JP2006145363A - 高温ガス炉用燃料粒子の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温ガス炉燃料の中の被覆燃料粒子の製造装置で、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を製造可能な製造装置を得る。
【解決手段】 二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、ガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、ガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、固体核分裂生成物の保持機能と強度部材機能とを有する第３被覆層と、ガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、第３被覆層の形成時に流動床反応装置内に供給される第３被覆ガスを発生させる蒸発ガス発生槽の温度を調整する槽温度調整手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高温ガス炉に用いる燃料コンパクトを製造するために、燃料粒子に被覆層を施す流動床設備のガス供給装置の工夫に関するものである。

高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を熱容量が大きく高温健全性の良好な黒鉛で構成するとともに、冷却ガスとして高温下でも化学的反応の起こらないヘリウムガスなどの気体を用いることにより、固有の安全性が高く、高い出口温度のヘリウムガスを取り出すことが可能であり、約９００℃の高温熱は、発電はもちろんのこと水素製造や化学プラント等幅広い分野での熱利用を可能にするものである。

高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミックス状に焼結した直径約３５０〜６５０ミクロンの燃料粒子の周囲に計４層の被覆層を施している。第１被覆層は密度約１ｇ／ｃｍ^３ の低密度熱分解炭素で、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）のガス溜めとしての機能及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を併せ持つものである。第２被覆層は密度約１．８ｇ／ｃｍ^３ の高密度熱分解炭素でガス状ＦＰの保持機能を有する。

第３被覆層は密度約３．２ｇ／ｃｍ^３ の炭化珪素（以下、ＳｉＣと称す）で固体ＦＰの保持機能を有するとともに、被覆層の主要な強度部材である。第４被覆層は、第２被覆層と同様の密度約１．８ｇ／ｃｍ^３ の高密度熱分解炭素でガス状ＦＰの保持機能とともに第３被覆層の保護層としての機能も持っている。

一般的な被覆粒子の直径は約５００〜１０００ミクロンである。被覆粒子は黒鉛マトリックス中に分散させ一定形状の燃料コンパクトの形に成型加工され、さらに黒鉛でできた筒にコンパクトを一定数量入れ、上下に栓をした燃料棒の形にされる。最終的に燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に入れられ、この六角柱型黒鉛ブロックを多数個、ハニカム配列に複数段重ねて炉心を構成している。

高温ガス炉の燃料は、一般的に以下のような工程を経て製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かし硝酸ウラニル原液とする。この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を加え撹搾することにより滴下原液とする。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニルの液滴が落下中に自身の表面張力により真球状になるように添加される。増粘剤としては、例えばポリビニルアルコール樹脂、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズなどをあげることができる。

上記のように調整された滴下原液は所定の温度に冷却され粘度を調整した後、細径の滴下ノズルを振動させることによりアンモニア水中に滴下される。液滴は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間においてアンモニアガスを掛け表面をゲル化させることにより、着水時の変形が防止される。アンモニア水中で硝酸ウラニルはアンモニアと十分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。重ウラン酸アンモニウム粒子は、大気中でばい焼され三酸化ウラン粒子となり、さらに還元・焼結されることにより高密度のセラミックス状二酸化ウランからなる燃料粒子となる。

この燃料粒子を流動床に装荷し、被覆ガスを熱分解させることにより被覆を施す。第１被覆層の低密度炭素の場合は約１４００℃でアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）を熱分解する。第２，４被覆層の高密度熱分解炭素の場合は約１４００℃でプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）を熱分解する。第３被覆層のＳｉＣの場合は約１６００℃でメチルトリクロロシラン（ＣＨ_３ＳｉＣｌ_３；以下、ＭＴＳと記す）を熱分解する。

一般的な燃料コンパクトは、被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤等からなる黒鉛マトリックス材とともに中空円筒形または円筒形にプレス成型またはモールド成型した後、焼成して得られる（例えば、特許文献１参照）。

図３は従来の流動床−被覆ガス，流動ガスの供給装置の構成を示す説明図である。図３に示す通り、流動床本体へ供給される被覆ガスＢ−１〜３，流動ガスＡ−１〜２は、開閉弁と流量計でそれぞれ独立に制御することができる。第１，２，４被覆層は、流動ガスＡ−１に被覆ガスＢ−１，Ｂ−２を混合させて使用する。第３被覆層は、流動ガスＡ−２と流動ガスＡ−２をＭＴＳ蒸発ガス発生槽に通し得られた被覆ガスＢ−３を混合させて使用する。各種ガスは、開閉弁Ｃ−１−１を通過し、流動床本体へ供給される。

第１被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−１を操作する。開閉弁Ａ−１−１，Ａ−１−３を開し、流量計Ａ−１−２で調整する。次に被覆ガスＢ−１を操作する。開閉弁Ｂ−１−１，Ｂ−１−３を開し、流量計Ｂ−１−２で調整する。

第２，４被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−１を操作する。開閉弁Ａ−１−１，Ａ−１−３を開し、流量計Ａ−１−２で調整する。次に被覆ガスＢ−１，Ｂ−２を操作する。開閉弁Ｂ−１−１，Ｂ−１−３，Ｂ−２−１，Ｂ−２−３を開し、流量計Ｂ−１−２，Ｂ−２−２で調整する。

第３被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−２を操作する。開閉弁Ａ−２−１，Ａ−２−３を開し、流量計Ａ−２−２で調整する。次に被覆ガスＢ−３を操作する。開閉弁Ｂ−３−１，Ｂ−３−３，Ｂ−３−４を開し、流量計Ｂ−３−２で調整する。
特開２０００−２８４０８４号公報

しかしながら、第３被覆層は流動ガスに炭化珪素源となる炭化珪素化合物のガス（多くの場合には、Ｈ_２キャリャーガス＋ＭＴＳ蒸発ガス）を混合させて使用するが、蒸発ガス発生槽より発生されるガスの成分比は、発生槽の温度とＨ_２キャリャーガスとに依存する。従って、ＭＴＳ蒸発ガスの発生量が不安定であると、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与え、第３被覆層の不安定に繋がる可能性があった。

また、所定の温度でＭＴＳ蒸発ガス発生槽より発生したガスは、流動ガス，配管により、温度低下を生じ、この状態のままであると局所的に配管内でＭＴＳ蒸発ガスの液化が発生し、その結果、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与え、第３被覆層の不安定に繋がる可能性があった。

本発明は、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を得ることのできる高温ガス炉用燃料粒子の製造装置を得ることを目的とする。

請求項１に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
前記第３被覆層の形成時に前記流動床反応装置内に供給される第３被覆ガスを発生させる蒸発ガス発生槽の温度を調整する槽温度調整手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、請求項１に記載の槽温度調整手段が、前記第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽内の温度を２０〜５０℃の範囲，精度±１℃で調整可能な温度調節手段を含むことを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
前記第３被覆層の形成時に蒸発ガス発生槽から流動床反応装置に供給される第３被覆ガスの経路を構成する配管の温度を予め定められた温度以上に保つ配管温度保温手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、請求項３に記載の配管温度保温手段が、前記蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管表面を４０℃以上とする配管温度調節手段を含むことを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、請求項３又は４に記載の配管温度保温手段が、前記配管を外気温から遮断する配管断熱手段を含むことを特徴とするものである。

請求項６に記載された発明に係る高温ガス炉用燃料粒子の製造装置は、請求項３〜５の何れか１項に記載の第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路に、配管内に残留した被覆ガスを除去する廃ガス処理装置ヘの廃ガスラインが付与されていることを特徴とするものである。

本発明は以上説明した通り、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を得ることができるという効果がある。

本発明においては、二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
前記第３被覆層の形成時に前記流動床反応装置内に供給される第３被覆ガスを発生させる蒸発ガス発生槽の温度を調整する槽温度調整手段を備える。このため、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を得ることができる。

本発明の槽温度調整手段としては、第３被覆層の形成時に、流動ガス（例えば、Ｈ_２ キャリアーガス）と混合されて流動床反応装置内に供給されて炭化珪素源となる炭化珪素化合物（多くの場合には、ＭＴＳ）を保持する槽の温度を予め定められた温度に調整するものであればよい。具体的には、被覆ガス（Ｈ_２ とＭＴＳとの混合ガス）のガス温度を調整するものであればよい。具体的な被覆ガス発生時のガス温度は、ＭＴＳの液温を２０〜５０℃の範囲で１℃単位で調整できることが望ましい。より具体的には２０〜５０℃の範囲，精度±１℃で調整可能な温度調節手段で調整すればよい。また、ガス供給管内のガス温度はＭＴＳガスが液化しない温度に保たれていればよい。

従って、具体的な槽温度調整手段の実施態様としては、前記第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽内の温度を２０〜５０℃の範囲，精度±１℃で調整可能な温度調節手段を含む。これにより、ＭＴＳ蒸発ガスの発生量を安定に保つことができ、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、その結果、安定した第３被覆層を得ることができる。

本発明の別の発明においては、二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
前記第３被覆層の形成時に蒸発ガス発生槽から流動床反応装置に供給される第３被覆ガスの経路を構成する配管の温度を予め定められた温度以上に保つ配管温度保温手段を備える。これにより、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を得ることができる。

本発明の配管温度保温手段としては、蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管表面を４０℃以上とする配管温度調節手段を含む。これにより、流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管内でのＭＴＳガスが液化することを防止することができ、その結果、第３被覆層の被覆層厚さ，密度に影響を与えることがなく、安定した第３被覆層を得ることができる。

本発明の配管温度調節手段としては、蒸発ガス発生槽から流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管表面を４０℃以上とする配管温度調節手段を含む。この配管温度保温手段としては、前記配管を外気温から遮断する配管断熱手段をも含む。

また、好ましい態様としては、第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路に、配管内に残留した被覆ガスを除去する廃ガス処理装置ヘの廃ガスラインを付与する。

本発明の二酸化ウランを焼結した燃料粒子は、合計４層の被覆を施して高温ガス炉に用いる燃料コンパクトを形成するものであれば良く、具体的には、直径範囲を０．４〜０．７ｍｍ、真球度１．２以下であり、該燃料粒子の前記流動床反応装置内への投入量が５．５ｋｇ以下である。

図１は本発明の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置の一実施例の構成を示す説明図である。図１に示す通り、流動床本体１１へ供給される被覆ガスＢ−１〜３，流動ガスＡ−１〜２は、従来法と同様に開閉弁と流量計でそれぞれ独立に制御することができる。第１，２，４被覆層は、従来法と同様に流動ガスＡ−１に被覆ガスＢ−１，Ｂ−２を混合させて使用する。第３被覆層は、従来法と同様に流動ガスＡ−２と流動ガスＡ−２をＭＴＳ蒸発ガス発生槽に通し得られた被覆ガスＢ−３を混合させて使用する。

各種ガスは、集合管Ｃ−１に集められ、開閉弁Ｃ−１−１を通過し、流動床本体へ供給される。集合管Ｃ−１の出入口には、集合管Ｃ−１内の混合ガスの爆発拡大防止を考慮し逆止弁Ｃ−１−２及び逆止弁Ａ−１−４、Ａ−２−４、Ｂ−１−４、Ｂ−２−４、Ｂ−３−５が取付けられている。なお、第１〜４被覆層の被覆を行う際の操作手順は、従来法と同様である。

即ち、第１被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−１を操作する。開閉弁Ａ−１−１，Ａ−１−３を開し、流量計Ａ−１−２で調整する。次に被覆ガスＢ−１を操作する。開閉弁Ｂ−１−１，Ｂ−１−３を開し、流量計Ｂ−１−２で調整する。

第２，４被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−１を操作する。開閉弁Ａ−１−１，Ａ−１−３を開し、流量計Ａ−１−２で調整する。次に被覆ガスＢ−１，Ｂ−２を操作する。開閉弁Ｂ−１−１，Ｂ−１−３，Ｂ−２−１，Ｂ−２−３を開し、流量計Ｂ−１−２，Ｂ−２−２で調整する。

第３被覆層の被覆を行う際は、最初に流動ガスＡ−２を操作する。開閉弁Ａ−２−１，Ａ−２−３を開し、流量計Ａ−２−２で調整する。次に被覆ガスＢ−３を操作する。開閉弁Ｂ−３−１，Ｂ−３−３，Ｂ−３−４を開し、流量計Ｂ−３−２で調整する。

集合管Ｃ−１には、図１に示す通り、供給ガスとして流動ガスＡ−１，２を供給する２つの配管と被覆ガスＢ−１，２，３を供給する３つの配管とが取付けられている。これらは、集合管Ｃ−１を経由しすべて流動床へ送られる。集合管Ｃ−１は、他の配管と比較し、配管内径で２倍以上を有する。また、集合管Ｃ−１には、流動ガスＡ−１，２のガス流れに被覆ガスＢ−１，２，３が入り込むように供給ガスが接続され、流動床本体へ送られる様になっている。これは、均一な混合ガスを供給するためである。

ＭＴＳ蒸発ガス発生槽１２の外側にはジャケット１３を配し、このジャケット１３内部に循環させるオイル液温を温度調節する温度調節装置１４を備える。温度調節装置１４はＭＴＳ蒸発ガス発生槽１２内部の温度計（図示せず）により、ＭＴＳ蒸発ガス発生槽１２内の温度を２０〜５０℃の範囲でオイルの温度を調整する。これにより、精度±１℃で所望の温度に調整可能となっている。

図２はＭＴＳ蒸発ガス発生槽から流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管の構成を示す説明図である。図２に示す通り、ＭＴＳ蒸発ガス発生槽から流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管２１の表面には、リボン状のヒータ２２が螺旋状にまかれ、その上から断熱材２３によって表面が覆われている。リボン状のヒータ２２は図示しない温度調節制御装置により、配管表面温度を約４０℃以上、６０℃以下にすることができる。これは、ある設定温度により発生したＭＴＳガスが配管内を流れる間に冷却され、液化するのを防ぐためである。

ＭＴＳ蒸発ガス配管経路には、これと別に残留した被覆ガスを除去する廃ガス処理装置への廃ガスラインが付与されている。これは、第３被覆層被覆後に残留したＭＴＳガスが、配管内に残留し、液化するのを防ぐためである。ＭＴＳ蒸発ガスの配管内での液化が発生するとその付近を通過したＭＴＳ蒸発ガス濃度が不安定になり、結果として被覆燃料粒子の品質（ＳｉＣ層厚さ，密度，ＳｉＣ層破損率）に悪い影響を与える。

また、配管内の残留ＭＴＳが排除できるようにＭＴＳ発生槽出口，集合管出口に廃ガス洗浄ラインを設け、ＭＴＳ発生槽内部に洗浄ガスＡ−３を導入し、前述の廃ガス洗浄ラインから抜くようにした。尚、洗浄ガスとしては、Ａｒ、Ｎ_２ ガスが用いられる。

以下に具体的な実施例を示す。流動床装置に図１に示した流動床用ガス供給装置を付けた。流動ガスＡ−１，Ａ−２にそれぞれアルゴンガス，水素ガス、被覆ガスＢ−１，Ｂ−２にそれぞれアセチレンガス，プロピレンガスガスとした。Ｂ−３には、ＭＴＳ蒸発ガス発生槽に水素ガスを接続した。ＭＴＳ蒸発ガス発生槽１２には、オイル循環式による温度調節装置１４を付与し、ジャケット１３内部の設定温度３０℃，精度±１℃で制御した。

また、ＭＴＳ蒸発ガス配管経路２１には、リボンヒータ２２を全体に付与し、更に断熱材２３で覆い、配管表面温度がすべて４０℃以上になるように調整した。

残留した被覆ガスを除去する廃ガス処理装置への廃ガスラインは、集合管Ｃ−１の付近に付与した。第３被覆層被覆後にこのラインへ残留したＭＴＳを送り、配管内にＭＴＳの残留を除去した。

平均直径０．６mmの燃料粒子３．８ｋｇを反応管（内径約２００mm）上部より流動ガスＡｒ１５０Ｌ／ｍｉｎ中に投入した。その後、約１４００℃で被覆ガスＣ_２Ｈ_２により第１１被覆層の被覆（平均被覆層厚さ０．０６mm±０．０１mm，平均被覆層密度１．１ｇ／ｃｍ^３ ）の後，約１４５０℃で流動ガスＣ_３Ｈ_６により第２被覆層の被覆（平均被覆層厚さ０．０３mm±０．００２mm，平均被覆層密度１．８５ｇ／ｃｍ^３ ）を行い，約１６００℃で流動ガスＨ_２ ：３８０Ｌ／ｍｉｎ，被覆ガス用の水素ガス７Ｌ／ｍｉｎをＭＴＳ蒸発ガス発生槽へ供給しＭＴＳ槽３０℃，配管表面温度４０℃以上で第３被覆層の被覆（平均被覆層厚さ０．０３mm±０．００１mm，平均被覆層密度３．２ｇ／ｃｍ^３ ）を行った。

第３被覆層の被覆後、配管内にＭＴＳの残留は、廃ガスラインを約５分間開し、除去した。約１４５０℃で流動ガスＡｒ：１７０Ｌ／ｍｉｎ，被覆ガスＣ_３Ｈ_６：３０Ｌ／ｍｉｎにより第４被覆層の被覆（平均被覆層厚さ０．０４mm±０．００４mm，平均被覆層密度１．８５ｇ／ｃｍ^３ ）を行い、平均直径０．９２mm、ＳｉＣ層破損率１．４×１０^−４以下の被覆燃料粒子とした。

これを約１００℃まで冷却後、流動ガスＧ１Ａｒ１５０Ｌ／ｍｉｎ→８０Ｌ／ｍｉｎに流量を変更し、製品取出し容器へ製品粒子を移した。製品粒子は、傷・被覆層の破損等はみられず、被覆層密度・厚さ・ＳｉＣ層破損率共に良好であった。

以上のように、本実施例の流動床用ガス供給装置では、槽温度調整手段を用いることにより以下の課題を解決することができた。即ち、第３被覆層は、流動ガスＨ_２ に被覆ガス（Ｈ_２ キャリャーガス＋ＭＴＳ蒸発ガス）を混合させて使用するが、所定の温度でＭＴＳ蒸発ガス発生槽より発生したガスは、流動ガス（Ｈ_２ ），配管との接触により、温度低下を生じ、この状態のままであると局所的に配管内でＭＴＳ蒸発ガスの液化が発生し、その結果、製品の被覆層厚さ，密度等に影響を与える可能性があると言う課題に対して、ＭＴＳ蒸発ガス発生槽にオイル循環式の温度調節装置を付与し、ＭＴＳの温度調整を２０〜５０℃の範囲で精度±１℃で調整できるようにした。これにより、ＭＴＳ蒸発ガスの発生量を安定に保つことができた。

また、ＭＴＳ蒸発ガスが、ＭＴＳ蒸発ガス発生槽から出る部分から流動床本体まで配管表面をリボンヒータ等で配管表面温度がすベて４０℃以上になるように調整し、ＭＴＳの液化防止を施した。更に、配管内の残留ＭＴＳが排除できるようにＭＴＳ発生槽出口，集合管出口に廃ガス洗浄ラインを設けて第３被覆層被覆後に残留ＭＴＳを廃ガス洗浄装置へ送ることができるようにした。

本発明の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置の一実施例の構成を示す説明図である。 ＭＴＳ蒸発ガス発生槽から流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管の構成を示す説明図である。 従来の流動床−被覆ガス，流動ガスの供給装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１１ …流動床本体、
Ａ−１ …流動ガス（Ａｒ）
Ａ−２ …流動ガス（Ｈ_２）
Ａ−３ …洗浄ガス
Ｂ−１ …被覆ガス（Ｃ_２Ｈ_２）
Ｂ−２ …被覆ガス（Ｃ_３Ｈ_６）
Ｂ−３ …被覆ガス（Ｈ_２キャリャーガス＋ＭＴＳ蒸発ガス）
Ａ−１−１、Ａ−２−１、Ｂ−１−１、Ｂ−２−１、Ｂ−３−１…開閉弁、
Ａ−１−２、Ａ−２−２、Ｂ−１−２、Ｂ−２−２、Ｂ−３−２…流量計、
Ａ−１−３、Ａ−２−３、Ｂ−１−３、Ｂ−２−３、Ｂ−３−３…開閉弁、
Ａ−１−４、Ａ−２−４、Ｂ−１−４、Ｂ−２−４ …逆止弁、
Ｂ−３−４…開閉弁、
Ｂ−３−５…逆止弁、
Ｂ−３−６…逆止弁、
Ｃ−１ …集合管、
Ｃ−１−１…開閉弁、
Ｃ−１−２…逆止弁、
Ｃ−１−３…逆止弁、
１２ …ＭＴＳ蒸発ガス発生槽、
１３ …ジャケット、
１４ …温度調節装置、
２１ …配管、
２２ …ヒータ、
２３ …断熱材、

Claims (6)

1. 二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
   前記第３被覆層の形成時に前記流動床反応装置内に供給される第３被覆ガスを発生させる蒸発ガス発生槽の温度を調整する槽温度調整手段を備えたことを特徴とする高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
2. 前記槽温度調整手段が、前記第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽内の温度を２０〜５０℃の範囲，精度±１℃で調整可能な温度調節手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
3. 二酸化ウランを焼結した燃料粒子の表面に、低密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物のガス溜め及び燃料粒子のスウェリングを吸収するバッファとしての機能を有する第１被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能を有する第２被覆層と、炭化珪素からなり固体核分裂生成物の保持機能と被覆層の主な強度部材としての機能とを有する第３被覆層と、高密度熱分解炭素からなりガス状核分裂生成物の保持機能と第３被覆層の保護層としての機能とを有する第４被覆層との計４層の被覆層を施す流動床反応装置と、該反応装置内に被覆ガスを供給する流動床用ガス供給装置とを備えた高温ガス炉用燃料粒子の製造装置において、
   前記第３被覆層の形成時に蒸発ガス発生槽から流動床反応装置に供給される第３被覆ガスの経路を構成する配管の温度を予め定められた温度以上に保つ配管温度保温手段を備えたことを特徴とする高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
4. 前記配管温度保温手段が、前記蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路を構成する配管表面を４０℃以上とする配管温度調節手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
5. 前記配管温度保温手段が、前記配管を外気温から遮断する配管断熱手段を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
6. 前記第３被覆ガスを発生する蒸発ガス発生槽から前記流動床反応装置内に至るガス供給路に、配管内に残留した被覆ガスを除去する廃ガス処理装置ヘの廃ガスラインが付与されていることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の高温ガス炉用燃料粒子の製造装置。
   

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