JP2003004883A - 核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
核燃料ペレットの製造方法Info
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- JP2003004883A JP2003004883A JP2001192470A JP2001192470A JP2003004883A JP 2003004883 A JP2003004883 A JP 2003004883A JP 2001192470 A JP2001192470 A JP 2001192470A JP 2001192470 A JP2001192470 A JP 2001192470A JP 2003004883 A JP2003004883 A JP 2003004883A
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造設備の簡素化、核燃料物質滞留量の低
減、核燃料物質搬送の効率化、並びに運転員の削減を図
り、それにより製造加工コストを低減化する。 【解決手段】 Ｐｕ−Ｕを溶液段階でＰｕ富化度調整す
る工程、Ｐｕ富化度調整したＰｕ−Ｕ混合溶液をマイク
ロ波照射にて加熱・脱硝しＭＯＸ原料粉末化する工程、
そのＭＯＸ原料粉末１０を気流搬送し添加剤を混合する
ことなく前記ＭＯＸ原料粉末のみを成型機に供給し圧縮
成型して直接ペッレットに成型する工程、その成型品ペ
レットを焼結する工程を具備していることを特徴とする
核燃料ペレットの製造方法である。焼結ペレットは、研
削及び検査の工程を経て、製品ペレット１２となる。
減、核燃料物質搬送の効率化、並びに運転員の削減を図
り、それにより製造加工コストを低減化する。 【解決手段】 Ｐｕ−Ｕを溶液段階でＰｕ富化度調整す
る工程、Ｐｕ富化度調整したＰｕ−Ｕ混合溶液をマイク
ロ波照射にて加熱・脱硝しＭＯＸ原料粉末化する工程、
そのＭＯＸ原料粉末１０を気流搬送し添加剤を混合する
ことなく前記ＭＯＸ原料粉末のみを成型機に供給し圧縮
成型して直接ペッレットに成型する工程、その成型品ペ
レットを焼結する工程を具備していることを特徴とする
核燃料ペレットの製造方法である。焼結ペレットは、研
削及び検査の工程を経て、製品ペレット１２となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＸ燃料の製造
プロセスに関し、更に詳しく述べると、Ｐｕ−Ｕを溶液
段階において燃料仕様に合致したＰｕ富化度調整を行
い、流動性の良好なＭＯＸ原料粉末化して添加剤無しに
成型し焼結することにより、製造プロセスの合理化を図
った核燃料ペレットの製造方法に関するものである。こ
の技術は、軽水炉、新型転換炉、高速増殖炉、あるいは
高速炉などの核燃料製造プロセスに利用できる。
プロセスに関し、更に詳しく述べると、Ｐｕ−Ｕを溶液
段階において燃料仕様に合致したＰｕ富化度調整を行
い、流動性の良好なＭＯＸ原料粉末化して添加剤無しに
成型し焼結することにより、製造プロセスの合理化を図
った核燃料ペレットの製造方法に関するものである。こ
の技術は、軽水炉、新型転換炉、高速増殖炉、あるいは
高速炉などの核燃料製造プロセスに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】現在行われている一般的なＭＯＸ燃料の
製造プロセスは、ＭＯＸ粉末とＵＯ2粉末と乾式回収粉
末の３種類の粉末を秤量混合し、バインダなどの添加剤
を加え造粒してペレットに成型し、添加剤を除去するた
めの予備焼結・脱ガス処理を行い焼結し、研削した後、
検査するものであり、非常に多くの工程から構成されて
いる。
製造プロセスは、ＭＯＸ粉末とＵＯ2粉末と乾式回収粉
末の３種類の粉末を秤量混合し、バインダなどの添加剤
を加え造粒してペレットに成型し、添加剤を除去するた
めの予備焼結・脱ガス処理を行い焼結し、研削した後、
検査するものであり、非常に多くの工程から構成されて
いる。
【０００３】従来、ＭＯＸ燃料ペレットの製造工程で用
いる設備は、全てグローブボックス内に収容され、設備
の保守や調整はグローブを用いて行わなければならない
ために、作業性や設備の構成などに様々な制約を受け
る。このような製造工程は、臨界制限量を緩和させると
共に大量生産を行うために、全工程乾式化を基本として
いる。
いる設備は、全てグローブボックス内に収容され、設備
の保守や調整はグローブを用いて行わなければならない
ために、作業性や設備の構成などに様々な制約を受け
る。このような製造工程は、臨界制限量を緩和させると
共に大量生産を行うために、全工程乾式化を基本として
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＭＯＸ燃料ペレ
ットの製造プロセスは、粉末取り扱い工程が多いことに
よる設備内核物質滞留量の増大、工程数が多いことによ
るメンテナンス頻度あるいは運転員の被曝の増大などの
問題に加え、原料粉末が３種類であることにより焼結挙
動に影響を与える因子が多くなるという問題があった。
そのため、特に転換工程でのＰｕ−Ｕ富化度調整とＭＯ
Ｘ施設でのペレット成型などの工程数を減少できる新規
プロセスの開発が求められている。
ットの製造プロセスは、粉末取り扱い工程が多いことに
よる設備内核物質滞留量の増大、工程数が多いことによ
るメンテナンス頻度あるいは運転員の被曝の増大などの
問題に加え、原料粉末が３種類であることにより焼結挙
動に影響を与える因子が多くなるという問題があった。
そのため、特に転換工程でのＰｕ−Ｕ富化度調整とＭＯ
Ｘ施設でのペレット成型などの工程数を減少できる新規
プロセスの開発が求められている。
【０００５】本発明の目的は、製造設備の簡素化、核燃
料物質滞留量の低減、核燃料物質搬送の効率化、並びに
運転員の削減を図ることができ、それにより製造加工コ
ストを低減化できる核燃料ペレットの製造方法を提供す
ることである。
料物質滞留量の低減、核燃料物質搬送の効率化、並びに
運転員の削減を図ることができ、それにより製造加工コ
ストを低減化できる核燃料ペレットの製造方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｐｕ−Ｕを溶
液段階でＰｕ富化度調整する工程、Ｐｕ富化度調整した
Ｐｕ−Ｕ混合溶液をマイクロ波照射にて加熱・脱硝しＭ
ＯＸ原料粉末化する工程、そのＭＯＸ原料粉末を気流搬
送し添加剤を混合することなく前記ＭＯＸ原料粉末のみ
を成型機に供給し圧縮成型して直接ペレットに成型する
工程、その成型品ペレットを焼結する工程を具備してい
ることを特徴とする核燃料ペレットの製造方法である。
液段階でＰｕ富化度調整する工程、Ｐｕ富化度調整した
Ｐｕ−Ｕ混合溶液をマイクロ波照射にて加熱・脱硝しＭ
ＯＸ原料粉末化する工程、そのＭＯＸ原料粉末を気流搬
送し添加剤を混合することなく前記ＭＯＸ原料粉末のみ
を成型機に供給し圧縮成型して直接ペレットに成型する
工程、その成型品ペレットを焼結する工程を具備してい
ることを特徴とする核燃料ペレットの製造方法である。
【０００７】添加剤を混合することなくＭＯＸ原料粉末
のみで精密に圧縮成形可能とするために、ペレット成型
工程においては、成型機のダイス内側に予め潤滑剤を付
着させておいて、ダイス中に充填したＭＯＸ原料粉末を
圧縮成型するのが好ましい。
のみで精密に圧縮成形可能とするために、ペレット成型
工程においては、成型機のダイス内側に予め潤滑剤を付
着させておいて、ダイス中に充填したＭＯＸ原料粉末を
圧縮成型するのが好ましい。
【０００８】製造途中で生じた粉末は、気流搬送により
再処理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルする
ことができる。また製造途中で生じた不良品も、細かく
粉砕して粉末化することにより、気流搬送によって再処
理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルすること
ができる。
再処理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルする
ことができる。また製造途中で生じた不良品も、細かく
粉砕して粉末化することにより、気流搬送によって再処
理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルすること
ができる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係る核燃料ペレットの製造方
法の一実施例を示す工程説明図である。まずＰｕ−Ｕを
溶液段階でＰｕ富化度を調整する。具体的には、硝酸プ
ルトニウム溶液と硝酸ウラニル溶液を真空併用エアリフ
ト設備を用いて任意のＰｕ富化度に混合する。また、溶
液移送ラインに高精度定量槽を設置して溶液混合の精度
を向上させる。
法の一実施例を示す工程説明図である。まずＰｕ−Ｕを
溶液段階でＰｕ富化度を調整する。具体的には、硝酸プ
ルトニウム溶液と硝酸ウラニル溶液を真空併用エアリフ
ト設備を用いて任意のＰｕ富化度に混合する。また、溶
液移送ラインに高精度定量槽を設置して溶液混合の精度
を向上させる。
【００１０】次いで、Ｐｕ富化度調整したＰｕ−Ｕ混合
溶液をマイクロ波照射にて加熱・脱硝する。これによっ
て流動性の良好なＭＯＸ原料粉末１０が得られる。この
ＭＯＸ原料粉末１０は、次の成型工程へ気流搬送する。
そこで粉末流動性を向上させるために、加熱温度や加熱
時間などの最適化を図り、加熱・脱硝後の粉末特性が変
化しないように解砕条件の最適化を図っている。例え
ば、加熱温度を、従来技術よりも高めに設定して、粉末
同士が軽い力で結合しているような状態とする。
溶液をマイクロ波照射にて加熱・脱硝する。これによっ
て流動性の良好なＭＯＸ原料粉末１０が得られる。この
ＭＯＸ原料粉末１０は、次の成型工程へ気流搬送する。
そこで粉末流動性を向上させるために、加熱温度や加熱
時間などの最適化を図り、加熱・脱硝後の粉末特性が変
化しないように解砕条件の最適化を図っている。例え
ば、加熱温度を、従来技術よりも高めに設定して、粉末
同士が軽い力で結合しているような状態とする。
【００１１】ＭＯＸ原料粉末１０の気流搬送は、輸送中
に破砕されず、配管内に粉末滞留を起こさないような粉
末搬送設備を用いる。例えば、渦流方式、吸引方式、プ
ラグ方式などからＭＯＸ原料粉末の性状に適したものを
用いる。
に破砕されず、配管内に粉末滞留を起こさないような粉
末搬送設備を用いる。例えば、渦流方式、吸引方式、プ
ラグ方式などからＭＯＸ原料粉末の性状に適したものを
用いる。
【００１２】そして、バインダなどの添加剤を混合する
ことなく、前記ＭＯＸ原料粉末１０のみを成型機に供給
し無造粒で圧縮成型して直接ペッレットに成型する。そ
のため、ペレットに圧縮成型する工程において、成型機
のダイス内側に予め潤滑剤を付着させておいて、ダイス
中に充填したＭＯＸ原料粉末を上下のパンチで圧縮成型
するのが好ましい。例えば、下パンチに細径の穴を形成
し、その穴を通して潤滑剤をダイス壁面に塗布する機構
を成型機に組み込み、ＭＯＸ原料粉末をダイス中に充填
する度毎に、あるいは所定回数の成型動作毎に、ダイス
壁面に潤滑剤を塗布する方式とする。潤滑剤としては、
湿式系の材料を用いるのが好ましいが、乾式系の潤滑剤
を用いてダイス壁面に付着させる方式も可能である。そ
の他、ダイス内面に潤滑性の良好な材料のコーティング
層を形成する方法も可能である。
ことなく、前記ＭＯＸ原料粉末１０のみを成型機に供給
し無造粒で圧縮成型して直接ペッレットに成型する。そ
のため、ペレットに圧縮成型する工程において、成型機
のダイス内側に予め潤滑剤を付着させておいて、ダイス
中に充填したＭＯＸ原料粉末を上下のパンチで圧縮成型
するのが好ましい。例えば、下パンチに細径の穴を形成
し、その穴を通して潤滑剤をダイス壁面に塗布する機構
を成型機に組み込み、ＭＯＸ原料粉末をダイス中に充填
する度毎に、あるいは所定回数の成型動作毎に、ダイス
壁面に潤滑剤を塗布する方式とする。潤滑剤としては、
湿式系の材料を用いるのが好ましいが、乾式系の潤滑剤
を用いてダイス壁面に付着させる方式も可能である。そ
の他、ダイス内面に潤滑性の良好な材料のコーティング
層を形成する方法も可能である。
【００１３】成型したペレットは所定の温度で焼結す
る。ここではＭＯＸ原料粉末にバインダなどの添加剤が
含まれていないために、予備焼結・脱ガス処理などは不
要である。
る。ここではＭＯＸ原料粉末にバインダなどの添加剤が
含まれていないために、予備焼結・脱ガス処理などは不
要である。
【００１４】焼結したペレットは外周面を研削し、密度
・外観（寸法）の検査を行い、更にペレット官庁検査を
受けて製品ペレットとなる。焼結したペレットの寸法・
密度検査、外周研削及び外観検査は、多機能複合化設備
により一括して処理できるようにするのがよい。
・外観（寸法）の検査を行い、更にペレット官庁検査を
受けて製品ペレットとなる。焼結したペレットの寸法・
密度検査、外周研削及び外観検査は、多機能複合化設備
により一括して処理できるようにするのがよい。
【００１５】既存の設備は、外径密度選別後に径大品の
外周研削を行い、最後に外観検査を行う流れで処理する
方式である。バリや突起のあるペレットを識別する装置
（リングゲージ）が外径密度選別及び外周研削装置の入
口部に設置されていたが、欠けペレットや短尺ペレット
なども装置内に供給されていたため、装置のハンドリン
グエラーを引き起こしていた。本実施例では、工程の最
初に簡易識別装置を新たに設置して欠けペレットや短尺
ペレットを除去すると共に、研削装置によるペレットの
全数研削を行うことでバリや突起を除去し、その後、外
径密度選別及び外観検査処理を実施する方式としてい
る。このような構成にすると、外径密度選別装置の入口
部のリングゲージが不要になるし、ペレットのハンドリ
ングエラーを防ぐことが可能となる。
外周研削を行い、最後に外観検査を行う流れで処理する
方式である。バリや突起のあるペレットを識別する装置
（リングゲージ）が外径密度選別及び外周研削装置の入
口部に設置されていたが、欠けペレットや短尺ペレット
なども装置内に供給されていたため、装置のハンドリン
グエラーを引き起こしていた。本実施例では、工程の最
初に簡易識別装置を新たに設置して欠けペレットや短尺
ペレットを除去すると共に、研削装置によるペレットの
全数研削を行うことでバリや突起を除去し、その後、外
径密度選別及び外観検査処理を実施する方式としてい
る。このような構成にすると、外径密度選別装置の入口
部のリングゲージが不要になるし、ペレットのハンドリ
ングエラーを防ぐことが可能となる。
【００１６】更に、製造途中で生じた粉末、もしくは製
造途中で生じた不良品を粉砕した粉末は、気流搬送によ
り再処理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルす
る。焼結ペレットの不良品は、例えばジェットミル装置
によって、より微細な粉末に粉砕する。なお、ＭＯＸ原
料粉末中に添加剤などが含まれていないために、粉末の
リサイクルは容易となる。
造途中で生じた不良品を粉砕した粉末は、気流搬送によ
り再処理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルす
る。焼結ペレットの不良品は、例えばジェットミル装置
によって、より微細な粉末に粉砕する。なお、ＭＯＸ原
料粉末中に添加剤などが含まれていないために、粉末の
リサイクルは容易となる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上記のように、溶液段階でＰｕ
富化度調整し、マイクロ波照射にて加熱・脱硝してＭＯ
Ｘ原料粉末化し、気流搬送し、添加剤を混合することな
く圧縮成型して直接ペッレットに成型し焼結する方法で
あるので、製造設備の簡素化、核燃料物質滞留量の低
減、核燃料物質搬送の効率化、メンテナンスの軽減化、
並びに運転員の削減などを図ることができ、それにより
製造加工コストを低減化できる。また、粉体を気流搬送
するために、ＭＯＸ粉末の搬送経路及びＭＯＸ粉末の保
管スペースの削減を図ることができる。
富化度調整し、マイクロ波照射にて加熱・脱硝してＭＯ
Ｘ原料粉末化し、気流搬送し、添加剤を混合することな
く圧縮成型して直接ペッレットに成型し焼結する方法で
あるので、製造設備の簡素化、核燃料物質滞留量の低
減、核燃料物質搬送の効率化、メンテナンスの軽減化、
並びに運転員の削減などを図ることができ、それにより
製造加工コストを低減化できる。また、粉体を気流搬送
するために、ＭＯＸ粉末の搬送経路及びＭＯＸ粉末の保
管スペースの削減を図ることができる。
【図１】本発明に係る核燃料ペレットの製造方法の一実
施例を示す工程説明図。
施例を示す工程説明図。
１０ ＭＯＸ原料粉末
１２ 製品ペレット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大代 操
茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 核
燃料サイクル開発機構東海事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｐｕ−Ｕを溶液段階でＰｕ富化度調整す
る工程、Ｐｕ富化度調整したＰｕ−Ｕ混合溶液をマイク
ロ波照射にて加熱・脱硝しＭＯＸ原料粉末化する工程、
そのＭＯＸ原料粉末を気流搬送し添加剤を混合すること
なく前記ＭＯＸ原料粉末のみを成型機に供給し圧縮成型
して直接ペッレットに成型する工程、その成型品ペレッ
トを焼結する工程を具備していることを特徴とする核燃
料ペレットの製造方法。 - 【請求項２】 ペレットに圧縮成型する工程において、
成型機のダイス内側に潤滑剤を付着させ、充填したＭＯ
Ｘ原料粉末を成型する請求項１記載の核燃料ペレットの
製造方法。 - 【請求項３】 製造途中で生じた粉末、もしくは製造途
中で生じた不良品を粉砕した粉末を、気流搬送により再
処理工程へ戻して再溶解させることでリサイクルする請
求項１又は２記載の核燃料ペレットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192470A JP2003004883A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192470A JP2003004883A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004883A true JP2003004883A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19030915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001192470A Pending JP2003004883A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003004883A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101439A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | National Institutes Of Natural Sciences | 固体放射線源体 |
| JP2010190718A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 転動造粒による高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190719A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190720A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 混練造粒による高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190717A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 高速増殖炉サイクルにおける高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2012166983A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Mitsubishi Materials Corp | 核燃料ペレット製造用粒子の製造方法 |
| WO2012137649A1 (ja) * | 2011-04-01 | 2012-10-11 | 住友化学株式会社 | ハニカム構造体用の外形検査装置及びハニカム構造体の製造方法 |
| JP2015094754A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 株式会社東芝 | 中間生成物貯蔵方法および中間生成物製造装置 |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001192470A patent/JP2003004883A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007101439A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | National Institutes Of Natural Sciences | 固体放射線源体 |
| JP2010190718A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 転動造粒による高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190719A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190720A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 混練造粒による高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2010190717A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Japan Atomic Energy Agency | 高速増殖炉サイクルにおける高速増殖炉用核燃料ペレットの製造方法 |
| JP2012166983A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Mitsubishi Materials Corp | 核燃料ペレット製造用粒子の製造方法 |
| WO2012137649A1 (ja) * | 2011-04-01 | 2012-10-11 | 住友化学株式会社 | ハニカム構造体用の外形検査装置及びハニカム構造体の製造方法 |
| JP2015094754A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 株式会社東芝 | 中間生成物貯蔵方法および中間生成物製造装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |