JP2006300770A - 燃料コンパクトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料の外側に黒鉛層を一体的に圧縮成型した一体型燃料コンパクトを、１回の圧縮行程で容易に製造して、燃料と非燃料領域とのギャップを簡易に解消する。
【解決手段】 型１０内に、外容器１２Ａと内容器１２Ｂとから成る充填容器１２を装填して、型１０内を区分けし、型１０の内部に区画１６Ａ、１６Ｂを形成する。内側の区画１６Ａに、オーバーコート被覆燃料粒子１を、外側の区画１６Ｂに、オーバーコート黒鉛粒子２を充填した後、充填容器１２を型１０内から取り出して、異なる種類のオーバーコート粒子から成る重層体とする。異なる種類のオーバーコート粒子から成る積層体を圧縮して燃料コンパクトとする。オーバーコート粒子１、２は、核となる粒子の直径、及び、オーバーコート層の厚みを同一にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高温ガス炉等の原子炉において燃料として使用される燃料コンパクトの製造方法の改良に関し、特に、表面に黒鉛粉末を付着させた微小粒子（オーバーコート粒子）を圧縮して燃料コンパクトに成型する工程において、燃料コンパクトの外表面に核燃料物質を含まない領域（非燃料層）を簡易に形成すること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が良好な黒鉛から形成すると共に、冷却ガスとして高温下でも化学反応を起こさないヘリウムガス等の気体を用いているため、固有の安全性が高く、出口温度が非常に高いヘリウムガスを取り出すことができる原子炉であり、約９００℃前後の高温熱を、発電はもちろんのこと水素製造や化学プラント等、幅広い分野において利用することを可能とするものである。

（被覆燃料粒子）
この高温ガス炉の燃料としては、一般に、二酸化ウランやトリウム等をセラミックス状に焼結した直径約３５０μｍ〜６５０μｍの燃料核の周囲に、第１層から第４層の計４層の被覆が施された直径約５００μｍ〜１０００μｍ被覆燃料粒子が使用される。具体的には、次の４つの被覆である。

即ち、一般にバッファ層と呼ばれる最も内側の第１層は、密度約１ｇ／ｃｍ³の低密度熱分解炭素（ＰｙＣ）から成る層で、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）のガスを溜めるとと共に、核燃料のスウェリングを吸収する機能を併せ持つ。次いで、この第１層の上に施される第２層は、一般に、密度約１．８ｇ／ｃｍ³の高密度熱分解炭素から形成された内側熱分解炭素（ＰｙＣ）層であり、ＦＰの拡散の障壁となってＦＰを保持する機能を有するものである。更に、炭化珪素（ＳｉＣ）層と呼ばれる第３層は、密度約３．２ｇ／ｃｍ³の炭化珪素から成り、主に固体状の核分裂生成物の拡散の障壁となって固体状の核分裂生成物を保持すると共に、被覆燃料粒子全体の主要な強度部材としての機能を有するものである。最も外側の第４層である外側熱分解炭素層は、第２層と同様、密度約１．８ｇ／ｃｍ³の高密度熱分解炭素から成り、照射収縮により第３層である炭化珪素層に圧縮応力を発生させて照射下での被覆燃料粒子全体の強度を保持すると共にＦＰを保持する機能を有するものである。

このような被覆燃料粒子は、一般的には、次のような工程を経て製造される。即ち、まず、燃料核の生成であるが、具体的には、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして生成した硝酸ウラニル原液に、純水、増粘剤を添加して撹拌することにより滴下原液を生成する。この場合、増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の液滴が、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。この増粘剤としては、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、メトローズ等を使用することができる。次いで、このようにして調整された滴下原液を、所定の温度に冷却して粘度を調整した後、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溶液中に滴下する。なお、この場合、液滴に、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吹きかけ、液滴の表面をゲル化させることにより、着水時に液滴が変形することを防止する。

アンモニア水溶液中に滴下された原液は、アンモニア水溶液中で、硝酸ウラニルがアンモニアと充分に反応して重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。この重ウラン酸アンモニウムの粒子を、大気中でばい焼して、三酸化ウラン粒子とした後、更に還元、焼結することにより、高密度のセラミックス状二酸化ウランから成る燃料核を得る。このようにして得られた燃料核の粒径や真球度は、次の被覆工程における製造条件に非常に大きな影響を与えることから、燃料核は、篩により粒径選別及び真球度選別を行った上で、被覆工程に送られる。

次に、燃料核の被覆工程においては、燃料核を流動床に装荷し、被覆となるガスを熱分解させることにより第１層から順次、上述した被覆を施していく。この場合、具体的には、第１層の低密度炭素層については、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）を約１４００℃で熱分解して燃料核を被覆する。第２層、第４層の高密度の熱分解炭素層については、プロピレン（Ｃ₃Ｈ₆）を約１４００度で熱分解して被覆を施していく。第３層である炭化珪素層は、メチルトリクロロシラン（ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃）を約１６００℃で熱分解して形成する。このようにして製造された被覆燃料粒子は、更に、黒鉛マトリックスをコーティングしてオーバーコートされた上で、燃料コンパクトの形で使用されることがある。

（燃料コンパクト）
この被覆燃料粒子を燃料コンパクトとして使用する場合には、被覆燃料粒子を黒鉛マトリックス中に分散させた後、例えば、中空円筒形又は円筒形にプレス成型又はモールド成型した上で焼結させて一定形状の燃料コンパクトとする（例えば、特許文献１等参照）。この燃料コンパクトは、更に、黒鉛から形成された筒に一定数量入れて、上下に栓をした燃料棒の形態として使用される。この燃料棒の形態とされた被覆燃料粒子は、最終的には、この燃料棒を、高温ガス炉の六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に装填し、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ることにより、炉心を構成する。

（燃料棒）
この場合、燃料棒は、黒鉛から形成された筒に燃料コンパクトを装入して形成されるため、これらの黒鉛から形成された筒と内部の燃料コンパクトとの間には、ギャップが存在する。このギャップは、燃料とヘリウムガスとの熱伝達を悪化させるため、高温のヘリウムガスを取り出すためには、燃焼温度を上昇させる必要があった。このため、黒鉛から形成された筒と燃料コンパクトとの間のギャップを解消するために、様々な手法が検討されてきた。

（非燃料領域とのギャップの解消）
その一つとして、ラバープレス法により、燃料の外側に黒鉛層（黒鉛製の筒に相当する非燃料領域）を一体的に圧縮成型した一体型燃料とすることを挙げることができる。具体的には、まず、黒鉛粒子を、中心に心棒が設置されたゴム型等の変形可能な型に充填して、このゴム型を外側から、まずは低圧の液圧により圧縮して筒状の黒鉛層に成型した後、その内部に被覆燃料粒子及び黒鉛粉末を充填した上で、今度は高圧で再度圧縮成型をして、外表面に非燃料層を有する一体型燃料とするものである。しかし、この方法では、二度の圧縮行程を経ることが必要であると共に、その液圧を各々適切に管理することが必要となるため、工程が非常に煩雑となり、製造に非常に手間を要する問題があった。

また、この方法では、筒状の黒鉛層の内部に、被覆燃料粒子と共に、黒鉛粉末を充填するため、この黒鉛粉末が型の内部等で詰まり、生産性を低下させるおそれがあった。同時に、作業の際に、この黒鉛粉末の粉塵が飛散するため、設備への粉塵対策等の作業環境への配慮が必要となり、メンテナンス上も手数を要する問題があった。

その他、ギャップを解消する一体型燃料としては、ペブルベッド型燃料とすることも行われているが、２回の圧縮工程を経ることが必要である点で、ラバープレス法の場合と同様の問題を有していた。
特開２０００−２８４０８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、異なる複数の層を有する燃料コンパクト、特に、燃料の外側に黒鉛層を一体的に圧縮成型した一体型燃料コンパクトを、１回の圧縮行程で容易に製造して、燃料と非燃料領域とのギャップを簡易に解消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。

本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、異なる種類のオーバーコート粒子を型内に区分けして充填して、異なる種類のオーバーコート粒子から成る複数の層を形成した後、この異なる種類のオーバーコート粒子の重層体を圧縮して燃料コンパクトを製造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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、型内に仕切を挿入して型内を区分けして型の内部に区画を形成し、この各区画内に、各区画毎に異なる種類のオーバーコート粒子を充填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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第２の解決手段において、各区画内に異なる種類のオーバーコート粒子を充填した後又は充填しながら、仕切を型内から取り出して異なる種類のオーバーコート粒子から成る複数の層を形成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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、異なる種類のオーバーコート粒子として、被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子と、黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子とを使用して、外側に黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子から成る非燃料層を有する燃料コンパクトを製造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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、異なる種類のオーバーコート粒子として、異なる濃縮度を有する被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子を使用して、層間で濃縮度の異なる燃料コンパクトを製造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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、型の底部に予め任意の種類のオーバーコート粒子を敷設した上で、型内に異なる種類のオーバーコート粒子を区分けして充填した後、更に型内に任意の種類のオーバーコート粒子を充填して、端栓を有する燃料コンパクトを製造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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第１乃至第６のいずれかの解決手段において、各オーバーコート粒子において、オーバーコートされる核となる粒子の直径を同一の直径と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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、各オーバーコート粒子において、核となる粒子に付着させたオーバーコート層の厚みを同一の厚みと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ものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第１乃至第８のいずれかの解決手段において、型内に異なる種類のオーバーコート粒子を充填する際に、他の区画に充填されるべき異種のオーバーコート粒子が混入するのを防止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ものである。

本発明によれば、上記のように、異なる種類のオーバーコート粒子を、型内に区分けして充填して重層状態とした上で、同時に圧縮しているため、複数回の圧縮工程を経ることなく、一度の圧縮で、異なる種類のオーバーコート粒子から成る複数の層を有する燃料コンパクトを簡易に製造することができ、生産性を高めることができる実益がある。

特に、この場合、異なる種類のオーバーコート粒子として、被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子と、黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子を使用して、被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子の外側に、黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子を充填して、同時に圧縮することにより、燃料となるオーバーコート被覆燃料粒子から成る層と、非燃料領域となるオーバーコート黒鉛粒子からなる層との間のギャップを簡易に解消することができる実益がある。

また、本発明によれば、上記のように、型内に、粉末ではなく、比較的真球度の高いオーバーコート粒子を充填しているため、各粒子を型内に稠密に充填することができ、充填後にオーバーコート粒子が変位して充填状態を崩すことがなく、燃料コンパクトを簡易に区分けして異なる層を有する燃料コンパクトとすることができる実益がある。

特に、この場合、本発明によれば、上記のように、同一の直径の核に、同一の厚みを有するオーバーコート層を有するオーバーコート粒子を使用しているため、異なる種類のオーバーコート粒子間においても、圧力に対する変形度が均等となり、圧縮成型時に変形しやすいオーバーコート粒子から成る層側に、変形しにくいオーバーコート粒子が移動することを防止することができるため、燃料コンパクトを適切に区分けして異なる層を有する燃料コンパクトとすることができる実益がある。

更に、本発明によれば、上記のように、原材料として、粉末よりも直径が大きく流動性を有するオーバーコート粒子を使用しているため、原材料が型等の内部で詰まることがなく、生産ラインに支障が生ずるのを抑制することができると共に、粉末を使用しないため、粉塵が飛散することがなく、設備等に対する粉塵対策に配慮をする必要がなくなり、メンテナンスの作業性や安全性を簡易に確保することができる実益がある。

本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１及び図２は本発明の燃料コンパクトの製造方法を実施する状態を示し、本発明は、図１に示すように、型１０内に異なる種類のオーバーコート粒子１、２を充填して、異なる種類のオーバーコート粒子１、２から成る複数の層を有する燃料コンパクトを製造するものである。

具体的には、本発明では、図１に示すように、異なる種類のオーバーコート粒子１、２を型１０内に区分けして充填して、これらの異なる種類のオーバーコート粒子１、２から成る複数の層を形成した後、この異なる種類のオーバーコート粒子１、２の重層体を圧縮して燃料コンパクトを製造する。

（１．オーバーコート粒子）
この場合、異なる種類のオーバーコート粒子１、２として、図示の実施の形態では、被覆燃料粒子を核として、これにオーバーコートをした粒子１（以下、「オーバーコート被覆燃料粒子」と称する。）と、黒鉛粒子を核として、これにオーバーコートをした粒子２（以下、「オーバーコート黒鉛粒子」と称する。）とを使用して、図１に示すように、型１０内に、オーバーコート被覆燃料粒子１を内側に、オーバーコート黒鉛粒子２を外側に充填することにより、外表面に、従来の燃料棒における黒鉛製の筒に相当する非燃料領域となる黒鉛層が一体的に形成された一体型燃料とすることができる。

（２．オーバーコート粒子の充填）
これらのオーバーコート粒子１、２を、型１０内へ区分けして充填するには、図１及び図２に示すように、型１０内に装填される充填容器１２を使用することにより行うことができる。この充填容器１２は、図１及び図２に示すように、外容器１２Ａと、この外容器１２Ａの内側に配置された内容器１２Ｂとを相互に接合して形成されている。従って、充填容器１２は、内容器１２Ｂが、いわば充填容器１２内の仕切となり、この仕切となる内容器１２Ｂにより内部が区分けされてる。

従って、この充填容器を１２を、図２に示すように、中央に芯金１４が配置された型１０内に、装填することにより、型１０の内部を区分けして、型１０の内部に複数の（図示の実施の形態では２つの）区画１６Ａ、１６Ｂを形成することができる。なお、充填容器１２を型１０内に円滑に装填することができるように、充填容器１２（外容器１２Ａ）の外径は、型１０の内径よりも、若干小さく、好ましくは、１ｍｍ程度小さく設定する。

次いで、これらの各区画１６Ａ、１６Ｂ内に、各区画毎に、異なる種類のオーバーコート粒子１、２を充填する。この場合、燃料となるオーバーコート被覆燃料粒子１と、非燃料領域となるオーバーコート黒鉛粒子２とを使用する図示の実施の形態では、内側の区画１６Ａにオーバーコート被覆燃料粒子１を、外側の区画１６Ｂにオーバーコート黒鉛粒子２を、充填する。これにより、中央に芯金１４により成型される空間（中空部）を有し、外表面には非燃料領域となる黒鉛層が一体的に形成された一体型燃料とすることができる。

これらのオーバーコート粒子１、２の充填に際しては、図２に示すように、内側の区画１６Ａであれば、芯金１４との間に形成された投入口１６ａから、一方、外側の区画１６Ｂであれば、内容器１２Ｂとの間に形成された投入口１６ｂから、それぞれ該当するオーバーコート粒子１、２を充填することができるが、その際に、他の区画１６に充填されるべき異種のオーバーコート粒子１、２が混入するのを防止しつつ、充填することが望ましい。

その方法として、図示の実施の形態では、図２に示すように、内容器１２Ｂの高さを外容器１２Ａの高さよりも高くすることにより、外側の区画１６Ｂに充填されるべきオーバーコート黒鉛粒子２が、オーバーコート被覆燃料粒子１が充填されるべき内側の区画１６Ａに混入するのを防止している。この場合、内容器１２Ｂを、外容器１２Ａより、どの程度高くするかは、製造されるべき燃料コンパクトの長さや充填容器１２の全体寸法等により相対的に決定すべきであるが、オーバーコート粒子１、２の混入を防ぐためには、少なくとも、１０ｍｍ以上とすることが望ましい。

なお、オーバーコート粒子１、２の混入を防止する手段は、図示の内容器１２Ｂの高さ調整に限定されるものではなく、混入を適切に防止することができれば、他の適宜な手段を採用することができる。具体的には、他に、例えば、内容器１２Ｂの上端部を漏斗状に形成することにより、外側の区画１６Ｂに充填されるべきオーバーコート黒鉛粒子２が内側の区画１６Ａに混入するのを防止することができる。更には、例えば、オーバーコート粒子１、２の投入口１６ａ、１６ｂに、図示しない混入防止板を設置することにより、又は、内容器１２Ｂや外容器１２Ａに、それぞれオーバーコート粒子１、２を搬送する図示しない搬送管を接続することにより、混入を防止しながら、各オーバーコート粒子１、２を適切な区画１６Ａ、１６Ｂに充填することもできる。

以上のようにして、各オーバーコート粒子１、２を型１０内に充填した後は、図１に示すように、充填容器１２を型１０内から取り出す。具体的には、充填容器１２を、適宜の手段によって上方へ引き上げることにより、充填容器１２を充填されたオーバーコート粒子１、２から抜き出すようにして、型１０の外部へ取り出す。

これにより、図１に示すように、型１０の中央部にはオーバーコート被覆燃料粒子１が、型１０の周辺部にオーバーコート黒鉛粒子２がギャップなく一体的に配置された重層体とすることができる。この場合、オーバーコート粒子１、２は、粉末に比べて、直径が大きく、かつ、真球度が高いため、図１に示すように、充填容器１２を取り出しても、稠密に充填され、充填された位置から大きく変位せず、重層状態が良好に維持されると共に、充填容器１２内に付着して詰まることもないため、型１０内に適切に充填することができる。

この場合、充填容器１２を型１０から取り出す（上方へ引き上げる）タイミングは、上記のように、型１０内へのオーバーコート粒子１、２の充填が終了した後に、行うこともできるが、充填状態に大きな影響を与えなければ、オーバーコート粒子１、２を充填しながら、同時に行うこともできる。具体的には、オーバーコート粒子１、２が、ある程度、充填された段階で、その充填量に応じて（充填量に比例して）、少しずつ充填容器１２を引き上げ、オーバーコート粒子１、２の充填と重層化（ギャップの解消）とを同時並行的に行うこともできる。

なお、図示の実施の形態では、型１０内からの取り出しの容易性を考慮して、外容器１２Ａと内容器１２Ｂとを一体的に接合した充填容器１２としたが、両者を型１０内において芯金１４と同心円上に設置することができ、また、取り出しの際に、充填されたオーバーコート粒子１、２の充填状態に大きな影響を与えなければ、必ずしも一体化することなく、別体として、各々別々に型１０内に装填することもできる。

同様に、図示の実施の形態では、外容器１２Ａと内容器１２Ｂとから成る充填容器１２としたが、型１０内を適切に区分けすることができると同時に型１０から容易に取り出せることができれば、図示の実施の形態における内容器１２Ｂに相当する筒状の図示しない単体の仕切を使用することもできる。

なお、いずれの場合も、これらの充填容器１２や図示しない仕切は、例えば、ステンレス鋼等から形成することができる。また、通常は、図示の実施の形態のように、型１０の内部を区分けする内容器１２Ａ（又は仕切）を１つ設定し、型１０の内部を２つに区分けすれば充分ではあるが、必要に応じて、内容器１２Ａや図示しない仕切の数を任意に設定することにより、任意の数の区画１６を設定して、多層状の燃料コンパクトを製造することにも対応することはできる。

（３．オーバーコート粒子の圧縮）
最後に、型１０内のオーバーコート粒子１、２の重層体を、適宜の方法で圧縮し、型１０内から取り出すことにより、外表面に非燃料領域である黒鉛層を有する二重構造の一体型燃料コンパクトとすることができる。

この圧縮の方法としては、基本的には、型１０として金型を使用したプレス加工により行うこと、又は、型１０としてゴム型を使用して外周からの液圧により圧縮することのいずれの方法を適用することもできる。この場合、型１０である金型や芯金１４は、工具鋼から形成することができ、表面にラップを仕上げを施したものを使用することができる。

この場合、製造すべき燃料コンパクトの高さと直径との比（高さ／直径）が、１．５程度までの燃料コンパクトであれば、型１０として、金型、ゴム型のいずれも使用することができるが、製造すべき燃料コンパクトの高さと直径との比（高さ／直径）が、１．５を超える場合には、ゴム型を使用した液圧によるプレス（ラバープレス）により、圧縮することが望ましい。これは、高さと直径との比（高さ／直径）が大きな燃料コンパクト（圧縮前の重層体）を、金型を使用して圧縮すると、金型とオーバーコート粒子１、２との間の摩擦により、オーバーコート粒子１、２の圧縮の程度に差が生じて、高さ方向に成型密度の偏りが生じ、燃料コンパクト中の被覆燃料粒子の分散が不均一となるためである。

また、この圧縮の際の重要な要素として、各オーバーコート粒子１、２の寸法設定を挙げることができる。具体的には、オーバーコートされる核となる被覆燃料粒子及び黒鉛粒子の直径を同一の直径とし、かつ、これらの核となる粒子に付着させたオーバーコート層の厚みを同一の厚みとすることが望ましい。これにより、異なる種類のオーバーコート粒子１、２間においても、圧力に対する変形度が均等となり、圧縮成型時に変形しやすいオーバーコート粒子から成る層側に、変形しにくいオーバーコート粒子が移動すること、即ち、例えば、オーバーコート被覆燃料粒子１がオーバーコート黒鉛粒子２側に移動したり、逆に、オーバーコート黒鉛粒子２がオーバーコート被覆燃料粒子１側に移動することを、防止することができ、燃料コンパクトを適切に区分けして異なる層を有する燃料コンパクトとすることができるからである。

（４．他の実施の形態）
なお、上記の実施の形態では、内外にのみオーバーコート粒子１、２が配置された燃料コンパクトを製造する例を示したが、型１０型の底部に、予めオーバーコート黒鉛粒子２を敷設した上で、型１０内に充填容器１２を装填して、型１０内にオーバーコート被覆燃料粒子１とオーバーコート黒鉛粒子２を区分けして充填した後、充填容器１２を取り出して、更に型内にオーバーコート黒鉛粒子２を充填することにより、黒鉛製の端栓を両端に有する燃料コンパクトを、一度の圧縮で簡易に製造することもできる。

また、図示の実施の形態では、比較的高さの低い燃料コンパクトを製造する形態を採り上げたが、本発明の方法により製造するべき燃料コンパクトの高さに特に制限はなく、製造すべき燃料コンパクトのサイズに合わせて、型１０や充填容器１２の大きさを設定することにより、様々な長さの燃料コンパクトを製造することができる。

更に、上記の実施の形態では、異なる種類のオーバーコート粒子として、オーバーコート被覆燃料粒子１と、オーバーコート黒鉛粒子２を使用したが、使用するオーバーコート粒子の種類も、必ずしもこれに限定されるものではなく、他に、例えば、異なる濃縮度を有する被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子を使用して、層間で濃縮度の異なる燃料コンパクトを簡易に製造することにも適用することができる。

本発明は、内外で異なる種類のオーバーコート粒子から成る層を有する燃料コンパクトの製造に広く適用することができ、外表面に非燃料領域を有する燃料コンパクトの他、異なる濃縮度を有する燃料コンパクトの製造にも、適用することができる。

本発明の燃料コンパクトの製造方法を実施する状態の概略正面図である。 本発明の燃料コンパクトの製造方法の実施に使用される型と充填容器の概略斜視図である。

符号の説明

１ オーバーコート被覆燃料粒子
２ オーバーコート黒鉛粒子
１０ 型
１２ 充填容器
１２Ａ 外容器
１２Ｂ 内容器
１４ 芯金
１６Ａ、１６Ｂ 区画
１６ａ、１６ｂ 投入口

Claims (9)

1. 異なる種類のオーバーコート粒子を型内に区分けして充填して、前記異なる種類のオーバーコート粒子から成る複数の層を形成した後、前記異なる種類のオーバーコート粒子の重層体を圧縮して燃料コンパクトを製造することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
2. 請求項１に記載された燃料コンパクトの製造方法であって、型内に仕切を挿入して前記型内を区分けして前記型の内部に区画を形成し、前記各区画内に、前記各区画毎に前記異なる種類のオーバーコート粒子を充填することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
3. 請求項２に記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記各区画内に前記異なる種類のオーバーコート粒子を充填した後又は充填しながら、前記仕切を前記型内から取り出して前記異なる種類のオーバーコート粒子から成る複数の層を形成することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記異なる種類のオーバーコート粒子として、被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子と、黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子とを使用して、外側に黒鉛粒子を核としたオーバーコート粒子から成る非燃料層を有する燃料コンパクトを製造することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記異なる種類のオーバーコート粒子として、異なる濃縮度を有する被覆燃料粒子を核としたオーバーコート粒子を使用して、層間で濃縮度の異なる燃料コンパクトを製造することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記型の底部に予め任意の種類のオーバーコート粒子を敷設した上で、前記型内に前記異なる種類のオーバーコート粒子を区分けして充填した後、更に前記型内に前記任意の種類のオーバーコート粒子を充填して、端栓を有する燃料コンパクトを製造することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記各オーバーコート粒子において、オーバーコートされる核となる粒子の直径を同一の直径とすることを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記各オーバーコート粒子において、核となる粒子に付着させたオーバーコート層の厚みを同一の厚みとすることを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
9. 請求項１乃至請求項８に記載された燃料コンパクトの製造方法であって、前記型内に前記異なる種類のオーバーコート粒子を充填する際に、他の区画に充填されるべき異種のオーバーコート粒子が混入するのを防止することを特徴とする燃料コンパクトの製造方法。
   

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