JP2006300762A - Fuel compact and its manufacturing method - Google Patents

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Atsushi Yasuda
淳 安田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a confining function of a fission product required following sophistication of combustion of a fuel compact for a high-temperature gas-cooled reactor. <P>SOLUTION: A binder 12 including silicon carbide is applied onto the outer surface of a compact molded article 10 before a calcination process after a degreasing process of the fuel compact, and then the compact molded article 10 is inserted into a cylindrical tube 14 comprising silicon carbide or graphite, and thereafter the compact molded article 10 and the cylindrical tube 14 are calcined, to thereby manufacture the fuel compact wherein the compact molded article 10 and the cylindrical tube 14 are integrated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温ガス炉用燃料コンパクト及びその製造方法に関し、特に高温ガス炉の核分裂生成物の閉じ込め機能を改良した燃料コンパクト及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel compact for a HTGR and a method for manufacturing the same, and more particularly to a fuel compact having an improved function of confining fission products in a HTGR and a method for manufacturing the same.

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で健全性を維持する黒鉛で構成し、炉心を冷却するために、高温下でも化学反応が起こることがないヘリウムガスを冷却ガスとして用いているので、固有の安全性が高く、約900℃の高い出口温度のヘリウムガスを回収して、この高温熱を発電、水素製造、化学プラント等の広い分野で利用することができる。   The HTGR consists of graphite that has a large heat capacity and maintains soundness at high temperatures, and uses helium gas that does not cause chemical reactions at high temperatures as a cooling gas. Therefore, inherent safety is high, and helium gas having a high outlet temperature of about 900 ° C. can be recovered, and this high-temperature heat can be used in a wide range of fields such as power generation, hydrogen production, and chemical plants.

この高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミック状に焼結した直径が約350〜650ミクロンの燃料核の周囲に4層の被覆を施して形成されている。第一層は、密度が約1g/cmの低密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状の核分裂生成物(FP)のガス溜めとしての機能と燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能とを併せ持っている。第二層は、密度が約1.8g/cmの高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状FPの保持機能を有する。第三層は、密度が約3.2g/cmの炭化珪素(SiC)の被覆であり、これは、固体FPの保持機能を有すると共に、被覆の主要な補強部材としての機能を有する。最後に、第四層は、第二層と同様に、密度が約1.8g/cmの高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状FPの保持機能と第三層の保護層としての機能を有する。 The fuel of this HTGR is formed by coating four layers around a fuel core having a diameter of about 350 to 650 microns obtained by sintering uranium dioxide into a ceramic form. The first layer is a coating of low density pyrolytic carbon with a density of about 1 g / cm 3 , which absorbs the function of the gaseous fission product (FP) as a reservoir and fuel nuclear swelling. It also has a function as a buffer. The second layer is a coating of high density pyrolytic carbon having a density of about 1.8 g / cm 3 , which has a retention function for gaseous FP. The third layer is a coating of silicon carbide (SiC) having a density of about 3.2 g / cm 3 , which has a function of holding solid FP and functioning as a main reinforcing member of the coating. Finally, the fourth layer, like the second layer, is a high-density pyrolytic carbon coating with a density of about 1.8 g / cm 3 , which is a gaseous FP retention function and third layer protection. It functions as a layer.

一般的な被覆燃料粒子は、約500〜1000ミクロンの直径を有する。この被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックス中に分散させた後、一定形状の燃料コンパクトの形態に成型加工され、この燃料コンパクトの一定数量を黒鉛筒に入れ、上下を栓で閉じて燃料棒とされる。この燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に差し込まれて高温ガス炉の燃料となる。多数個の六角柱型黒鉛ブロックをハニカム配列に多段に重ねて炉心を構成している。   Typical coated fuel particles have a diameter of about 500 to 1000 microns. The coated fuel particles are dispersed in a graphite matrix, and then molded into a fixed fuel compact shape. A fixed amount of the fuel compact is placed in a graphite tube, and the top and bottom are closed with plugs to form fuel rods. . This fuel rod is inserted into a plurality of insertion ports of the hexagonal column type graphite block and becomes fuel for the high temperature gas furnace. A large number of hexagonal columnar graphite blocks are stacked in multiple stages on a honeycomb array to constitute a core.

高温ガス炉の燃料は、一般的には、次のようにして製造される。まず、酸化ウラン粉末を硝酸に溶かして硝酸ウラニル原液とし、この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を添加し攪拌して滴下原液を作る。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の滴液が落下中にそれ自体の表面張力で真球状になるように作用する。このような増粘剤としては、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、例えば、ポリビニールアルコール樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。このように調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度が調整された後、細径の滴下ノズルを振動させる等の方法を用いてアンモニア水中に滴下される。   Generally, the fuel for the HTGR is manufactured as follows. First, uranium oxide powder is dissolved in nitric acid to form a uranyl nitrate stock solution, and pure water and a thickener are added to the uranyl nitrate stock solution and stirred to prepare a dropping stock solution. The thickener acts so that the dropped solution of the uranyl nitrate stock solution dropped into a spherical shape with its own surface tension during dropping. As such a thickener, a resin having a property of solidifying under an alkaline condition, for example, a polyvinyl alcohol resin, polyethylene glycol, or metroise can be used. The dripping stock solution prepared in this manner is cooled to a predetermined temperature and the viscosity is adjusted, and then dropped into ammonia water using a method of vibrating a small-diameter dropping nozzle.

滴液は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間でアンモニアガスを吹き付けて表面をゲル化させることによって着水時の変形が防止される。硝酸ウラニルは、アンモニア水中でアンモニアと充分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。この粒子は、大気中で焙焼され三酸化ウラン粒子となり、更に還元焼結されて高密度のセラミック二酸化ウランの燃料核となる。   The droplet liquid is prevented from being deformed at the time of landing by spraying ammonia gas in a space until it reaches the surface of the aqueous ammonia solution to gel the surface. Uranyl nitrate is sufficiently reacted with ammonia in ammonia water to form particles of ammonium biuranate. These particles are roasted in the atmosphere to become uranium trioxide particles, and further reduced and sintered to become fuel nuclei of high-density ceramic uranium dioxide.

この燃料核は、流動床に装荷され、この流動床内に供給される反応ガス(被覆ガス)が熱分解されて燃料核の上に被覆が施される。第一層の低密度熱分解炭素は、約1400℃でアセチレン(C)を熱分解して被覆される。第二層及び第四層の高密度熱分解炭素は、約1400℃でプロピレン(C)を熱分解して被覆される。第三層のSiCは、約1600℃でメチルトリクロロシラン(CHSiCl)を熱分解して被覆される。このように4層の被覆が施されて被覆燃料粒子が得られる。 The fuel nuclei are loaded on the fluidized bed, and the reaction gas (coating gas) supplied into the fluidized bed is thermally decomposed to coat the fuel nuclei. The first layer of low density pyrolytic carbon is coated by pyrolyzing acetylene (C 2 H 2 ) at about 1400 ° C. The high density pyrolytic carbon of the second and fourth layers is coated by pyrolyzing propylene (C 3 H 6 ) at about 1400 ° C. The third layer of SiC is coated by pyrolyzing methyltrichlorosilane (CH 3 SiCl 3 ) at about 1600 ° C. Thus, four layers of coating are applied to obtain coated fuel particles.

高温ガス炉用燃料コンパクトは、黒鉛粉末と粘結剤とから成る黒鉛マトリックスに被覆燃料粒子を分散させプレス又はモールドによって円筒形又は円柱形に成型してグリーンコンパクト(コンパクト成型体)を形成し、その後このグリーンコンパクトを粘結剤除去の目的で脱脂し、焼成して得られる。   The fuel compact for the HTGR is a green compact (compact molded body) formed by dispersing coated fuel particles in a graphite matrix composed of graphite powder and a binder and molding it into a cylindrical or cylindrical shape by pressing or molding. Thereafter, the green compact is obtained by degreasing and baking for the purpose of removing the binder.

この燃料コンパクトは、各被覆燃料粒子の燃料核の上に施される被覆層によって核分裂生成物を閉じ込めることができるが、燃料コンパクトの最近の燃焼の高度化に伴って核分裂生成物の閉じ込め機能の一層の向上が望まれている。   This fuel compact can confine the fission product by a coating layer applied on the fuel nucleus of each coated fuel particle. However, with the recent advancement of combustion of the fuel compact, the fission product confinement function is improved. Further improvement is desired.

本発明が解決しようとする1つの課題は、燃料コンパクトの燃焼の高度化に伴って要求される核分裂生成物の閉じ込め機能を一層向上することができる燃料コンパクトを提供することにある。   One problem to be solved by the present invention is to provide a fuel compact capable of further improving the fission product confinement function required with the advancement of combustion of the fuel compact.

本発明が解決しようとする他の課題は、燃料コンパクトの燃焼の高度化に伴って要求される核分裂生成物の閉じ込め機能を一層向上することができる燃料コンパクトの製造方法を提供することにある。   Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel compact capable of further improving the fission product confinement function required with the advancement of combustion of the fuel compact.

本発明の第1の課題解決手段は、被覆燃料粒子を黒鉛マトリックスに分散し成型して得られるコンパクト成型体とこのコンパクト成型体が挿入される黒鉛又は炭化珪素の円筒管とコンパクト成型体と円筒管との間に設けられた炭化珪素とから成り、コンパクト成型体と円筒管とは焼成して一体化されていることを特徴とする燃料コンパクトを提供することにある。   The first problem-solving means of the present invention includes a compact molded body obtained by dispersing and molding coated fuel particles in a graphite matrix, a graphite or silicon carbide cylindrical tube into which the compact molded body is inserted, a compact molded body, and a cylinder. An object of the present invention is to provide a fuel compact characterized in that it is composed of silicon carbide provided between the tubes and the compact molded body and the cylindrical tube are baked and integrated.

本発明の第2の課題解決手段は、被覆燃料粒子を黒鉛マトリックスに分散し成型し、脱脂し、焼成して高温ガス炉の核分裂生成物の閉じ込め機能を有する燃料コンパクトを製造する方法において、燃料コンパクトの脱脂工程後で焼成工程前のコンパクト成型体の外表面に炭化珪素を含む粘結剤を塗布し、次いでこのコンパクト成型体を炭化珪素又は黒鉛から成る円筒管に挿入し、その後このコンパクト成型体と円筒管とを焼成しコンパクト成型体と円筒管とを一体化することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法を提供することにある。   The second problem-solving means of the present invention is a method for producing a fuel compact having a function of confining fission products in a high-temperature gas reactor by dispersing coated fuel particles in a graphite matrix, molding, degreasing, and firing. A compact containing a silicon carbide is applied to the outer surface of the compact molded body after the compact degreasing process and before the firing process, and then the compact molded body is inserted into a cylindrical tube made of silicon carbide or graphite. An object of the present invention is to provide a method for producing a fuel compact, characterized in that a compact body and a cylindrical tube are integrated by firing the body and the cylindrical tube.

本発明の第2の課題解決手段において、円筒管の内径は、50mm以下であり、且つ脱脂後のコンパクト成型体の外径の1.000倍以上の内径を有するのが好ましく、また円筒管は、1つのコンパクト成型体の長さ以上の長さを有し、また1つの長い円筒管に複数のコンパクト成型体を挿入してスタック化することができる。   In the second problem-solving means of the present invention, the inner diameter of the cylindrical tube is preferably 50 mm or less, and preferably has an inner diameter of 1.000 times or more the outer diameter of the compact molded body after degreasing. It has a length equal to or longer than one compact molded body, and a plurality of compact molded bodies can be inserted into one long cylindrical tube for stacking.

このように、被覆燃料粒子を黒鉛マトリックスに分散し成型して得られるコンパクト成型体とこのコンパクト成型体が挿入される黒鉛又は炭化珪素の円筒管とコンパクト成型体と円筒管との間に設けられた炭化珪素とから成り、コンパクト成型体と円筒管とは焼成して一体化されていると、コンパクト成型体の周りの炭化珪素によって核分裂生成物の閉じ込め機能が一層向上するので、燃料コンパクトの燃焼の高度化に確実に対応することができる。   Thus, the compact molded body obtained by dispersing and molding the coated fuel particles in the graphite matrix, the cylindrical tube of graphite or silicon carbide into which the compact molded body is inserted, and the compact molded body and the cylindrical tube are provided. When the compact molded body and the cylindrical tube are integrated by firing, the fission product confinement function is further improved by the silicon carbide around the compact molded body. It is possible to reliably cope with the sophistication.

また、コンパクト成型体の周りの炭化珪素が脱脂工程後で焼成工程前のコンパクト成型体の外表面に粘結剤の形態で塗布すると、コンパクト成型体と円筒管との間に炭化珪素を容易に配置することができ、またコンパクト成型体が脱脂前ではなく、脱脂後であると、コンパクト成型体と円筒管との間に好ましくないバインダーが残存することがなく、良質の燃料を得ることができる。   Moreover, if silicon carbide around the compact molded body is applied in the form of a binder to the outer surface of the compact molded body after the degreasing process and before the firing process, silicon carbide is easily interposed between the compact molded body and the cylindrical tube. If the compact molded body is not before degreasing but after degreasing, an undesirable binder does not remain between the compact molded body and the cylindrical tube, and a high-quality fuel can be obtained. .

また、コンパクト成型体は、黒鉛又は炭化珪素の円筒管で覆われてこの円筒管に一体化されるので、燃料コンパクトをマルチホール型の黒鉛ブロックに挿入して燃料体を形成する際に、燃料コンパクトの外周部分が磨耗してその中の被覆燃料粒子の被覆層を破損するという事態を発生することがなく、核分裂生成物の高い閉じ込め機能を維持することができる。   In addition, the compact molded body is covered with and integrated with a cylindrical tube of graphite or silicon carbide. Therefore, when the fuel compact is inserted into a multi-hole type graphite block to form a fuel body, A high confinement function of the fission product can be maintained without causing a situation in which the outer peripheral portion of the compact is worn and damages the coating layer of the coated fuel particles therein.

更に、円筒管を燃料コンパクトのスタック編成長さに相応する長さとしこの円筒管に複数のコンパクト成型体を挿入して一体化すると、ピン・イン・ブロック型で使用する黒鉛スリーブが不要となり、製造上経済的である。   Furthermore, if the cylindrical tube has a length corresponding to the growth of a fuel-compact stack knitting and a plurality of compact molded bodies are inserted and integrated into this cylindrical tube, the graphite sleeve used in the pin-in-block type becomes unnecessary, making it It is economical.

コンパクト成型体の外周面に炭化珪素を有すると、この炭化珪素の高い耐酸化性能によって内部の被覆燃料粒子に低い耐酸化性能の被覆を有する場合の不都合を排除することができる。例えば、コンパクト成型体の内部の被覆燃料粒子の第三層の被覆が耐酸化性能を有しない炭化ジルコニウム(ZrC)から成っている場合でもこの被覆が酸化して核分裂生成物の閉じ込め機能が低下するのを防止することができ、このような炭化ジルコニウム(ZrC)の被覆を有する被覆燃料粒子を含む燃料コンパクトに使用するのに有益である。   When silicon carbide is present on the outer peripheral surface of the compact molded body, the high oxidation resistance of this silicon carbide can eliminate the disadvantages of having a coating with low oxidation resistance on the inner coated fuel particles. For example, even when the coating of the third layer of the coated fuel particles inside the compact molded body is made of zirconium carbide (ZrC) that does not have oxidation resistance, the coating is oxidized and the fission product confinement function is lowered. And is useful for use in fuel compacts containing coated fuel particles having such a zirconium carbide (ZrC) coating.

本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図1は、本発明に係わる燃料コンパクトの製造方法を工程順に示す。図1のコンパクト成型体(グリーンコンパクト)10は、図示していないが、黒鉛粉末と粘結剤とから成る黒鉛マトリックスに被覆燃料粒子を分散させプレス又はモールドによって円筒形又は円柱形に成型して得られる。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a method for manufacturing a fuel compact according to the present invention in the order of steps. The compact molded body (green compact) 10 in FIG. 1 is not shown, but the coated fuel particles are dispersed in a graphite matrix composed of graphite powder and a binder, and formed into a cylindrical shape or a cylindrical shape by pressing or molding. can get.

本発明の方法は、コンパクト成型体10の脱脂工程後で焼成工程前に、このコンパクト成型体10の外表面に炭化珪素を含む粘結剤12を塗布する(図1のステップS1参照)。この粘結剤12は、例えば0.04mmの厚さになるようにスプレーの如き適宜の手段で塗布される。   In the method of the present invention, the binder 12 containing silicon carbide is applied to the outer surface of the compact molded body 10 after the degreasing process of the compact molded body 10 and before the firing process (see step S1 in FIG. 1). The binder 12 is applied by an appropriate means such as a spray so as to have a thickness of, for example, 0.04 mm.

このように粘結剤12が塗布されたコンパクト成型体10は、図1のステップS2で示すように、別途に用意された炭化珪素又は黒鉛から成る円筒管14に挿入する。円筒管14の内径は、50mm以下であり、且つ脱脂後のコンパクト成型体10の外径D10の1.000倍以上の内径を有するのが好ましい。このようにすると、コンパクト成型体10と円筒管14との間に炭化珪素を含む粘結剤12が介在することになる。なお、円筒管14の高さは、1つのコンパクト成型体10の長さに等しいかそれより大きいのが好ましい。   The compact molded body 10 thus coated with the binder 12 is inserted into a separately prepared cylindrical tube 14 made of silicon carbide or graphite, as shown in step S2 of FIG. The inner diameter of the cylindrical tube 14 is preferably 50 mm or less, and preferably has an inner diameter of 1.000 times or more the outer diameter D10 of the compact molded body 10 after degreasing. In this case, the binder 12 containing silicon carbide is interposed between the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14. The height of the cylindrical tube 14 is preferably equal to or greater than the length of one compact molded body 10.

その後、図1のステップS3で示すように、このコンパクト成型体10と円筒管14とを嵌合状態のまま真空雰囲気下で1400℃〜1900℃の温度で焼成してコンパクト成型体10と円筒管14とが一体化した燃料コンパクトを製造する。   Thereafter, as shown in step S3 of FIG. 1, the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14 are fired at a temperature of 1400 ° C. to 1900 ° C. in a vacuum atmosphere with the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14 fitted. 14 to produce a compact fuel.

このように、脱脂後のコンパクト成型体10の外表面に炭化珪素を含む粘結剤12を塗布し、このコンパクト成型体10を炭化珪素又は黒鉛から成る円筒管14に挿入し、コンパクト成型体10と円筒管14とを焼成してこのコンパクト成型体10と円筒管14とを一体化すると、コンパクト成型体10の周りの炭化珪素の粘結剤12によって高温ガス炉の運転によって発生する核分裂生成物の閉じ込め機能が向上し、従って燃料コンパクトの燃焼が高度化してもそれに確実に対応することができることが解る。   Thus, the binder 12 containing silicon carbide is applied to the outer surface of the compact molded body 10 after degreasing, and the compact molded body 10 is inserted into the cylindrical tube 14 made of silicon carbide or graphite. And the cylindrical tube 14 are fired to integrate the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14, the fission product generated by the operation of the high temperature gas furnace by the silicon carbide binder 12 around the compact molded body 10. It can be seen that the confinement function of the fuel is improved, so that even if the combustion of the fuel compact is advanced, it can be surely coped with.

コンパクト成型体10は、脱脂前ではなく、脱脂後に、その外表面に粘結剤12を塗布し、円筒管14に挿入することが必要であるが、これは、もし、脱脂前であると、コンパクト成型体10に含まれるバインダーが除去されないまま円筒管14内に挿入されることになるため、コンパクト成型体10と円筒管14との間にバインダーが残留して燃料自体に亀裂や割れが生ずる虞があるためである。   The compact molded body 10 is not degreased, but after degreasing, it is necessary to apply the binder 12 to the outer surface and insert it into the cylindrical tube 14, but if this is before degreasing, Since the binder contained in the compact molded body 10 is inserted into the cylindrical tube 14 without being removed, the binder remains between the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14 and the fuel itself is cracked or cracked. This is because there is a fear.

また、脱脂後のコンパクト成型体10は、焼成後、円筒管14内で約1.0000〜1.0001程度膨張し、これによって、コンパクト成型体10と円筒管14とは密着して一体化するので、コンパクト成型体10の粘結剤塗布と円筒管挿入との処理は、コンパクト成型体10の焼成後ではなく、焼成前に行う。   Moreover, the compact molded body 10 after degreasing expands about 1.000 to 1.0001 in the cylindrical tube 14 after firing, whereby the compact molded body 10 and the cylindrical tube 14 are in close contact and integrated. Therefore, the processing of applying the binder to the compact molded body 10 and inserting the cylindrical tube is performed before firing the compact molded body 10, not after firing.

コンパクト成型体10が黒鉛又は炭化珪素の円筒管14で覆われていると、燃料コンパクトをマルチホール型の黒鉛ブロックに挿入して燃料体を形成する際に、燃料コンパクトの外周部分が磨耗してその中の被覆燃料粒子の被覆層を破損するという事態が生ずることがなく、従って核分裂生成物の高い閉じ込め機能を維持することができる。   When the compact molded body 10 is covered with the cylindrical tube 14 of graphite or silicon carbide, the outer periphery of the fuel compact is worn when the fuel compact is inserted into the multi-hole type graphite block to form the fuel body. There is no possibility of damaging the coating layer of the coated fuel particles therein, so that the high confinement function of the fission product can be maintained.

上記実施の形態では、円筒管14に1つのコンパクト成型体10を挿入したが、円筒管を燃料コンパクトのスタック編成長さに相応する長さとし、この円筒管に複数のコンパクト成型体を挿入して一体化すると、ピン・イン・ブロック型で使用する黒鉛スリーブが不要となり、燃料コンパクトを黒鉛ブロックに直接挿入することができるので好ましい。   In the above embodiment, one compact molded body 10 is inserted into the cylindrical tube 14, but the cylindrical tube has a length corresponding to the growth of the fuel compact stack, and a plurality of compact molded bodies are inserted into the cylindrical tube. When integrated, the graphite sleeve used in the pin-in-block type becomes unnecessary, and the fuel compact can be directly inserted into the graphite block, which is preferable.

コンパクト成型体10の成型に用いられる被覆燃料粒子の第三層の被覆に炭化珪素(SiC)ではなく、炭化ジルコニウム(ZrC)を用いることがあるが、炭化ジルコニウムは、炭化珪素のように耐酸化性能を持っていないため、高温下で酸素が存在すると、炭化ジルコニウムが二酸化ジルコニウム(ZrO)になる。二酸化ジルコニウムは、核分裂生成物の閉じ込め機能を有しないので、炭化ジルコニウムを第三層の被覆とする被覆燃料粒子から作られた燃料コンパクトは、原子炉内に何らかの原因で空気が侵入し、燃料コンパクト中の黒鉛成分が酸化するようなことがあると、炭化ジルコニウムの被覆層が露出する被覆燃料粒子が残ることがある。しかし、本発明のように、コンパクト成型体10が高い耐酸化性能を有する炭化珪素で覆われると、黒鉛成分や炭化ジルコニウムの酸化が抑制されるので、燃料コンパクトの核分裂生成物閉じ込め機能を維持することができる。 Zirconium carbide (ZrC) may be used instead of silicon carbide (SiC) for the coating of the third layer of the coated fuel particles used for molding the compact molded body 10, but zirconium carbide is oxidation resistant like silicon carbide. Since it does not have performance, zirconium carbide becomes zirconium dioxide (ZrO 2 ) when oxygen is present at high temperatures. Zirconium dioxide does not have a fission product confinement function. Therefore, the fuel compact made from coated fuel particles with zirconium carbide as the third layer coating will cause air intrusion into the reactor for some reason. When the graphite component in the inside may oxidize, the coated fuel particles from which the zirconium carbide coating layer is exposed may remain. However, when the compact molded body 10 is covered with silicon carbide having high oxidation resistance as in the present invention, oxidation of the graphite component and zirconium carbide is suppressed, so that the fission product confinement function of the fuel compact is maintained. be able to.

本発明の具体的実施例においては、図1に示す方法で円柱形燃料コンパクトを製造したが、この具体例では、コンパクト成型体は、外径が約26.6mm、高さが約39mmとなるように100℃の温度と2分の保持時間とで温間プレスして形成した。次いで、このコンパクト成型体を黒鉛製トレイ上に載せ、これを電気炉内の不活性雰囲気中に入れて約800℃で脱脂した。このようにして脱脂されたコンパクト成型体の外径は、25.95mmで高さは38.1mmであった。次いで、このコンパクト成型体の外表面に炭化珪素を含む粘結剤をスプレーによって0.04mm程度の厚みまで塗布した。その後、内径が26.02mmで高さが39mmの黒鉛製円筒管内にこのコンパクト成型体を挿入し、真空雰囲気の下で約1800℃で焼成した。焼成後、コンパクト成型体と円筒管が一体化した燃料コンパクトが得られた。   In the specific embodiment of the present invention, a cylindrical fuel compact was manufactured by the method shown in FIG. 1, but in this specific example, the compact molded body has an outer diameter of about 26.6 mm and a height of about 39 mm. Thus, it was formed by warm pressing at a temperature of 100 ° C. and a holding time of 2 minutes. Next, this compact molded body was placed on a graphite tray and placed in an inert atmosphere in an electric furnace and degreased at about 800 ° C. The compact molded body thus degreased had an outer diameter of 25.95 mm and a height of 38.1 mm. Next, a binder containing silicon carbide was applied to the outer surface of the compact molded body to a thickness of about 0.04 mm by spraying. Thereafter, the compact molded body was inserted into a graphite cylindrical tube having an inner diameter of 26.02 mm and a height of 39 mm, and fired at about 1800 ° C. in a vacuum atmosphere. After firing, a compact fuel in which the compact molded body and the cylindrical tube were integrated was obtained.

本発明によれば、コンパクト成型体の外表面に炭化珪素を含む粘結剤を塗布し、このコンパクト成型体を炭化珪素又は黒鉛から成る円筒管に挿入して焼成しコンパクト成型体と円筒管とを一体化して燃料コンパクトを製造するので、コンパクト成型体の周りの炭化珪素によって核分裂生成物の閉じ込め機能が一層向上するので、燃料コンパクトの燃焼の高度化に確実に対応することができ、産業上の利用性が向上する。   According to the present invention, a binder containing silicon carbide is applied to the outer surface of a compact molded body, the compact molded body is inserted into a cylindrical tube made of silicon carbide or graphite, and fired. Because the silicon compact around the compact molded body further enhances the fission product confinement function, it is possible to reliably cope with the advanced combustion of the fuel compact. Improves usability.

本発明の燃料コンパクトの製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method of the fuel compact of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 コンパクト成型体
12 炭化珪素
14 黒鉛円筒管
S1 コンパクト成型体の外表面に炭化珪素を塗付する工程
S2 コンパクト成形体を黒鉛円筒管に挿入する工程
S3 コンパクト成型体と円筒管とを焼成する工程
























10 Compact molded body 12 Silicon carbide 14 Graphite cylindrical tube S1 Step of applying silicon carbide to the outer surface of the compact molded body S2 Step of inserting the compact molded body into the graphite cylindrical tube S3 Step of firing the compact molded body and the cylindrical tube
























Claims (5)

被覆燃料粒子を黒鉛マトリックスに分散し成型して得られるコンパクト成型体と前記コンパクト成型体が挿入される黒鉛又は炭化珪素の円筒管と前記コンパクト成型体と円筒管との間に設けられた炭化珪素とから成り、前記コンパクト成型体と前記円筒管とは焼成一体化されていることを特徴とする高温ガス炉用の燃料コンパクト。 A compact molded body obtained by dispersing and molding coated fuel particles in a graphite matrix, a graphite or silicon carbide cylindrical tube into which the compact molded body is inserted, and silicon carbide provided between the compact molded body and the cylindrical tube The compact compact and the cylindrical tube are integrally fired and integrated, and a fuel compact for a HTGR. 被覆燃料粒子を黒鉛マトリックスに分散し成型し、脱脂し、焼成して高温ガス炉の核分裂生成物の閉じ込め機能を有する燃料コンパクトを製造する方法において、前記燃料コンパクトの脱脂工程後で焼成工程前のコンパクト成型体の外表面に炭化珪素を含む粘結剤を塗布し、次いで前記コンパクト成型体を炭化珪素又は黒鉛から成る円筒管に挿入し、その後前記コンパクト成型体と円筒管とを焼成し前記コンパクト成型体と円筒管とを一体化することを特徴とする高温ガス炉用の燃料コンパクトの製造方法。 In a method of manufacturing a fuel compact having a function of confining fission products in a high temperature gas reactor by dispersing and molding coated fuel particles in a graphite matrix, degreasing and firing, before the firing step after the fuel compact degreasing step A binder containing silicon carbide is applied to the outer surface of the compact molded body, and then the compact molded body is inserted into a cylindrical tube made of silicon carbide or graphite, and then the compact molded body and the cylindrical tube are baked to form the compact A method for producing a fuel compact for a HTGR characterized by integrating a molded body and a cylindrical tube. 請求項2に記載の燃料コンパクトの製造方法であって、前記円筒管の内径は、50mm以下であり、且つ前記脱脂後のコンパクト成型体の外径の1.000倍以上の内径を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。 It is a manufacturing method of the fuel compact of Claim 2, Comprising: The internal diameter of the said cylindrical tube is 50 mm or less, and has an internal diameter more than 1.000 times the outer diameter of the compact molded object after the said degreasing | defatting. A method for producing a fuel compact. 請求項2又は3に記載の燃料コンパクトの製造方法であって、前記円筒管は、1つのコンパクト成型体の長さ以上の長さを有することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。 The method for manufacturing a fuel compact according to claim 2 or 3, wherein the cylindrical tube has a length equal to or longer than a length of one compact molded body. 請求項2乃至4のいずれかに記載の燃料コンパクトの製造方法であって、前記円筒管に複数のコンパクト成型体が挿入されることを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。


























5. The method for producing a fuel compact according to claim 2, wherein a plurality of compact molded bodies are inserted into the cylindrical tube.


























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