
いては160g を分級し下記の量を得た。 (A)500〜250μm:30g、(B)250μm
〜125μm:100g、(C)125μm未満:30
g これに対してCeO2 をUO2 :CeO2 =4:1とな
るように40gを配した。 (A)500〜250μm:10g、(B)250μm
〜125μm:25g、(C)125μm〜:5g これを(A)と(B)については、粉砕を伴うボールミ
ル混合を行ない、一方(C)については粉砕を含まない
Vーブレンダー混合を行ったのち、それぞれを4.5 g/
cc程度で一次成型後、粉砕し、造粒により250μm
以下の粉末を得た。
【0022】そして、これら造粒後の粉末(A)〜
(C)をVーブレンダー混合し、プレスによる二次成型
により5.8 g/ccの成型体を得た。
(C)をVーブレンダー混合し、プレスによる二次成型
により5.8 g/ccの成型体を得た。
【0023】一方、比較例としてUO2 粉末及びCeO
2 粉末(成型後500μm以下としたもの)のそれぞれ
を実験例と同様に、各々160gと40gとを採取し、
図2に示すように、ボールミル混合後、やはり一次成型
・粉砕・造粒により約250μm以下とした粉末を用い
て二次成型を行い、やはり5.8 g/ccの成型体を得
た。
2 粉末(成型後500μm以下としたもの)のそれぞれ
を実験例と同様に、各々160gと40gとを採取し、
図2に示すように、ボールミル混合後、やはり一次成型
・粉砕・造粒により約250μm以下とした粉末を用い
て二次成型を行い、やはり5.8 g/ccの成型体を得
た。
【0024】しかして、上記2種の成型ペレットを、水
蒸気を含む3H2 /N2 雰囲気中で1750℃×4Hr
の焼結を行ない、いずれも94〜96%T.Dの焼結体
を得た。従来法による比較例では、約100〜250μ
mのCeO2 の濃い白色部が多数認められたのに対し、
本願発明の方法による実験例では上記白色部はほとんど
認められず、均質なCeO2 の分散が確認された。
蒸気を含む3H2 /N2 雰囲気中で1750℃×4Hr
の焼結を行ない、いずれも94〜96%T.Dの焼結体
を得た。従来法による比較例では、約100〜250μ
mのCeO2 の濃い白色部が多数認められたのに対し、
本願発明の方法による実験例では上記白色部はほとんど
認められず、均質なCeO2 の分散が確認された。
【0025】以上、本発明の実施例を説明したが、図1
の工程には必要に応じてルブリカントの混合工程が含ま
れる。
の工程には必要に応じてルブリカントの混合工程が含ま
れる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のMOXペ
レット成型体の製造方法は、ウラン酸化物粉末とプルト
ニウム酸化物粉末とを、それぞれ粒径約250μm以下
の小粒径粉末と、約250μmを越える粒径の大粒径粉
末の少なくとも2種の粒度に分級し、次いで上記ウラン
酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを、上記粒度を
そろえた粉末同士で混合し、のち上記全ての粉末を合一
して混合するものであり、同級の粒度のウラン酸化物粉
末とプルトニウム酸化物粉末とを混合することから、混
合過程がより均質になり、上記プルトニウム酸化物粉末
の凝集による大径化を防ぐことが可能であり、また上記
大粒径のプルトニウム酸化物粉末は、粉砕・混合後、造
粒により小粒化し、他の粒度分類の粉末と混合するた
め、大粒径プルトニウム酸化物粉末同士が近づく確率が
極めて小さくなり、その結果Puスポットの形成が抑制
されるとの顕著な効果を奏するものである。
レット成型体の製造方法は、ウラン酸化物粉末とプルト
ニウム酸化物粉末とを、それぞれ粒径約250μm以下
の小粒径粉末と、約250μmを越える粒径の大粒径粉
末の少なくとも2種の粒度に分級し、次いで上記ウラン
酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを、上記粒度を
そろえた粉末同士で混合し、のち上記全ての粉末を合一
して混合するものであり、同級の粒度のウラン酸化物粉
末とプルトニウム酸化物粉末とを混合することから、混
合過程がより均質になり、上記プルトニウム酸化物粉末
の凝集による大径化を防ぐことが可能であり、また上記
大粒径のプルトニウム酸化物粉末は、粉砕・混合後、造
粒により小粒化し、他の粒度分類の粉末と混合するた
め、大粒径プルトニウム酸化物粉末同士が近づく確率が
極めて小さくなり、その結果Puスポットの形成が抑制
されるとの顕著な効果を奏するものである。
【図1】本発明実施例のMOXペレット成型体の製造方
法を示すチャート図である。
法を示すチャート図である。
【図2】従来のMOXペレット成型体の製造方法を示す
チャート図である。
チャート図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物
粉末とを混合した後、この混合粉末を圧縮成型してMO
Xペレットの成型体を得る方法において、上記ウラン酸
化物粉末とプルトニウム酸化物粉末とを、それぞれ粒径
約250μm以下の小粒径粉末と、約250μmを越え
る粒径の大粒径粉末の少なくとも2種の粒度に分級し、
次いで上記ウラン酸化物粉末とプルトニウム酸化物粉末
とを、上記粒度をそろえた粉末同士で混合し、のち上記
全ての粉末を合一して混合することを特徴とするMOX
ペレット成型体の製造方法。 - 【請求項2】 上記大粒径粉末同士の混合を粉砕作用の
あるを混合方法にて行う請求項1記載のMOXペレット
成型体の製造方法。 - 【請求項3】 上記各粒度別の粉末混合後、粒度別に成
型・粉砕を行うことにより混合粉末の造粒を行う請求項
1または2記載のMOXペレット成型体の製造方法。 - 【請求項4】 上記造粒時のメッシュ寸法を60メッシ
ュ前後とする請求項3記載のMOXペレット成型体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225519A JPH0862362A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Moxペレット成型体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6225519A JPH0862362A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Moxペレット成型体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862362A true JPH0862362A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16830587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6225519A Withdrawn JPH0862362A (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Moxペレット成型体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0862362A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509659A (ja) * | 1999-09-06 | 2003-03-11 | ユーロピーアン コンミュニティ (エセ) | Moxタイプの核燃料ペレットの製法 |
| JP2013504049A (ja) * | 2009-09-02 | 2013-02-04 | コミッサリア ア ロンネルジー アトミック エ オ ゾンネルジー ザルテルナティーフ | 少なくとも1つのマイナーアクチニドに基づく多孔性核燃料を調製する方法 |
-
1994
- 1994-08-25 JP JP6225519A patent/JPH0862362A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509659A (ja) * | 1999-09-06 | 2003-03-11 | ユーロピーアン コンミュニティ (エセ) | Moxタイプの核燃料ペレットの製法 |
| JP2013504049A (ja) * | 2009-09-02 | 2013-02-04 | コミッサリア ア ロンネルジー アトミック エ オ ゾンネルジー ザルテルナティーフ | 少なくとも1つのマイナーアクチニドに基づく多孔性核燃料を調製する方法 |
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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: 20011106 |