JP2000502809A - 高燃焼度の原子炉燃料要素およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料要素の燃焼ポテンシャルを増大させるために、通常に濃縮された大量の燃料の加工用に設置された生産ライン（３〜９）で、濃縮度が許容値以上に高いペレットが製造される。この際、生産ラインの入口部の粉末ミキサー（Ｍ）において、毒物を添加した混合物の反応度が通常の濃縮度の毒物無添加の燃料混合物の反応度を越えない程度で、吸収性物質（Ｕ／Ｂ粉末）が燃料（Ｔ、Ｐ、Ｎ）に混合されることによって、上記の許容値以上の濃縮度が補償される。これにより得られる燃料要素は、従来のプラントにより大量に（したがって経済的に）製造可能である毒物添加ペレット（あるいは、毒物添加ペレットのみ）を多数備える。

Description

【発明の詳細な説明】 高燃焼度の原子炉燃料要素およびその製造方法 本発明は、高燃焼度の原子炉燃料要素、すなわち例えば５周期／又はそれ以上 の周期の寿命をもち、核分裂性物質の濃縮度が²³⁵Uで５％以上に相当する原子炉 燃料要素の製造方法に関する。本発明は、請求項１の前文に記載の事項を有する 製造方法に基づいている。 加圧水型原子炉では、規定の間隔（例えば毎年）毎に、濃縮した核物質の形態 での利用可能なエネルギー量を消費した燃料要素が、毒物を添加しない新規の燃 料要素と取り替えられる。この毒物無添加の燃料要素の製造工程は、図１に図示 された通りで、輸送容器T1，T2，… Tn に準備された濃縮核物質より発している 。これらの輸送容器は、ウラン化合物から酸化ウラン粉末を製造する変換プラン ト１より供給される。このウラン化合物のウランは、天然ウラン（主として、原 子炉での連鎖反応のために直接有効でないウラン同位元素²³⁸U）と、連鎖反応の ために重要なウラン同位元素²³⁵Uとを含んでいる。このとき、安全上の見地から²³⁵ Uの含有量、すなわち濃縮度は一般的に制限されており、いずれの場合にも最 大値（通常５％）を越えてはならない。 変換プラント１では、酸化物粉末は、例えば UF₆をH₂/H₂Oガス中で還元する こ とにより製造され、装填所２で輸送容器T1，T2，… Tn に詰め込まれる。このと き、輸送容器T1，T2，… Tn の体積は比較的小さく（例えばUO₂ 粉末100kg に対 してのみ）、すなわちいずれの場合も核分裂性物質の臨界量に満たない量が含ま れ、さらに中性子吸収性を有する材料から形成されたロッドＳ及び／又はコーテ ィングが備えられる。 製造プラントの第１の部分３には粉末貯蔵庫と粉末加工装置とが含まれている このうち図１には、例えば、攪拌装置を備えた大型の混合容器よりなる粉末ミキ サーＭのみが示されている。粉末ミキサーＭの中に取出された輸送容器T1，T2， … Tn の中味は入念に均一化され、得られた粉末混合物は粉末ミキサーＭの底部 より排出される。この粉末混合物は、例えば第１の部分３に備えられた粉末供給 管やその他の装置によって、製造プラントの第２の部分へ（例えば吸入／又は圧 縮空気による吹き出しにより）送られる。このとき、粉末混合物は、均一性、核 分裂性物質の濃縮度、および混合物の品質を制御するために、分析部４に常置の 検知器により検査される。この他、核分裂性物質に潤滑補助剤および圧縮補助剤 を加えて混合すること、及び／又は粉末を適正な粒状とする処置を行うことが必 要である。 製造プラントの第１の部分３に備えた各装置の処理容量は、高濃縮物質よりな る内容物量が臨界量に極めて接近しもはや安全に管理できなくなる程度の量まで の粉末を受け入れられるよう設定されている。従って、安全性の見地から、濃縮 度の最大値（例えば５％）が定められており、また、濃縮度の最大許容値におい ても核分裂性物質が臨界量に達することがなく、すなわち安全に管理できるよう に、製造装置の容量が設定されている。すなわち、例えば、粉末ミキサーＭの体 積ならびに臨界設定値は通常１〜４トンに設定されている。したがって、例えば²³⁵ Uの５％の最大許容値を持つ毒物無添加の粉末混合物からなる内容物でさえ、 臨界量には近づくことはない。 この粉末混合物は製造プラントの第２の部分においてさらに加工される。この うち、ペレットプレス５でグリーンペレットが製作され、これは焼結炉６で焼結 される。これらのペレットは、品質管理ステージ７において、最終形状に研削さ れ、寸法測定され、重量測定され、最後に装填所８において対応する金属製の被 覆管Ｈの中に密閉される。被覆管Ｈは通常ジルコニウム合金（例えばジルカロイ ）により形成される。組み立てステージ９において、このように内部にペレット を装填し、金属製のエンドピースを気密に溶接した被覆管、すなわち燃料棒（ f uel rods、ＦＲ）と、燃料要素を構成する他の構造部材Ｓ（例えば、上部端栓、 下部端栓、間隔保持部材ならびに案内管又は燃料ケース）とから、完成した燃料 要素（ fuel assembly、ＦＡ）が組立てられる。 上記の毒物無添加の燃料要素の他に“毒物添加燃料要素”が用いられ、加圧水 型原子炉の燃焼済み燃料要素のいくつかと交換される。これらの“毒物添加燃料 要素”は、濃縮された核分裂性物質の他に、可燃性中性子吸収体、すなわち、原 子炉内の滞留時間が増大するとともに熱中性子の吸収性能が低下する吸収性物質 を含んでいる。この“可燃性中性子毒物”は、核分裂によって濃縮物質から生じ た中性子の一部の働きを抑えるが、その吸収効果は運転サイクルの経過後には実 質上無視し得る残留吸収能へ低下する。これによって、原子炉に設定され最適化 された中性子束の値を実質上全運転サイクルに亘って保持し、これを越える新規 の燃料要素の反応度（過剰反応度）を補償することが可能となる。 加圧水型原子炉では、従来、毒物無添加の燃料要素と毒物添加燃料要素とが並 んで使用されている。沸騰水型原子炉では、核分裂性物質の燃焼度を同一にして 最適利用を図るために、各燃料要素の個々の燃料ロッドを異なった濃縮度とする のが通例である。この場合、炉心の全ての燃料要素には、通常、毒物無添加のペ レットと毒物添加燃料からなるペレットとが備えられる。これらのペレットは、 燃料要素の“反応部分”を形成し、さらに断熱上の理由や中性子束を空間的に限 定するために、天然ウランや使用済みウラン、あるいはその他の核分裂性でない 酸化物より構成された中性ペレットによってしばしば取り囲まれる。 毒物添加燃料要素の製造方法が、図２に模式的に示されている。この場合、相 当に高価な可燃性中性子毒物（通常、酸化ガドリニウムGd₂O₃ ）は、燃料要素の うちいくつかのペレットにのみ加えて混合される。この粉末混合物は製造プラン トの特別な部分において製造される。一方、変換プラント１、装填所２、および 第１の部分３の粉末ミキサーＭを備えた装置は、別のペレットの粉末混合物の製 造プラントに用いられ、ペレットプレス５、焼結炉６、品質管理ステージ７、装 填所８、および組み立てステージ９を備えた製造プラントの第２の部分は共通に 使用することができる。毒物添加ペレットの燃料粉末は、変換プラント１０より 発した輸送容器Ｖから供給ステーション１３で取出される。中性子毒物は、変換 プラント１０においてウラン化合物の変換の際に核分裂性物質に添加されるか、 あるいは変換により生じた酸化ウラン粉末に加えて混合される。毒物添加燃料粉 末は、均一化のために、通常先ず装填所１１において輸送容器Ｖに装填され、そ して混合物の均一化のために回転ミキサー１２へ供給される。 原理的にガドリニウムの代わりに他の可燃性中性子毒物を用いることも可能で ある。その点で特にホウ素の核特性がとりわけ興味を引く。勿論、ホウ素元素や ホウ素を含む化合物は酸化ウラン粉末に容易に添加することができない。なぜな らば、その場合気化し易いホウ素化合物が作られ、このホウ素化合物はペレット 中に保持することができず、焼結のために用いられる温度と還元性あるいは不活 性雰囲気においてはペレットから追い出されてしまうからである。従って、製造 したペレットをまず最初にホウ素で被覆することがすでに提案されている。この 被覆層は、プラズマ法による溶射、対応する蒸気相からの蒸着、スパッター、あ るいはその他の方法により形成される。米国特許第 3, 427, 222 号明細書にそ の一例が記載されている。この例では、固着した中間層及び／又は保護皮膜を形 成するために、及び／又は、核特性を変えられた別の吸収物質を導入して吸収特 性を改善するために、被覆層を複数の層によって構成することまできる。ドイツ 連邦共和国特許出願公開第 34 02 192 号明細書においては、UO₂ がニオブ（厚 さ３μｍ〜６μｍ）で被覆され、その上にZrB₂が蒸気相から化学蒸着されている 。 毒物添加燃料要素を製造するために、ホウ素を小さな吸収体の形で燃料要素に 装入することがすでに提案されている。この場合、原子炉の運転制御には必要と されず、従って燃料棒が装入されることのない燃料要素の案内管中に、例えば、 ホウ素ガラスを満たした細い鋼管が固有のホルダ（いわゆるホウ素ガラスマニホ ルダ）によって装入される。また、特に被覆（例えばモリブデンよりなる）で保 護されたホウ素含有微粒子（例えばZrB₂よりなる）を製造することがすでに提案 されている。また、図２の酸化ガドリニウム粉末に替えて、この種のモリブデン で保護された微粒子から成る粉末を酸化ウラン粉末に混入し、輸送容器Ｖに装填 することも原理的に可能である。 燃焼した燃料要素は未だ核分裂性のプルトニウムを含んでおり、この核分裂性 プルトニウムは核分裂性の²³⁵Uに替えて新規の燃料要素の核分裂性物質の濃縮用 として用いるために、相応の再処理設備において燃焼した核分裂性物質より分離 することができる。この種の混合酸化物（ MOX，すなわち酸化ウランと酸化プル トニウムの混合物）よりなる燃料要素の製造には、図２に示した製造プラントの 特別な部分の装置が用いられる。そのために、再処理設備から送られてきた酸化 プルトニウムを装入した輸送容器Ｐ（図３参照）と、天然ウラン（あるいは再処 理で得た濃縮ウラン）の酸化物と、所要の吸収性物質とが装填所１１において 輸送容器Ｖに装入され、回転ミキサー１２の中で均一化される。毒物添加燃料粉 末は、その後供給ステーション１３を通して製造プラントの第２の部分、すなわ ち図１および図２に示した構成要素５〜９へ供給される。 通常、各燃焼サイクル毎に燃料要素の約１／４が実際上燃焼し、新規の燃料要 素と交換する必要がある。燃料要素の標準的な寿命は従来凡そ４年である。この 場合、この使用時間は、核分裂性物質のエネルギー量（濃縮度）のみならず、被 覆管の材料特性によっても決定される。すなわち、生じる燃焼が弱い領域の燃料 要素は、例えば十分な耐食性の被覆管材料を使用できる場合、もっと長く使用す ることができる。一方、被覆管、構造材料あるいは燃料要素の構造は、使用時間 をより長期（例えば、６、７年）にできるように開発されている。これより、そ の都度燃料要素の約１／６〜１／７を交換すればよいこととなるので、原理的に は新規燃料要素の装荷および燃焼済み燃料要素の再処理において多大の節減が可 能となる。しかしながら、そのためには相応の高い濃縮度が前提であり、例えば²³⁵ Uを６〜８％とする必要がある。例えば図１の粉末ミキサーＭの体積をこのレ ベルに濃縮した核分裂性物質で満たされる値は、臨界量から十分隔たり安全に取 り扱うことのできる最大体積を超えることとなる。また、製造の貯蔵管理に今ま で用いられてきたペレットの数量や装荷する燃料棒の数量は、もはや適用するこ とができなくなる。これらの理由により、²³⁵Uにおいて４〜５％の決められた最 大値又はこれに相当するプルトニウム量以上に濃縮された核分裂性物質の使用は 一般に許可されていない。原子炉技術の進歩により生まれた節減力は、理論的に は可能であるにもかかわらず、このような実際的な見地より適用されていない。 高濃縮度の燃料は、例えば小容量で中性子吸収構造の防護容器内にのみ貯蔵さ れ、輸送される。燃料要素として、天然ウランでなくプルトニウムのみを使用し ハフニウム製の被覆管中に密閉することが既に提案されている。しかしながら、 追ってホウ素で被覆されるペレットは、前述の原子炉物理の関連から、今まで通 常の毒物添加燃料要素と見なされてきた。しかしながら、この方式においては、 燃焼度を増大するために今までの最大値以上に濃縮されていた燃料の使用が可能 とならなければならない。高濃縮度のペレットを工業規模で製造するためには、 特に安全な製造方法と特別な装置とが必要と思われる。従来隔離して製造された 毒物添加ペレットの場合のように、その特別な装置で製造された少量の特殊ペレ ットを、通常の簡単に製造された正規の濃縮度を持つ出来るだけ大量のペレット とともに使用することが考慮されている。しかしながら、少量のために特別な製 造を行うことは有意義ではない。 濃縮度に対する別の制限は、完成した燃料要素が（例えば供給用貯蔵庫内や輸 送の際に）期せずして大量の水（例えば火災の際の消火用水）に近接した時にも 絶対に臨界状態に達しないようにしなければならないという要求より生じる。し たがって、通常の16×16型／又は18×18型の燃料要素においては 4.4％以上の濃 縮度は許容されない（17×17型ではこの限界値は若干高い）。より多量の吸収材 を燃料要素の構造内に組み込むこととすれば、安全性はさらに保証されることと なる。しかしながら、このようにすれば、構成あるいは燃料要素の構造材料の基 本的な変更が必要となるか、あるいは、吸収性物質を含んだ特別なペレットの使 用が必要となる。現時点では、いずれの方策についても、速やかにかつ経済的に 実現できる計画案はない。むしろ、今まで使用していた燃焼能力を改善して利用 することによって、濃縮度の限界値を超えることなく燃料要素の使用時間を延長 させることが試みられている。 同様に、必要な安全性を考慮することによって、高濃縮度の核分裂性物質を安 全に装荷することができ、かつ、対応して製造方法と安全規則が変更できる燃料 要素を造り出すことが可能であるようにしたい。 したがって、本発明の課題は、従来の技術に対して時間やコストのかかるよう な変更を行うことなく、高濃縮度の核分裂性物質を備えた燃料要素の製造方法を 提供し、さらにそれに対応する燃料要素を提示することにある。 本発明は、安全性を確保する上で技術的に重要な因子は分裂性核物質の濃縮度 ではなく、そのものの反応度および完成した燃料要素の反応度であるとの見地か ら出発している。安全性を確保するために核分裂性物質の全体の濃縮度より出発 する代わりに、この濃縮度から、場合によって既に添加されている可燃性中性子 毒物により補償された部分を差し引くことは物理的に意味がある。すなわち、そ れぞれ使用された粉末、これにより製作されたペレット、及び燃料要素の各反応 度に合わせられる。毒物無添加の粉末混合物の加工のために反応度および濃縮度 は同一の値であり、従来より安全と見なされている取り扱いのために、図１のプ ラントは、濃縮度が最大値、例えば５％を超えない核分裂性物質のみしか使用す ることができない。しかしながら、本発明によれば、図１の装置において、同一 の安全度でもって、核分裂性物質の濃縮度が上記の最大値以上である粉末混合物 が加工される。この粉末混合物は、毒物添加粉末混合物の反応度が、濃縮度が上 記最大値以上ではない毒物無添加の粉末混合物の反応度と一致するような量の吸 収性物質を含んでいる。その場合、相応するペレットは、高い濃縮度（“燃焼ポ テンシャル”）を有するにもかかわらず、必要な低い反応度を有している。例え ば60〜70 MWd／kg(U)のごとく高い燃焼度の燃料要素の製造のために、新規の燃 料要素の一部だけでなく、加圧水型原子炉の全ての燃料要素が、濃縮度が４〜５ ％の値を超える（例えば６〜８％の）毒物添加のペレットを備えると好適である また、沸騰水型原子炉の場合にも、燃料要素のすべてのペレットを相応して高度 に濃縮し、毒物を添加すると好適である。この措置によって、今まで毒物無添加 のペレットのみに使用されていた高い製造能力がフルに稼動される。この種の毒 物添加燃料要素の貯蔵は、安全上重要な観点から、従来の燃料要素に比べて何ら 変わることがない。 以上より、請求項１に記載の特徴事項を持つ製造方法が生まれ、また請求項１ ２に記載の特徴事項を持つ燃料要素が生まれる。 図３は、本発明の方法の実施例に用いられた工程のステップと装置とを模式的 に示す。 図において、輸送容器Ｔ，Ｐ，Ｎは、変換プラント／又は再処理プラントから 供給され、濃縮核分裂性物質、プルトニウム含有粉末、ならびに天然ウランの粉 末が装入されているか、あるいは他の方法で濃縮核分裂性物質が準備されている 同様に、被覆管Ｈ、及び燃料要素の製造に必要な他の構造部材が用意されている さらに、例えば酸化ガドリニウムを用いて従来の技術で形成された吸収材が貯蔵 施設より発している。 粉末ミキサーＭにおいて粉末混合物が造られることによって、ペレットプレス により加工するための燃料粉末が製造される。粉末混合物は、一方では濃縮度の 最大値以上の濃縮度を持つ核分裂性物質を含み、他方ではその反応度が、最大値 に濃縮された毒物無添加の核分裂性物質の反応度と同等である反応度を高々有す るような量の吸収性物質を含んでいる。 当然のことながら、濃縮核分裂性物質を、図３に対応して、酸化プルトニウム 天然（あるいは使用済み）酸化ウランおよび濃縮酸化ウランの混合物とすること ができる。また同様に、使用済み酸化ウランと酸化プルトニウムのみ、濃縮酸化 ウランのみ、あるいはその他の有用な核分裂性物質を使用することもできる。こ の高度に濃縮された核分裂性物質のこの貯蔵は、この物質を、容器体積が粉末ミ キサーＭの容量のほんの一部分となる程度の多数の個別の容器に充填すれば、特 に問題無く管理することができる。これらの容器は、特に吸収性物質を含む材料 で構成されるか、及び／又は吸収性の補助部材を有することができる。粉末ミキ サーにおいて、吸収性物質は多数のその容器の中味と均一に混合される。吸収性 物質は通常の方法で酸化ガドリニウムとして提供される。この酸化ガドリニウム は、公知のように直接に、あるいは追加して粒状化処理や所望の粒子の大きさの 調節を行ったのち、核分裂性物質の粉末と混合され、ペレットへ圧縮され、焼結 される。実験室規模の試験によって、モリブデンで被覆され酸化ウランの粉末と 混合されたZrB₂粒子からなる粉末に関して、混合、圧縮、焼結の際に、特に優れ た挙動が確認されている。ホウ素の吸収特性は、濃縮度が高く長い使用時間の間 敷設される燃料要素の吸収性物質に対する要求に特に応じる。また同様に、ガド リニウム、エルビウム、ユーロビウム、サマリウム等の希土類のホウ化物や、ハ フニウムも適している。また、金属（例えばハフニウムやタンタル）を含む吸収 性物質の粉末も適していると思われる。中性子を吸収する１つの化学元素のみで なく、複数の元素、特に２つの元素を用いると好適である。例えばGdB₂，GdB₄ GdB₆のごとき“二重吸収体”を用いれば、核分裂性のプルトニウムを多量に含む MOX燃料要素の製造が可能となる。それによって、新規の燃料物質や新規の燃料 要素の貯蔵特性のみならず、原子炉内における燃料要素の特性にも良い影響を及 ぼすこととなる。 被覆管と構造部材については、標準の寸法および標準の材料が使用される。な お、通常では原子炉材料に対してはハフニウムの含有量が極めて小さいことが規 定されているが、この場合ハフニウムの含有量は２％までであればよい。例えば ジルコニウムスポンジ（原子炉技術に用いられる合金用として最も一般的なベー ス金属）からハフニウムを取り除いて純化するためにはコストのかかる方法を用 いる必要があるので、本方式とすれば、さらにコストが節約される。 60 MWd／kgで燃焼した後の²³⁵Uの濃縮度が約５％である燃料要素（あるい は、 さらに高度に燃焼された同様の濃縮度の燃料要素）を原子炉内で使用した後再処 理する計画の場合、ホウ素の毒物添加によって再処理の際に課題が生じるが、ガ ドリニウムの毒物添加によってこの課題は回避される。とはいえ、このように基 本的に考えて、高度に燃焼された燃料要素の再処理はもはや引き合わないものと 思われる。従って、特にホウ素の毒物添加は、原子炉での使用の後直ちに廃棄さ れべき燃料要素に適している。 燃料要素の長期間使用を可能にするために、燃料要素が、燃料棒を間隔保持格 子で機械的理由から支持しなければならない面と、中間面とに格子を有すると好 適である。この中間格子は、冷却材を混合して高濃縮度の燃料棒の冷却を良好に 保持するために、混合装置により備えられる。同様に、被覆管が、欧州特許第 0 301 295 号明細書に記載されているように、特に耐食性を有し、例えばジルコニ ウム合金製の機械的に安定なパイプよりなり、冷却材に曝される外面が耐食性材 料よりなる薄い皮膜を備えていれば、好適である。このようにすることにより、 燃料要素を、エネルギー容量や核分裂性物質の濃縮度に関してのみならず、その 他の化学的、物理的条件に関しても、長い使用時間に適合させることができる。 燃料要素の燃焼ポテンシャルを増大させるためには、通常の濃縮燃料物質を多 量に加工するために敷設されている生産ライン（３〜９）において、許容値を超 えた濃縮度を有するペレットを製造すればよい。なお、この許容値を超えた濃縮 度は、生産ラインの入口にある粉末ミキサーＭにおいて燃料物質（Ｔ，Ｐ，Ｎ） に、毒物添加混合物の反応度が通常の濃縮度の毒物無添加の燃料物質混合物の反 応度を超えない程度に吸収性物質（Ｕ／Ｂ粉末）を混合することによって補償さ れる、。 これらの燃料要素は、従来のプラントで大量に（したがって経済的に）製造さ れるこの毒物添加ペレット（あるいは、場合によっては上記の中性ペレットの他 に、その毒物添加ペレットのみ）を多数含んでいる。この種の燃料要素の製造の ために、濃縮された核分裂性物質と吸収製物質とをプレスして毒物添加ペレット とする。また必要に応じて、実質的に核分裂しない非濃縮材料（例えば天然ウラ ンあるいは使用済みウラン）から成る中性ペレットが製造される。これらのペレ ットは柱状に配される。この柱は専ら毒物添加ペレットにより構成されるが、場 合によっては中性ペレットを加えて構成され、金属製の被覆管内に密封される。 このようにして燃料棒が構成され、この燃料棒は構造部材（場合によっては、制 御棒案内管や水を充填した棒を含む。しかしながら、毒物を添加しない燃料棒は 除外される）と組み合わせて燃料要素を構成する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｃ 21/02 Ｇ２１Ｃ 21/02 Ｎ 3/06 Ｎ (72)発明者 マインル、ルードルフ ドイツ連邦共和国 デー―91325 アデル スドルフ リングシュトラーセ 11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）濃縮された核分裂性物質（Ｔ，Ｐ）、吸収性物質（Ｕ／Ｂ粉末）、燃料 棒用の金属製被覆管、ならびに燃料要素の構造部材（Ｓ）が準備され、 ｂ）製造プラントの、少なくとも粉末ミキサー（Ｍ）を含む部分（３）の装置 において、濃縮核分裂性物質を含む粉末混合物が製造され、その際、その装置 （３）の容量、より厳密には少なくとも粉末ミキサー（Ｍ）の体積が、最大値以 下の濃縮度の毒物無添加の核分裂性物質の場合にのみ安全に取り扱うことのでき る体積に設定され、 ｃ）製造プラントの第２の部分において、濃縮された核分裂性物質と吸収性物 質とよりなる燃料粉末がペレットに圧縮されて焼結され、さらに焼結したペレッ トと被覆管と構造部材とから燃料要素が製造され、その際、第２の部分の装置 （４，５，６，７，８，９）の容量が、最大値以下の濃縮度の毒物無添加の核分 裂性物質が安全に取り扱いできる最大体積を超えないように設定される軽水炉用 の燃料要素（ＦＡ）の製造方法において、 粉末ミキサー（Ｍ）において、吸収性物質（Ｕ／Ｂ粉末）により毒物添加され た粉末が作られ、この毒物添加粉末が燃料粉末としてペレットの少なくとも一部 に使用し、その際、粉末ミキサー（Ｍ）内の毒物添加粉末は、核分裂性物質の濃 縮度の最大値以上の濃縮度と、この粉末混合物の反応度が最大値まで濃縮された 同一体積の毒物無添加の核分裂性物質の反応度と高々同一となるような量の吸収 性物質とを有することを特徴とする燃料要素の製造方法。 ２．濃縮された核分裂性物質が粉末ミキサーの容量の一部に相当する体積を有す る個別の容器に準備され、粉末ミキサーにおいて吸収性物質の粉末が複数のこれ らの容器の中味と混合されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．濃縮された核分裂性物質が酸化ウラン及び／又は酸化プルトニウムを含むこ とを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 ４．吸収性物質がガドリニウムを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ かに記裁の方法。 ５．吸収性物質がホウ素あるいはホウ素化合物を含むことを特徴とする請求項１ 乃至４のいずれかに記載の方法。 ６．ホウ素が希土類の一つを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。 ７．毒物添加粉末を製造するために、保護皮膜を備えたホウ素含有粒子を有する 粉末が濃縮された核分裂性物質から成る粉末に混合されるにことを特徴とする請 求項１乃至６のいずれかに記載の方法。 ８．燃料要素（ＦＡ）のすべての燃料棒（ＦＲ）のペレット、好ましくはすべて の燃料棒のすべてのペレットが、最大値以上の濃縮度を持つ吸収性物質による毒 物添加された粉末から製造されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに 記載の方法。 ９．原子炉用純度のジルコニウム内のハフニウム含有量の許容限界値以上のハフ ニウム含有量を有する被覆管が使用されることを特徴とする請求項１乃至８のい ずれかに記載の方法。 １０．濃縮された核分裂性物質の濃縮度が、²³⁵ Ｕにおいて５重量％以上、好ま しくは６重量％以上であるか、あるいは核分裂性プルトニウムにおいてそれに相 当する値であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。 １１．濃縮された核分裂性物質と吸収性物質が毒物添加ペレットへ圧縮して焼結 され、また必要に応じて天然ウランあるいは使用済みウランが焼結した毒物無添 加の中性ペレットへ加工され、専ら毒物添加ペレットから、また必要に応じて中 性ペレットからペレット柱が構成されて、金属製の被覆管の中に密封され、燃料 要素が構造部剤とこのペレット柱を充填した金属製被覆管とから組み立てられる 燃料要素の製造方法。 １２．核分裂性物質のペレットを有する燃料棒（ＦＲ）を備え，核分裂性物質の 濃縮度が、毒物無添加の濃縮核分裂性物質の安全な加工に許容される最大値以上 であり、ペレットの反応度が、吸収性物質の添加により、最大値まで濃縮された 毒物無添加の核分裂性物質よりなる毒物無添加のペレットの反応度以下に低下し ていることを特徴とする燃料要素（ＦＡ）。 １３．すべての燃料棒のペレット、好ましくはすべての燃料棒のすべての濃縮さ れたペレットが、核分裂性物質を含むことを特徴とする請求項１２記載の燃料要 素。 １４．燃料要素のすべての燃料棒が、核分裂性物質を含むペレットのみを含み、 必要に応じて非濃縮物質よりなるペレットを含むことを特徴とする請求項１２記 載の燃料要素。