JPS6190087A - 高温原子炉用の等方性球状燃料または吸収要素を製造する方法 - Google Patents
高温原子炉用の等方性球状燃料または吸収要素を製造する方法Info
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- JPS6190087A JPS6190087A JP60212781A JP21278185A JPS6190087A JP S6190087 A JPS6190087 A JP S6190087A JP 60212781 A JP60212781 A JP 60212781A JP 21278185 A JP21278185 A JP 21278185A JP S6190087 A JPS6190087 A JP S6190087A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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- C04B35/532—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components containing a carbonisable binder
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
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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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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野：
本発明は結合樹脂を含む黒鉛プレス粉末と被覆した核燃
料または吸収体粒子との混合物を球核にプレスし、同じ
黒鉛プレス粉末からなる殻を圧着し、結合樹脂を炭化し
、約２０００℃までの温度で真空焼鈍する、高温原子炉
用の強度の高いほぼ等方性の球状燃料または吸収体要素
を製造する方法に関する。
料または吸収体粒子との混合物を球核にプレスし、同じ
黒鉛プレス粉末からなる殻を圧着し、結合樹脂を炭化し
、約２０００℃までの温度で真空焼鈍する、高温原子炉
用の強度の高いほぼ等方性の球状燃料または吸収体要素
を製造する方法に関する。
従来の技術：
高温原子炉用の球状燃料または吸収体要素は核燃料また
は吸収体材料が被覆した核燃料または吸収体粒子の形で
黒鉛マトリックス中に埋設して存在する球状の球核、お
よびこの球核を包囲する外側の燃料または吸収体を含ま
ない黒鉛マトリックスと同じ材料からなる殻よりなる。
は吸収体材料が被覆した核燃料または吸収体粒子の形で
黒鉛マトリックス中に埋設して存在する球状の球核、お
よびこの球核を包囲する外側の燃料または吸収体を含ま
ない黒鉛マトリックスと同じ材料からなる殻よりなる。
この要素はたとえば西独特許第１９０９８７１号明細書
に記載のようにプレスによって製造され、その際まずい
わゆる黒鉛プレス粉末と被覆粒子の混合物から球核を前
プレスし、次にこの黒鉛プレス粉末を使用して燃料また
は吸収体を含まない殻をこの核上に圧着する。次に黒鉛
プレス粉末の結合剤を炭化する。
に記載のようにプレスによって製造され、その際まずい
わゆる黒鉛プレス粉末と被覆粒子の混合物から球核を前
プレスし、次にこの黒鉛プレス粉末を使用して燃料また
は吸収体を含まない殻をこの核上に圧着する。次に黒鉛
プレス粉末の結合剤を炭化する。
球状燃料または吸収体要素にはマトリックス黒鉛の物理
的または機械的性質がほぼ等方性であることが要求され
る。可能な異方性の尺度として普通は特定の優先方向に
対し平行および垂直に測定した膨張係数の比が使用され
る。このような異方性は黒鉛が通常その結晶構造のため
高異方性材料であり、黒鉛粒子または微結晶の無制御な
統計的分布をつ（りうる場合にのみ等方性を示すことに
基く。
的または機械的性質がほぼ等方性であることが要求され
る。可能な異方性の尺度として普通は特定の優先方向に
対し平行および垂直に測定した膨張係数の比が使用され
る。このような異方性は黒鉛が通常その結晶構造のため
高異方性材料であり、黒鉛粒子または微結晶の無制御な
統計的分布をつ（りうる場合にのみ等方性を示すことに
基く。
とくにプレス工程は十分アイソスタチックに行わない限
り、プレス工程の優先方向に応じて黒鉛粒子の優先配向
を生じ、それによって製造した成形体は有意の異方性を
示す。
り、プレス工程の優先方向に応じて黒鉛粒子の優先配向
を生じ、それによって製造した成形体は有意の異方性を
示す。
この事実すなわち黒鉛粒子の異方性およびこの黒鉛粒子
から製造する要素の等方性に対する要求から現在球状燃
料または吸収体要素の成形はもっばらほぼアイソスタチ
ックプレス法によって行われることとなった。この場合
球核は弾性の一般にシリコーンプム材料の型内で前プレ
スされ、同様殻は通常シリコーンゴムからなる型内で圧
着される。この型はその弾性のため主として半径方向の
圧力分布に作用し、したがってプレスの際黒鉛粒子の所
望の統計的分布が生ずるので、得られる成形体はほぼ等
方性を示す。
から製造する要素の等方性に対する要求から現在球状燃
料または吸収体要素の成形はもっばらほぼアイソスタチ
ックプレス法によって行われることとなった。この場合
球核は弾性の一般にシリコーンプム材料の型内で前プレ
スされ、同様殻は通常シリコーンゴムからなる型内で圧
着される。この型はその弾性のため主として半径方向の
圧力分布に作用し、したがってプレスの際黒鉛粒子の所
望の統計的分布が生ずるので、得られる成形体はほぼ等
方性を示す。
他面このプレス型の使用は耐熱性が不十分なため、プレ
ス工程を低温、一般には室温で実施することが必要にな
り、したがって高いプレス圧力を必要とする。
ス工程を低温、一般には室温で実施することが必要にな
り、したがって高いプレス圧力を必要とする。
高いプレス圧力の場合に存在する被覆粒子破壊の危険を
防ぐため、たとえば西独特許第１９０９８７１号明細書
に記載されるような高価な被覆法またはたとえば西独特
許 紀２３４８２８２号明＃ｉ）ｌダｔに記載のような特殊
組成のプレス材料が必要である。さらに高いプレス圧力
によりプレス型の寿命が制限される。
防ぐため、たとえば西独特許第１９０９８７１号明細書
に記載されるような高価な被覆法またはたとえば西独特
許 紀２３４８２８２号明＃ｉ）ｌダｔに記載のような特殊
組成のプレス材料が必要である。さらに高いプレス圧力
によりプレス型の寿命が制限される。
このプレス圧に伴う問題と無関係に、球核と圧着した球
殻の間に十分な結合が発生するように球核の表面を型付
することが必要であり、この結合により球殻は燃料また
は吸収体要素の所要の最゛終熱処理工程すなわち結合剤
の所要の炭化および１６００６Ｃｔ−超えて行われる精
製および脱ガスの間も、原子炉運転中の槓械的負荷の間
も球核から剥れないことが保証される。球核表面のこの
型付けしかし複雑なプレス工具を必要とする。
殻の間に十分な結合が発生するように球核の表面を型付
することが必要であり、この結合により球殻は燃料また
は吸収体要素の所要の最゛終熱処理工程すなわち結合剤
の所要の炭化および１６００６Ｃｔ−超えて行われる精
製および脱ガスの間も、原子炉運転中の槓械的負荷の間
も球核から剥れないことが保証される。球核表面のこの
型付けしかし複雑なプレス工具を必要とする。
発明が解決しようとする問題点：
それゆえ本発明の目的は結合樹脂を含む黒鉛プレス粉末
と被覆した核燃料または吸収体粒子との混合物を球核に
プレスし、同じ黒鉛プレス粉末からなる殻を圧着し、結
合樹脂を炭化し、約２０００℃までの温度で真空焼鈍し
、その際弾性的プレス型を必要とせず、高温で前プレス
しうる、高温原子炉用の強度の高いほぼ等方性の球状燃
料または吸収体要素を製造する方法を開発することであ
る。
と被覆した核燃料または吸収体粒子との混合物を球核に
プレスし、同じ黒鉛プレス粉末からなる殻を圧着し、結
合樹脂を炭化し、約２０００℃までの温度で真空焼鈍し
、その際弾性的プレス型を必要とせず、高温で前プレス
しうる、高温原子炉用の強度の高いほぼ等方性の球状燃
料または吸収体要素を製造する方法を開発することであ
る。
問題点を解決するための手段：
この目的は本発明により黒鉛プレス粉末として黒鉛化し
たほぼ等方性のコークス粒子と硬化しうる結合ｖ１４脂
の混合物を使用し、この黒鉛プレス粉末からまず２つの
エリプソイド形半殻を順次に、平滑なエリプソイド形凹
所を有する下側ダイおよびこれに適合する平滑なエリプ
ソイド形表面を有する。、ｌ：側ダイからなる第１の円
筒〜 形鋼プレスダイ中で８０〜１２０℃で前プレス
し、次に黒鉛プレス粉末と被覆粒子の混合物から同様平
滑な表面を有する第２の鋼プレスダイ中で半殻に適合す
るエリプソイド形球核を同様８０〜１２０℃で前プレス
し、その際前プレスした核および前プレスしだ半殻内の
黒鉛マトリックスの密度が１．０〜１．．４１／ ／
ｃｍ３の間になければならず、次に核および２つの半殻
を１つのエリプソイドに合体し、最後にこのエリプソイ
ドを第３の鋼プレスダイ中で半球形凹所を有する上下ダ
イによって結合樹脂の可塑性温度範囲で最終寸法に仕上
プレスし、抜取ることによって解決される。
たほぼ等方性のコークス粒子と硬化しうる結合ｖ１４脂
の混合物を使用し、この黒鉛プレス粉末からまず２つの
エリプソイド形半殻を順次に、平滑なエリプソイド形凹
所を有する下側ダイおよびこれに適合する平滑なエリプ
ソイド形表面を有する。、ｌ：側ダイからなる第１の円
筒〜 形鋼プレスダイ中で８０〜１２０℃で前プレス
し、次に黒鉛プレス粉末と被覆粒子の混合物から同様平
滑な表面を有する第２の鋼プレスダイ中で半殻に適合す
るエリプソイド形球核を同様８０〜１２０℃で前プレス
し、その際前プレスした核および前プレスしだ半殻内の
黒鉛マトリックスの密度が１．０〜１．．４１／ ／
ｃｍ３の間になければならず、次に核および２つの半殻
を１つのエリプソイドに合体し、最後にこのエリプソイ
ドを第３の鋼プレスダイ中で半球形凹所を有する上下ダ
イによって結合樹脂の可塑性温度範囲で最終寸法に仕上
プレスし、抜取ることによって解決される。
作 用：
とくに黒鉛粉末として石炭２次２ツチコークスを使用し
、前プレスした部分の密度が１．１〜１．３９／ａｒｔ
３の間にあるように前プレスする。
、前プレスした部分の密度が１．１〜１．３９／ａｒｔ
３の間にあるように前プレスする。
さらに最終寸法への仕上プレス工程で、結合樹脂がプレ
スダイ内で硬化し、仕上プレスした球をプレス温度で排
出しうるように、温度をｔ６節するのが有利である。さ
らに前プレスした部分を仕上プレス温度直下の温度に予
熱し、これを同様子熱したプレス型へ挿入し、その除仕
上プレスをフロートダイによって行うのが有利なことが
明らかになった。
スダイ内で硬化し、仕上プレスした球をプレス温度で排
出しうるように、温度をｔ６節するのが有利である。さ
らに前プレスした部分を仕上プレス温度直下の温度に予
熱し、これを同様子熱したプレス型へ挿入し、その除仕
上プレスをフロートダイによって行うのが有利なことが
明らかになった。
意外にも等方性黒鉛原料たとえば石炭２次ぎツチコーク
スを使用する場合、前プレスした部分の密度が１．０〜
１．４１ ／ ｃｒｎ、３の前記範囲にあればプレス工
程を、球核の表面型付が必要とならず、もっばら平滑な
プレス工具を使用できるように、形成しうろことが明ら
かになった。さらにこの黒鉛プレス粉末を使用する際、
プレス工程を異方性に１次元的に鋼のダイ中で実施する
場合にも十分等方性の要素が得られることが明らかにな
った。プレス工程のためのとくに簡単な温度プロフィル
は硬化可能の結合樹脂を使用する際に得られる。結合樹
脂の可塑性範囲の温度（約１００℃）はプレス圧力を、
プレス過程によって被覆粒子に生ずる損傷を避けるため
、西独特許第１９０９８７１号明細書による粒子被覆ま
たは西独特許第２３４８２８２号明細書による特殊なプ
レス材料を必要としない程度に低下するために十分であ
る。さらに平滑表面を有する銅ダイ中のプレスにより、
正確な球形を達成するためさもなければ常用の要素の枦
・械的後処理を必要としない利点が得られる。
スを使用する場合、前プレスした部分の密度が１．０〜
１．４１ ／ ｃｒｎ、３の前記範囲にあればプレス工
程を、球核の表面型付が必要とならず、もっばら平滑な
プレス工具を使用できるように、形成しうろことが明ら
かになった。さらにこの黒鉛プレス粉末を使用する際、
プレス工程を異方性に１次元的に鋼のダイ中で実施する
場合にも十分等方性の要素が得られることが明らかにな
った。プレス工程のためのとくに簡単な温度プロフィル
は硬化可能の結合樹脂を使用する際に得られる。結合樹
脂の可塑性範囲の温度（約１００℃）はプレス圧力を、
プレス過程によって被覆粒子に生ずる損傷を避けるため
、西独特許第１９０９８７１号明細書による粒子被覆ま
たは西独特許第２３４８２８２号明細書による特殊なプ
レス材料を必要としない程度に低下するために十分であ
る。さらに平滑表面を有する銅ダイ中のプレスにより、
正確な球形を達成するためさもなければ常用の要素の枦
・械的後処理を必要としない利点が得られる。
実施例：
次に本発明の方法を例により説明する。
等方性の黒鉛化した石炭２次ｆツチコークス粉末に４：
１〜６：１の比でフェノールホルムアルデヒド樹脂を添
加し、この樹脂には３〜１０ｉ＜ｉＮ／、９のへキサメ
チレンテトラミンを硬化剤として添加する。このように
製造したプレス粉末から高温（約１００°Ｇ）で生成形
体密度約１．２１１／ａｎ”の半殻を前プレスする。も
う１部のプレス粉末を被覆粒子と混合し、同様的１．２
１ ／ ｃ／ｒＬ３の生成形体密度（プレス粉末成分に
対し）を有する球核に前プレスする。
１〜６：１の比でフェノールホルムアルデヒド樹脂を添
加し、この樹脂には３〜１０ｉ＜ｉＮ／、９のへキサメ
チレンテトラミンを硬化剤として添加する。このように
製造したプレス粉末から高温（約１００°Ｇ）で生成形
体密度約１．２１１／ａｎ”の半殻を前プレスする。も
う１部のプレス粉末を被覆粒子と混合し、同様的１．２
１ ／ ｃ／ｒＬ３の生成形体密度（プレス粉末成分に
対し）を有する球核に前プレスする。
前プレス部分を約８０℃に予熱し、仕上プレスダイへ組
込み仕上プレスする。その際結合剤の硬化のため温度を
負荷のもとに１７０℃まで上昇する。仕上プレス後、要
素を公知法で炭化し、次に２０００℃までの温度で真空
焼鈍する。
込み仕上プレスする。その際結合剤の硬化のため温度を
負荷のもとに１７０℃まで上昇する。仕上プレス後、要
素を公知法で炭化し、次に２０００℃までの温度で真空
焼鈍する。
発明の効果：
このように製造した要素は常用法で製造した要素より平
均１０〜２０％高い破壊強度を有する。フロートダイを
使用する場合圧縮方向と平行および垂直の線膨張係数の
比として定義される要素の異方性は常用の準アイソスタ
チックプレス１でよって製造した要素のバンド幅内の約
１．２である。
均１０〜２０％高い破壊強度を有する。フロートダイを
使用する場合圧縮方向と平行および垂直の線膨張係数の
比として定義される要素の異方性は常用の準アイソスタ
チックプレス１でよって製造した要素のバンド幅内の約
１．２である。
プレス工程の間の粒子損傷を避けるための被覆粒子の被
覆はこの要素の場合必要がない。
覆はこの要素の場合必要がない。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、結合樹脂を含む黒鉛プレス粉末と被覆した燃料また
は吸収体粒子との混合物を球核にプレスし、同じ黒鉛プ
レス粉末からなる殻を圧着し、結合樹脂を炭化し、２０
００℃までの温度で真空焼鈍する、高温原子炉用の強度
の高いほぼ等方性の球状燃料または吸収体要素を製造す
る方法において、黒鉛プレス粉末としてほぼ等方性の黒
鉛化したコークス粒子と硬化可能の結合樹脂との混合物
を使用し、この黒鉛プレス粉末からまず２つのエリプソ
イド形半殻を順次に、平滑なエリプソイド形凹所を有す
る下側ダイおよびそれに適する平滑なエリプソイド形端
面を有する上側ダイからなる第１の円筒形鋼プレスダイ
中で８０〜 １２０℃の温度で前プレスし、次に黒鉛プレス粉末と被
覆粒子の混合物から同様平滑表面を有する第２の鋼プレ
スダイ中で半殻に適するエリプソイド形球核を同様８０
〜１２０℃の温度で前プレスし、その際前プレスした核
および前プレスした半殻中の黒鉛マトリックスの密度が
１．０〜１．４ｇ／ｃｍ＾３でなければならず、次に核
および２つの半殻を１つのエリプソイドに合体し、この
エリプソイドを公知法で半球形に形成した上側および下
側ダイを有する第３の鋼プレスダイ中で結合樹脂の可塑
性温度範囲内で最終寸法に仕上プレスし、抜取ることを
特徴とする高温原子炉用の等方性球状燃料または吸収体
要素を製造する方法。 ２、黒鉛化した石炭２次ピッチコークスを黒鉛プレス粉
末として使用し、前プレスした部分の密度が１．１〜１
．３ｇ／ｃｍ＾３である特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ３、最終寸法へ仕上プレスする工程で温度制御によって
結合樹脂をプレスダイ中で硬化させ、プレス成形体をプ
レス温度で抜取る特許請求の範囲第１項または第２項記
載の方法。 ４、前プレスした部分を仕上プレス温度直下の温度に予
熱し、予熱したプレス型へ挿入する特許請求の範囲第１
項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ５、仕上プレスをフロートダイによって実施する特許請
求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843435863 DE3435863A1 (de) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | Verfahren zur herstellung von isotropen kugelfoermigen brenn- oder absorberelementen fuer hochtemperaturreaktoren |
| DE3435863.3 | 1984-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6190087A true JPS6190087A (ja) | 1986-05-08 |
Family
ID=6246731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212781A Pending JPS6190087A (ja) | 1984-09-29 | 1985-09-27 | 高温原子炉用の等方性球状燃料または吸収要素を製造する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4668444A (ja) |
| JP (1) | JPS6190087A (ja) |
| DE (1) | DE3435863A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4963758A (en) * | 1988-10-17 | 1990-10-16 | General Atomics | Method of making compacts containing precise amounts of nuclear fuel |
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