JP2006234753A - 核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】BET比表面積が1.0m2/gから2.0m2/gの範囲内であり核分裂性物質を含む酸化物粉末を、圧縮成形した後に焼結して核燃料ペレットを製造する方法において、{600×(酸化物粉末のBET比表面積(m2/g))-0.7±100}MPaの範囲内の圧力下で成形し、温度が1700〜1800℃、且つ酸素ポテンシャルが-380kJ/mol以上の雰囲気下で焼結する。
【選択図】 図3
Description
ここで、Pは成形圧力、BETは酸化物粉末のBET比表面積である。成形の次工程である焼結では、酸化物の化学量論組成を保持するために還元性雰囲気が用いられているが、酸化物中にGd2O3が添加されない場合には焼結雰囲気中の酸素ポテンシャルの増加とともに焼結ペレットの密度が増加することがわかっている。BET比表面積が2.0m2/g以下の低活性粉末を用いた場合には、焼結雰囲気の酸素ポテンシャルを少なくとも-380kJ/mol以上に設定すると、理論密度に対する相対密度で96%(以下、%TDと記述)以上の高密度ペレットが得られる。なお、本願記載のすべての酸素ポテンシャルは、水素/水蒸気混合ガスを用いた場合に1750℃において得られる酸素ポテンシャルに換算した値である。
まず、本発明の第1の実施の形態を以下に説明する。
本願発明者等は、次のような条件でペレットを試作し、試作したペレットの特性を比較した。
P(MPa) = 600×BET(m2/g)-0.7 BET:1m2/g〜10m2/g (1)
P:成形圧力、BET:酸化物粉末のBET比表面積
したがって、成形圧力は600×(酸化物粉末のBET比表面積(m2/g))-0.7±100(MPa)の範囲内であることが好ましい。なお、図3に示すように高密度ペレットの製造条件はある程度の幅をもって特性曲線Lに沿うように位置しており、上記(1)式における±100MPaはこの幅を考慮したものである。
なお、上記の第1の実施の形態において、低活性UO2粉末の代わりに低活性のUO2とPuO2(プルトニウム酸化物)との混合粉末を用いてもよい。この場合にも、高圧成形による成形体内の粉末粒子間の平均距離の短縮、拡散速度の増加により、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Claims (3)
- BET比表面積が1.0m2/gから2.0m2/gの範囲内であり核分裂性物質を含む酸化物粉末を、圧縮成形した後に焼結して核燃料ペレットを製造する方法において、
{600×(酸化物粉末のBET比表面積(m2/g))-0.7±100}MPaの範囲内の圧力下で成形し、温度が1700〜1800℃、且つ酸素ポテンシャルが-380kJ/mol以上の雰囲気下で焼結することを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。 - BET比表面積が1.0m2/gから2.0m2/gの範囲内であり核分裂性物質を含む酸化物粉末とガドリニウム酸化物粉末との混合粉末を、圧縮成形した後に焼結して核燃料ペレットを製造する方法において、
{600×(酸化物粉末のBET比表面積(m2/g))-0.7±100}MPaの範囲内の圧力下で成形し、昇温工程では酸素ポテンシャルが-400kJ/mol以下、最高温度到達以降の工程では酸素ポテンシャルが-350kJ/mol以上且つ-160kJ/mol以下の雰囲気下で焼結することを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。 - 請求項1又は2記載の核燃料ペレットの製造方法において、前記核分裂性物質を含む酸化物粉末は、ウラン酸化物及びプルトニウム酸化物のうち少なくともどちらかを含むことを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。
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