JPH11109087A - ウラン・プルトニウム混合酸化物の均一化混合方法 - Google Patents
ウラン・プルトニウム混合酸化物の均一化混合方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料の製造
において、密度差の異なる複数種類の粉末を効率よく粉
砕しながら均一に混合でき、その際に粉末が酸化する恐
れもなく、且つシステムとして小型でメンテナンスが容
易にできるようにする。 【解決手段】 酸化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉
末、及びウラン・プルトニウム混合酸化物焼結体を粉砕
した乾式回収粉末を、所定のプルトニウム富化度になる
ように秤量し、ミキサーによってこれらの粉末を粗混合
した後、その粗混合粉末をジェットミル１６を用いて微
粉砕すると共に均一に混ぜ合わせ、その均一化混合した
粉末を圧縮空気と共にジェットミルから排出し、排出し
た粉末の９０％以上の量を第１段目のサイクロン１８で
空気と分離して回収する。
において、密度差の異なる複数種類の粉末を効率よく粉
砕しながら均一に混合でき、その際に粉末が酸化する恐
れもなく、且つシステムとして小型でメンテナンスが容
易にできるようにする。 【解決手段】 酸化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉
末、及びウラン・プルトニウム混合酸化物焼結体を粉砕
した乾式回収粉末を、所定のプルトニウム富化度になる
ように秤量し、ミキサーによってこれらの粉末を粗混合
した後、その粗混合粉末をジェットミル１６を用いて微
粉砕すると共に均一に混ぜ合わせ、その均一化混合した
粉末を圧縮空気と共にジェットミルから排出し、排出し
た粉末の９０％以上の量を第１段目のサイクロン１８で
空気と分離して回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウラン・プルトニ
ウム混合酸化物粉末の均一化混合方法に関し、更に詳し
く述べると、密度（比重）の異なる複数種類の粉末（酸
化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉末、乾式回収粉末な
ど）をジェットミルにより均一に混ぜ合わせ、均一化混
合した状態で取り出す方法に関するものである。この技
術は、ウラン・プルトニウム混合酸化物ペレットの製造
に有用である。
ウム混合酸化物粉末の均一化混合方法に関し、更に詳し
く述べると、密度（比重）の異なる複数種類の粉末（酸
化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉末、乾式回収粉末な
ど）をジェットミルにより均一に混ぜ合わせ、均一化混
合した状態で取り出す方法に関するものである。この技
術は、ウラン・プルトニウム混合酸化物ペレットの製造
に有用である。
【０００２】
【従来の技術】ウラン・プルトニウム混合酸化物（ＭＯ
Ｘ：Mixed Oxide ）燃料の製造では、酸化ウラン（ＵＯ
2 ）粉末、酸化プルトニウム（ＰｕＯ2 ）粉末、及びウ
ラン・プルトニウム混合酸化物焼結体を粉砕した乾式回
収粉末（焼結したウラン・プルトニウム混合酸化物ペレ
ットの外観不良品など（スクラップペレット）を粉砕し
て粉末に調製したもの）等を、所定のプルトニウム富化
度（添加率）になるように、これらの粉末を所定量ずつ
秤取り、その後、均一化混合する工程を経る。このウラ
ン・プルトニウム混合酸化物粉末の均一化混合には、従
来、ボールミルあるいはアトライターミルが用いられて
いる。
Ｘ：Mixed Oxide ）燃料の製造では、酸化ウラン（ＵＯ
2 ）粉末、酸化プルトニウム（ＰｕＯ2 ）粉末、及びウ
ラン・プルトニウム混合酸化物焼結体を粉砕した乾式回
収粉末（焼結したウラン・プルトニウム混合酸化物ペレ
ットの外観不良品など（スクラップペレット）を粉砕し
て粉末に調製したもの）等を、所定のプルトニウム富化
度（添加率）になるように、これらの粉末を所定量ずつ
秤取り、その後、均一化混合する工程を経る。このウラ
ン・プルトニウム混合酸化物粉末の均一化混合には、従
来、ボールミルあるいはアトライターミルが用いられて
いる。
【０００３】ボールミルは、容器の粉末をそのままミル
内に流し込み、処理後はミル内の粉末をミルを傾ける方
法により容器に回収するという方法で粉末の供給と回収
を行っており、均一化混合性が良く、運転条件（回転
数、時間）の設定が簡単で、豊富な使用実績がある。し
かし混合の効率が悪く、処理に時間がかかる。また処理
量に比べて装置が大型化し、特にプルトニウムを含む核
燃料物質の製造ではグローブボックス内に設置する必要
があるため、グローブボックスの大きさ及びメンテナン
ス考慮上の制限を受け、あまり大型のものは設置できな
い。その他、バッチ処理であるなどの問題もある。
内に流し込み、処理後はミル内の粉末をミルを傾ける方
法により容器に回収するという方法で粉末の供給と回収
を行っており、均一化混合性が良く、運転条件（回転
数、時間）の設定が簡単で、豊富な使用実績がある。し
かし混合の効率が悪く、処理に時間がかかる。また処理
量に比べて装置が大型化し、特にプルトニウムを含む核
燃料物質の製造ではグローブボックス内に設置する必要
があるため、グローブボックスの大きさ及びメンテナン
ス考慮上の制限を受け、あまり大型のものは設置できな
い。その他、バッチ処理であるなどの問題もある。
【０００４】他方アトライターミルは、振動フィーダ等
で粉末を振動させてミル内へ送り込み、処理した粉末を
ミルから配管等を通して排出するという方法で粉末の供
給と回収を行っており、連続処理であり、大量処理に適
し、更に混合の効率が高い。しかし、ボールミルと同
様、モータ駆動による回転部を有し、メンテナンスも難
しい。また混合中に摩擦熱が生じるので、ウラン・プル
トニウム混合酸化物粉末の酸化防止のために、冷却機構
の付加を必要とする。そのため装置がより大型化した
り、更に構造上、ミル内に粉末が滞留し易く、そのため
被曝線量が増えるなどの問題もある。
で粉末を振動させてミル内へ送り込み、処理した粉末を
ミルから配管等を通して排出するという方法で粉末の供
給と回収を行っており、連続処理であり、大量処理に適
し、更に混合の効率が高い。しかし、ボールミルと同
様、モータ駆動による回転部を有し、メンテナンスも難
しい。また混合中に摩擦熱が生じるので、ウラン・プル
トニウム混合酸化物粉末の酸化防止のために、冷却機構
の付加を必要とする。そのため装置がより大型化した
り、更に構造上、ミル内に粉末が滞留し易く、そのため
被曝線量が増えるなどの問題もある。
【０００５】ところで周知のように、粉末を微粉砕する
技術としてジェットミルがある。ジェットミルは、高速
の気流によって粒子を加速し、粒子同士の衝突によって
粉砕を行う装置である。このようなジェットミルは、連
続処理、大量処理が可能であり、発生した摩擦熱は直ち
に除去できるし、装置を小型化でき、メンテナンスし易
いなどの利点がある。そのため、例えば、外観不良等と
なったウラン・プルトニウム混合酸化物ペレット（スク
ラップペレット）を微粉砕し、乾式回収粉末に調製する
のに用いられている。しかし、ウラン・プルトニウム混
合酸化物粉末の均一化混合には用いられていない。
技術としてジェットミルがある。ジェットミルは、高速
の気流によって粒子を加速し、粒子同士の衝突によって
粉砕を行う装置である。このようなジェットミルは、連
続処理、大量処理が可能であり、発生した摩擦熱は直ち
に除去できるし、装置を小型化でき、メンテナンスし易
いなどの利点がある。そのため、例えば、外観不良等と
なったウラン・プルトニウム混合酸化物ペレット（スク
ラップペレット）を微粉砕し、乾式回収粉末に調製する
のに用いられている。しかし、ウラン・プルトニウム混
合酸化物粉末の均一化混合には用いられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ジェットミルは、本
来、セラミックス粉末の微粉砕を目的とした機器であ
り、混合という目的にはあまり用いられていない。機能
的には混合は可能であるが、混合できる範囲が限られて
いるからである。その理由は、ジェットミルの粉末供給
排出方法が前記ボールミルなどの粉末供給排出方法とは
異なり、粉末を圧縮空気によってミル内に送り込み、粉
砕後はミルから出た粉末と気流の混合体からサイクロ
ン、バグフィルタ等で粉末（固体）と気体を分離し、分
離した粉末のみを容器に回収するという全く異なった方
法をとるからである。
来、セラミックス粉末の微粉砕を目的とした機器であ
り、混合という目的にはあまり用いられていない。機能
的には混合は可能であるが、混合できる範囲が限られて
いるからである。その理由は、ジェットミルの粉末供給
排出方法が前記ボールミルなどの粉末供給排出方法とは
異なり、粉末を圧縮空気によってミル内に送り込み、粉
砕後はミルから出た粉末と気流の混合体からサイクロ
ン、バグフィルタ等で粉末（固体）と気体を分離し、分
離した粉末のみを容器に回収するという全く異なった方
法をとるからである。
【０００７】このような粉末供給排出方法では、粉末密
度の異なった異組成の粉末同士をジェットミルで混合し
た場合、排出後の固体、気体分離において、密度差によ
り、せっかく混合した異種の粉末が再び分離を起こして
しまい、処理した粉末中には組成のばらつきが見られる
ようになり、混合という目的を達成できない。そのため
ジェットミルは、殆どの場合、同一組成のセラミックス
粉末（例えば原子レベルで固溶しているような焼結体を
砕いた粉末）などの微粉砕に用いられており、密度の異
なる異種の粉末を均一化混合（粉砕しながらの混合）す
るという用途には用いられていない。
度の異なった異組成の粉末同士をジェットミルで混合し
た場合、排出後の固体、気体分離において、密度差によ
り、せっかく混合した異種の粉末が再び分離を起こして
しまい、処理した粉末中には組成のばらつきが見られる
ようになり、混合という目的を達成できない。そのため
ジェットミルは、殆どの場合、同一組成のセラミックス
粉末（例えば原子レベルで固溶しているような焼結体を
砕いた粉末）などの微粉砕に用いられており、密度の異
なる異種の粉末を均一化混合（粉砕しながらの混合）す
るという用途には用いられていない。
【０００８】ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料の製
造においては、前述のように酸化ウラン粉末、酸化プル
トニウム粉末、乾式回収粉末などを粉砕しながら均一に
混合する必要がある。もし均一化混合が不十分である
と、焼結ペレット内でプルトニウムスポットと呼ばれる
プルトニウム成分が濃い部分が発生する。そのようなプ
ルトニウムスポットが存在すると、ペレットの照射中に
おいて、その部分が集中的に核分裂を起こし、高温のホ
ットスポットとなる。プルトニウムスポットがペレット
の内部に存在する場合はそれほど大きな影響はないが、
ペレットの表面近くに存在する場合には、その部分が高
温になることで金属被覆管に大きな影響を及ぼす。特
に、スポットの温度によっては、金属被覆管を溶かし、
燃料破損という重大なトラブルにつながる。このため、
ペレットのプルトニウムスポットの大きさ及びプルトニ
ウム濃度は厳しく制限され、可能な限りプルトニウム濃
度が均一となり且つプルトニウムスポット径が小さいこ
とが望ましい。
造においては、前述のように酸化ウラン粉末、酸化プル
トニウム粉末、乾式回収粉末などを粉砕しながら均一に
混合する必要がある。もし均一化混合が不十分である
と、焼結ペレット内でプルトニウムスポットと呼ばれる
プルトニウム成分が濃い部分が発生する。そのようなプ
ルトニウムスポットが存在すると、ペレットの照射中に
おいて、その部分が集中的に核分裂を起こし、高温のホ
ットスポットとなる。プルトニウムスポットがペレット
の内部に存在する場合はそれほど大きな影響はないが、
ペレットの表面近くに存在する場合には、その部分が高
温になることで金属被覆管に大きな影響を及ぼす。特
に、スポットの温度によっては、金属被覆管を溶かし、
燃料破損という重大なトラブルにつながる。このため、
ペレットのプルトニウムスポットの大きさ及びプルトニ
ウム濃度は厳しく制限され、可能な限りプルトニウム濃
度が均一となり且つプルトニウムスポット径が小さいこ
とが望ましい。
【０００９】ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料の製
造に用いる各種の粉末は、粉末密度の差が著しく、最も
密度の低い酸化プルトニウム粉末では約２g/cc、最も密
度の高い乾式回収粉末では約６g/ccであり、約３倍の差
がある。このためジェットミルを用いると、ジェットミ
ルでの均一化混合自体は問題なく行われるが、ミルから
の排出後の粉末と気体の分離において粉末は密度差によ
って再分離し、プルトニウムの多い部分と少ない部分が
でき、所期の均一化という目的が達成できなくなる。
造に用いる各種の粉末は、粉末密度の差が著しく、最も
密度の低い酸化プルトニウム粉末では約２g/cc、最も密
度の高い乾式回収粉末では約６g/ccであり、約３倍の差
がある。このためジェットミルを用いると、ジェットミ
ルでの均一化混合自体は問題なく行われるが、ミルから
の排出後の粉末と気体の分離において粉末は密度差によ
って再分離し、プルトニウムの多い部分と少ない部分が
でき、所期の均一化という目的が達成できなくなる。
【００１０】本発明の目的は、ウラン・プルトニウム混
合酸化物燃料の製造において、密度差の異なる複数種類
の粉末を効率よく粉砕しながら均一に混合でき、その際
に粉末が酸化する恐れもなく、システムとして小型でメ
ンテナンスも容易に構成できるウラン・プルトニウム混
合酸化物の均一化混合方法を提供することである。
合酸化物燃料の製造において、密度差の異なる複数種類
の粉末を効率よく粉砕しながら均一に混合でき、その際
に粉末が酸化する恐れもなく、システムとして小型でメ
ンテナンスも容易に構成できるウラン・プルトニウム混
合酸化物の均一化混合方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化ウラン粉
末、酸化プルトニウム粉末、及びウラン・プルトニウム
混合酸化物焼結体を粉砕した乾式回収粉末を、所定のプ
ルトニウム富化度になるように秤量し、ミキサーによっ
てこれらの粉末を粗混合した後、粗混合した粉末をジェ
ットミルを用いて微粉砕すると共に均一に混ぜ合わせ、
その均一化混合した粉末を圧縮空気と共にジェットミル
から排出し、排出した粉末の９０％以上の量を第１段目
のサイクロンで空気と分離して回収するウラン・プルト
ニウム混合酸化物の均一化混合方法である。
末、酸化プルトニウム粉末、及びウラン・プルトニウム
混合酸化物焼結体を粉砕した乾式回収粉末を、所定のプ
ルトニウム富化度になるように秤量し、ミキサーによっ
てこれらの粉末を粗混合した後、粗混合した粉末をジェ
ットミルを用いて微粉砕すると共に均一に混ぜ合わせ、
その均一化混合した粉末を圧縮空気と共にジェットミル
から排出し、排出した粉末の９０％以上の量を第１段目
のサイクロンで空気と分離して回収するウラン・プルト
ニウム混合酸化物の均一化混合方法である。
【００１２】第１段目のサイクロンによって、排出した
粉末の量の９０％以上を１回で回収するのは、そうする
ことで粉末の密度差が約３倍の場合でも回収の際に再分
離が生じ難いためである。回収率を９０％以上にするに
は、具体的には、ジェットミルへ送る圧縮空気量の調整
（空気量を増し、気流速度を大きくする）で容易に実現
できる。あるいは、第１段目のサイクロンの内径を小さ
くしたり、長さを長くするなど、サイクロンの形状を変
えることでも実現できる。
粉末の量の９０％以上を１回で回収するのは、そうする
ことで粉末の密度差が約３倍の場合でも回収の際に再分
離が生じ難いためである。回収率を９０％以上にするに
は、具体的には、ジェットミルへ送る圧縮空気量の調整
（空気量を増し、気流速度を大きくする）で容易に実現
できる。あるいは、第１段目のサイクロンの内径を小さ
くしたり、長さを長くするなど、サイクロンの形状を変
えることでも実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】ウラン・プルトニウム混合酸化物
燃料ペレットの製造は、図１に示すような製造工程で行
われる。酸化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉末、及び
乾式回収粉末（スクラップペレットを粉末化したもの）
を所定のプルトニウム富化度になるように秤量すること
から始まる。次にミキサーを用いて、これらの粉末を粗
混合する（なお、均一化混合にボールミルを使用する従
来方法では、このミキサーによる粗混合工程は不要であ
る）。この粗混合の段階では、各組成の粉末は、粒子の
大きさが変わらないまま単に混ざり合った状態である。
もし、この粗混合粉末でペレットを作ると、酸化プルト
ニウム粒子の部分は焼結によっても酸化ウランと十分に
固溶せず、酸化プルトニウム成分が濃い部分（プルトニ
ウムスポット）となって残る。このプルトニウムスポッ
トをできるだけ小さくし、且つプルトニウム濃度を均一
にするためには、各粉末の粒子を細かく粉砕し、均一に
混ぜ合わせることが必要である。この工程が均一化混合
と呼ばれる工程である。均一化混合後の粉末は、成形し
易いように造粒し、成形体に成形した後、焼結によりプ
ルトニウムとウランを固溶させる。そして検査を経て、
ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料ペレットとなる。
燃料ペレットの製造は、図１に示すような製造工程で行
われる。酸化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉末、及び
乾式回収粉末（スクラップペレットを粉末化したもの）
を所定のプルトニウム富化度になるように秤量すること
から始まる。次にミキサーを用いて、これらの粉末を粗
混合する（なお、均一化混合にボールミルを使用する従
来方法では、このミキサーによる粗混合工程は不要であ
る）。この粗混合の段階では、各組成の粉末は、粒子の
大きさが変わらないまま単に混ざり合った状態である。
もし、この粗混合粉末でペレットを作ると、酸化プルト
ニウム粒子の部分は焼結によっても酸化ウランと十分に
固溶せず、酸化プルトニウム成分が濃い部分（プルトニ
ウムスポット）となって残る。このプルトニウムスポッ
トをできるだけ小さくし、且つプルトニウム濃度を均一
にするためには、各粉末の粒子を細かく粉砕し、均一に
混ぜ合わせることが必要である。この工程が均一化混合
と呼ばれる工程である。均一化混合後の粉末は、成形し
易いように造粒し、成形体に成形した後、焼結によりプ
ルトニウムとウランを固溶させる。そして検査を経て、
ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料ペレットとなる。
【００１４】本発明におけるジェットミル均一化混合工
程は図２に示すようなシステムで行う。粗混合粉末は貯
槽１０に移され、そこからフィーダ１２により定量供給
装置１４に送られる。ここから粗混合粉末は一定の供給
速度で送られ、圧縮空気で加速されてジェットミル１６
内に送られ、該ジェットミル１６の内部で微粉砕と混合
（均一化混合）が行われる。均一化混合された粉末は、
圧縮空気の気流と共にジェットミル１６から排出され、
サイクロン１８及びバグフィルタ内蔵サイクロン２０で
粉末と空気が分離される。粉末は、サイクロン１８とバ
グフィルタ内蔵サイクロン２０の下部の貯槽に溜まり、
均一化混合粉末として回収される。この均一化混合粉末
は、次の造粒工程に送られることになる。
程は図２に示すようなシステムで行う。粗混合粉末は貯
槽１０に移され、そこからフィーダ１２により定量供給
装置１４に送られる。ここから粗混合粉末は一定の供給
速度で送られ、圧縮空気で加速されてジェットミル１６
内に送られ、該ジェットミル１６の内部で微粉砕と混合
（均一化混合）が行われる。均一化混合された粉末は、
圧縮空気の気流と共にジェットミル１６から排出され、
サイクロン１８及びバグフィルタ内蔵サイクロン２０で
粉末と空気が分離される。粉末は、サイクロン１８とバ
グフィルタ内蔵サイクロン２０の下部の貯槽に溜まり、
均一化混合粉末として回収される。この均一化混合粉末
は、次の造粒工程に送られることになる。
【００１５】ジェットミルは、６〜７気圧の圧縮空気に
よってミル内で音速近くまで加速した粒子同士を衝突さ
せ、その衝突の衝撃で粒子を細かく粉砕する。その際、
同時に異種の粉末の混合も行われる。図３にジェットミ
ルの一例を示す。幾つかの形式と大きさのものがあり、
図３は縦型のものであるが、粒子加速器のような横型の
ものもある。粉末は粉末入口３０から供給され、圧縮空
気は圧縮空気入口３２から供給される。粉末は圧縮空気
で加速され、ベンチュリノズル３４によって更に加速さ
れてミル本体３６の内部に送られる。ミル壁からはグラ
インディングノズル３８を通った圧縮空気が吹き出し、
混合粉砕域４０で粉末粒子同士が音速近くの猛スピード
で衝突し、細かく破砕されると共に混合が行われる。細
かくなった粉末は分級域４２で遠心力により粗大粒子と
微粉末に分離され、微粉末は出口４４からミル外に、粗
大粒子は混合粉砕域４０に戻る。このようにして粉砕と
混合が行われる。
よってミル内で音速近くまで加速した粒子同士を衝突さ
せ、その衝突の衝撃で粒子を細かく粉砕する。その際、
同時に異種の粉末の混合も行われる。図３にジェットミ
ルの一例を示す。幾つかの形式と大きさのものがあり、
図３は縦型のものであるが、粒子加速器のような横型の
ものもある。粉末は粉末入口３０から供給され、圧縮空
気は圧縮空気入口３２から供給される。粉末は圧縮空気
で加速され、ベンチュリノズル３４によって更に加速さ
れてミル本体３６の内部に送られる。ミル壁からはグラ
インディングノズル３８を通った圧縮空気が吹き出し、
混合粉砕域４０で粉末粒子同士が音速近くの猛スピード
で衝突し、細かく破砕されると共に混合が行われる。細
かくなった粉末は分級域４２で遠心力により粗大粒子と
微粉末に分離され、微粉末は出口４４からミル外に、粗
大粒子は混合粉砕域４０に戻る。このようにして粉砕と
混合が行われる。
【００１６】図２の均一化混合システムにおいて、ジェ
ットミル１６に供給する粗混合粉末は粉末密度の差が著
しく、最も密度の低い酸化プルトニウム粉末では約２g/
ccであるのに対して、最も密度の高い乾式回収粉末では
最高約６g/ccであり、約３倍の差がある。このため、ジ
ェットミル１６の本体内部で均一化混合されても、ジェ
ットミルから排出した後の粉末と気体の分離において、
粉末は密度差により再分離する可能性がある。サイクロ
ン１８では、比較的密度が大きい粉末や粒径が大きい粉
末が分離されて下部に溜まり、次のバグフィルタ内蔵サ
イクロン２０では、比較的密度が小さい粉末や粒径が小
さい粉末が分離されて下部に溜まり、それらを同一容器
に回収すると、プルトニウムの多い部分と少ない部分が
でき、所期の目的が達成できなくなる。
ットミル１６に供給する粗混合粉末は粉末密度の差が著
しく、最も密度の低い酸化プルトニウム粉末では約２g/
ccであるのに対して、最も密度の高い乾式回収粉末では
最高約６g/ccであり、約３倍の差がある。このため、ジ
ェットミル１６の本体内部で均一化混合されても、ジェ
ットミルから排出した後の粉末と気体の分離において、
粉末は密度差により再分離する可能性がある。サイクロ
ン１８では、比較的密度が大きい粉末や粒径が大きい粉
末が分離されて下部に溜まり、次のバグフィルタ内蔵サ
イクロン２０では、比較的密度が小さい粉末や粒径が小
さい粉末が分離されて下部に溜まり、それらを同一容器
に回収すると、プルトニウムの多い部分と少ない部分が
でき、所期の目的が達成できなくなる。
【００１７】そのような事態を避けるため、本発明では
第１段目のサイクロン１８において回収する粉末の割合
が全体の９０％以上となるように制御している。この回
収率の制御は、ジェットミルへ送る圧縮空気量の調整
（空気量を増し、気流速度を大きくする）で容易に実現
できる。そのために必要なジェットミルへ送る圧縮空気
量の具体的な数値は、使用する機器の大きさや構造など
によって異なるが、実験的に求めることができる。ある
いは、第１段目のサイクロンの内径を小さくするか、長
さを長くすること等、サイクロンの形状を変えることで
も第１段目のサイクロンで９０％以上の粉末を回収する
ことが可能である。なお第１段目のサイクロンでの粉末
回収率を９０％以上とするのは、そうすることが密度差
が約３倍あるウラン・プルトニウム混合酸化物混合粉末
の各粉末成分の再分離防止に有効なことが実験上判明し
たからである。
第１段目のサイクロン１８において回収する粉末の割合
が全体の９０％以上となるように制御している。この回
収率の制御は、ジェットミルへ送る圧縮空気量の調整
（空気量を増し、気流速度を大きくする）で容易に実現
できる。そのために必要なジェットミルへ送る圧縮空気
量の具体的な数値は、使用する機器の大きさや構造など
によって異なるが、実験的に求めることができる。ある
いは、第１段目のサイクロンの内径を小さくするか、長
さを長くすること等、サイクロンの形状を変えることで
も第１段目のサイクロンで９０％以上の粉末を回収する
ことが可能である。なお第１段目のサイクロンでの粉末
回収率を９０％以上とするのは、そうすることが密度差
が約３倍あるウラン・プルトニウム混合酸化物混合粉末
の各粉末成分の再分離防止に有効なことが実験上判明し
たからである。
【００１８】本発明方法であるジェットミルで均一化混
合し調製したペレットのαオートラジオ写真と、従来技
術であるボールミルで均一化混合し調製したペレットの
αオートラジオ写真とを比較した。「αオートラジオ写
真」とは、ペレットをセルロースに押し付けて感光・現
像させたものである。α線が多い部分（即ちプルトニウ
ムが多い部分）ほどセルロース組織を破壊するため、写
真では黒く写ることから、プルトニウムスポットの径や
量などを観察できる。それによれば、粗混合粉で調製し
たペレットは黒い大きな点（プルトニウムスポット）が
多く確認され、最大で０．３mm程度の大きさが認めら
れ、その状態ではプルトニウムスポットの仕様は満足し
ない。それに対して、本発明方法では殆どプルトニウム
スポットは見られず、見えても数μｍ程度の大きさであ
り、ジェットミルによる本発明方法でもボールミルと同
程度の均一化混合を行えることが確認できた。
合し調製したペレットのαオートラジオ写真と、従来技
術であるボールミルで均一化混合し調製したペレットの
αオートラジオ写真とを比較した。「αオートラジオ写
真」とは、ペレットをセルロースに押し付けて感光・現
像させたものである。α線が多い部分（即ちプルトニウ
ムが多い部分）ほどセルロース組織を破壊するため、写
真では黒く写ることから、プルトニウムスポットの径や
量などを観察できる。それによれば、粗混合粉で調製し
たペレットは黒い大きな点（プルトニウムスポット）が
多く確認され、最大で０．３mm程度の大きさが認めら
れ、その状態ではプルトニウムスポットの仕様は満足し
ない。それに対して、本発明方法では殆どプルトニウム
スポットは見られず、見えても数μｍ程度の大きさであ
り、ジェットミルによる本発明方法でもボールミルと同
程度の均一化混合を行えることが確認できた。
【００１９】なお本発明の技術は、ウラン・プルトニウ
ム混合酸化物粉末の均一化混合であるが、ウラン・ガド
リニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）混合酸化物粉末の均一化混合、あ
るいはウラン・プルトニウム・ガドリニア混合酸化物粉
末の均一化混合などにも利用できる。
ム混合酸化物粉末の均一化混合であるが、ウラン・ガド
リニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）混合酸化物粉末の均一化混合、あ
るいはウラン・プルトニウム・ガドリニア混合酸化物粉
末の均一化混合などにも利用できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上記のように、ウラン・プルト
ニウム混合酸化物をジェットミルを用いて均一化混合す
る方法であるから、連続処理であるため大量処理が可能
であるし、混合中に殆ど摩擦熱による悪影響が生じない
ため（摩擦熱は生じるが大量の空気気流中で混合される
ために発生した熱はすぐに除去される）、粉末が酸化さ
れることは殆ど無い。更に、システムとしても、装置を
小型化でき、メンテナンスも容易であるため、グローブ
ボックス内に容易に収容できる。モータ等による回転部
が無いために、回転部への粉末付着、摩擦等による故障
頻度が少ないし、ミル内での粉末滞留が殆ど無く被曝線
量が増大することも無く、冷却装置も不要である。ま
た、混合後の粉末の均一性にも、ボールミルによる均一
化混合との差はない。
ニウム混合酸化物をジェットミルを用いて均一化混合す
る方法であるから、連続処理であるため大量処理が可能
であるし、混合中に殆ど摩擦熱による悪影響が生じない
ため（摩擦熱は生じるが大量の空気気流中で混合される
ために発生した熱はすぐに除去される）、粉末が酸化さ
れることは殆ど無い。更に、システムとしても、装置を
小型化でき、メンテナンスも容易であるため、グローブ
ボックス内に容易に収容できる。モータ等による回転部
が無いために、回転部への粉末付着、摩擦等による故障
頻度が少ないし、ミル内での粉末滞留が殆ど無く被曝線
量が増大することも無く、冷却装置も不要である。ま
た、混合後の粉末の均一性にも、ボールミルによる均一
化混合との差はない。
【図１】ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料ペレット
の製造工程図。
の製造工程図。
【図２】ジェットミルによる均一化混合工程の説明図。
【図３】ジェットミルの一例を示す構造図。
１０ 貯槽 １２ フィーダ １４ 定量供給装置 １６ ジェットミル １８ サイクロン ２０ バグフィルタ内蔵サイクロン
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化ウラン粉末、酸化プルトニウム粉
末、及びウラン・プルトニウム混合酸化物焼結体を粉砕
した乾式回収粉末を、所定のプルトニウム富化度になる
ように秤量し、ミキサーによってこれらの粉末を粗混合
した後、その粗混合した粉末をジェットミルを用いて微
粉砕すると共に均一に混ぜ合わせ、その均一化混合した
粉末を圧縮空気と共にジェットミルから排出し、排出し
た粉末の９０％以上の量を第１段目のサイクロンで空気
と分離して回収することを特徴とするウラン・プルトニ
ウム混合酸化物の均一化混合方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285992A JP2958292B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | ウラン・プルトニウム混合酸化物の均一化混合方法 |
| US09/149,117 US6105887A (en) | 1997-10-02 | 1998-09-09 | Method for homogeneously mixing uranium/plutonium mixed oxide |
| EP98307678A EP0907186B1 (en) | 1997-10-02 | 1998-09-22 | A method for homogeneously mixing a uranium/plutonium mixed oxide |
| DE69821179T DE69821179T2 (de) | 1997-10-02 | 1998-09-22 | Verfahren zum homogenen Vermischen Uran/Plutonium-Mischoxid |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285992A JP2958292B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | ウラン・プルトニウム混合酸化物の均一化混合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11109087A true JPH11109087A (ja) | 1999-04-23 |
| JP2958292B2 JP2958292B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=17698616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9285992A Expired - Fee Related JP2958292B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | ウラン・プルトニウム混合酸化物の均一化混合方法 |
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|---|---|
| US (1) | US6105887A (ja) |
| EP (1) | EP0907186B1 (ja) |
| JP (1) | JP2958292B2 (ja) |
| DE (1) | DE69821179T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007105651A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Nippon Pneumatic Mfg Co Ltd | ガス循環式粉砕処理装置 |
| JP2020536728A (ja) * | 2017-10-12 | 2020-12-17 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 合流ジェットを用いた低温粉砕のための装置及び方法 |
| CN115569712A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-01-06 | 中核四0四有限公司 | 一种铀氧化物筛分及研磨系统 |
| JP2023168961A (ja) * | 2022-05-16 | 2023-11-29 | 株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン | 核燃料スクラップのリサイクル方法、リサイクル装置、およびリサイクル材を用いた核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2025518769A (ja) * | 2022-06-21 | 2025-06-19 | エックス－エナジー， エルエルシー | 核粒子数を制御した核燃料成分の製造システムおよび製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052578A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | The Federal State Unitarian Enterprise 'a.A. Bochvar All-Russia Research Institute Of Inorganic Materials' | Method for producing homogenous nuclear fuel |
| RU2200987C2 (ru) * | 2001-02-07 | 2003-03-20 | Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод" | Способ подготовки порошков изотопов урана для гомогенизации |
| DE10138874A1 (de) * | 2001-08-08 | 2003-03-06 | Framatome Anp Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Mischoxid-Kernbrennstoff-Pulvers und eines Mischoxid-Kernbrennstoff-Sinterkörpers |
| CN100557720C (zh) * | 2003-09-29 | 2009-11-04 | 联邦国家统一企业A·A·博奇瓦尔全俄无机材料研究院 | 生产陶瓷核燃料芯块的方法及实施所述方法所使用的装置和容器 |
| CN102489376B (zh) * | 2011-11-28 | 2013-12-04 | 河南省康星药业股份有限公司 | 棒磨机粉筛联动系统 |
| FR3029002B1 (fr) | 2014-11-25 | 2019-08-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de transfert de poudre a ecoulement ameliore |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2004256B (en) * | 1977-09-16 | 1982-01-20 | Alkem Gmbh | Process for the production of uo2/puo2 nuclear fuels |
| US4185926A (en) * | 1978-02-28 | 1980-01-29 | Westinghouse Electric Corp. | Safe-geometry pneumatic nuclear fuel powder blender |
| JPS58191998A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-09 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 環状槽型マイクロ波加熱装置 |
| GB8702371D0 (en) * | 1987-02-03 | 1987-03-11 | British Nuclear Fuels Plc | Pellet fabrication |
| DE4034786A1 (de) * | 1990-11-02 | 1992-05-07 | Merck Patent Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von pulverfoermigen metalloxiden fuer keramische massen |
| JP2941081B2 (ja) * | 1991-03-26 | 1999-08-25 | 株式会社奈良機械製作所 | 結晶性有機化合物の非晶質割合の増加と再結晶化を抑制する方法 |
| FR2720540B3 (fr) * | 1995-06-15 | 1996-04-12 | Siemens Ag | Procédé de fabrication de comprimés d'oxyde mixte de (U,Pu)O2. |
| FR2738076B1 (fr) * | 1995-08-25 | 1997-09-26 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire a base d'oxyde mixte (u, pu)o2 avec addition d'un produit organique soufre |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP9285992A patent/JP2958292B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-09 US US09/149,117 patent/US6105887A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-22 DE DE69821179T patent/DE69821179T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-22 EP EP98307678A patent/EP0907186B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69821179T2 (de) | 2004-09-02 |
| EP0907186A3 (en) | 2000-08-23 |
| JP2958292B2 (ja) | 1999-10-06 |
| DE69821179D1 (de) | 2004-02-26 |
| US6105887A (en) | 2000-08-22 |
| EP0907186B1 (en) | 2004-01-21 |
| EP0907186A2 (en) | 1999-04-07 |
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