JP2671265B2 - ウランおよび／またはプルトニウムの窒化物の製造方法 - Google Patents
ウランおよび／またはプルトニウムの窒化物の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に原子炉の燃料として使用可能なプルト
ニウムおよび／またはウランの一窒化物（モノナイトラ
イド）の製造方法に関するものである。
ニウムおよび／またはウランの一窒化物（モノナイトラ
イド）の製造方法に関するものである。
さらに詳細には、本発明は、対応する１つまたは複数
の酸化物を炭素の存在下で窒化させることによるウラン
および／またはプルトニウムの一窒化物の製造方法に関
するものである。
の酸化物を炭素の存在下で窒化させることによるウラン
および／またはプルトニウムの一窒化物の製造方法に関
するものである。
従来の技術 ウランおよび／またはプルトニウムの一窒化物は、原
子炉で燃料として用いるのに適した熱伝導率の高い緻密
な耐火性の化合物である。この化合物は、可能な限り混
合酸化物に近い形にしたウラン・プルトニウム窒化物の
均質混合物の形態で高速原子炉で使用することができ
る。しかし、この燃料と原子炉の炉心部品との間の化学
的適合性を良好に維持するためには、この窒化物の炭素
および酸素による汚染を最小限に抑えることが重要であ
る。
子炉で燃料として用いるのに適した熱伝導率の高い緻密
な耐火性の化合物である。この化合物は、可能な限り混
合酸化物に近い形にしたウラン・プルトニウム窒化物の
均質混合物の形態で高速原子炉で使用することができ
る。しかし、この燃料と原子炉の炉心部品との間の化学
的適合性を良好に維持するためには、この窒化物の炭素
および酸素による汚染を最小限に抑えることが重要であ
る。
しかし、一つまたは複数の対応する酸化物を炭素の存
在下で窒化することによってウランおよび／またはプル
トニウムの一窒化物を製造する公知の方法は、炭素およ
び酸素によって窒化物が汚染されるという欠点があり、
また、プルトニウムの場合には実施が難しいという欠点
がある。
在下で窒化することによってウランおよび／またはプル
トニウムの一窒化物を製造する公知の方法は、炭素およ
び酸素によって窒化物が汚染されるという欠点があり、
また、プルトニウムの場合には実施が難しいという欠点
がある。
この窒化反応を利用したウランおよび／またはプルト
ニウムの窒化物の製造方法は、特に、ドイツ連邦共和国
特許DE−Ａ−1,928,525（アメリカ合衆国原子力委員会
〔United States Atomic Energy Commission）〕、ドイ
ツ連邦共和国特許DE−Ａ−2,725,206〔日本原子力研究
所（Japan Atomic Energy Research Institute）〕、特
開昭54−32,198（日本原子力研究所）に記載されてい
る。
ニウムの窒化物の製造方法は、特に、ドイツ連邦共和国
特許DE−Ａ−1,928,525（アメリカ合衆国原子力委員会
〔United States Atomic Energy Commission）〕、ドイ
ツ連邦共和国特許DE−Ａ−2,725,206〔日本原子力研究
所（Japan Atomic Energy Research Institute）〕、特
開昭54−32,198（日本原子力研究所）に記載されてい
る。
ドイツ連邦共和国特許第DE−Ａ−1,928,525に記載さ
れた第１の方法では、炭素と炭素を8.6から10重量％含
む酸化ウランおよび／または酸化プルトニウムとの混合
物を窒素流下で、1500から1700℃の温度で反応させ、次
いで、温度を低下させ、生成物を1000から1200℃の温度
に水素流下に維持することによって残留炭素を除去し、
この操作を数回繰り返し、次いで、得られた生成物を不
活性ガス流下で再度冷却している。従って、この方法で
は、中性なガス下で冷却させて単相で反応を終了させる
ことができる。しかし、この方法にはいくつかの欠点が
ある。
れた第１の方法では、炭素と炭素を8.6から10重量％含
む酸化ウランおよび／または酸化プルトニウムとの混合
物を窒素流下で、1500から1700℃の温度で反応させ、次
いで、温度を低下させ、生成物を1000から1200℃の温度
に水素流下に維持することによって残留炭素を除去し、
この操作を数回繰り返し、次いで、得られた生成物を不
活性ガス流下で再度冷却している。従って、この方法で
は、中性なガス下で冷却させて単相で反応を終了させる
ことができる。しかし、この方法にはいくつかの欠点が
ある。
すなわち、反応速度が遅く、特に反応の終点に近づく
につれて反応速度が著しく遅くなるため、高温反応が極
めて長い時間続くことになる。さらに、一つまたは複数
の酸化物と炭素とを化学等量で混合することが困難であ
る。従って、この方法によって製造されたウランおよび
／またはプルトニウムの一窒化物は、通常、3000rpmの
酸素と1500rpmの炭素を含んでおり、原子炉で使用する
には問題のある極めて高い汚染度である。
につれて反応速度が著しく遅くなるため、高温反応が極
めて長い時間続くことになる。さらに、一つまたは複数
の酸化物と炭素とを化学等量で混合することが困難であ
る。従って、この方法によって製造されたウランおよび
／またはプルトニウムの一窒化物は、通常、3000rpmの
酸素と1500rpmの炭素を含んでおり、原子炉で使用する
には問題のある極めて高い汚染度である。
ドイツ連邦共和国特許DE−Ａ−2,725,206および特開
昭54−32,198には、ウランの一窒化物の第２の製造方法
が記載されている。この方法では二酸化ウランと過剰な
炭素との混合物を出発原料とし、この混合物を窒素中で
1600から1700℃の温度で反応させ、水素流中で過剰な炭
素を除去している。一般に、この方法は５つの連続した
段階で実施されるので、この方法の実施は極めて複雑で
ある。しかし、この方法では、得られたウランの一窒化
物中の酸素含有量および炭素含有量をO2として約1000pp
m、Ｃとして2000ppmに制限することができる。
昭54−32,198には、ウランの一窒化物の第２の製造方法
が記載されている。この方法では二酸化ウランと過剰な
炭素との混合物を出発原料とし、この混合物を窒素中で
1600から1700℃の温度で反応させ、水素流中で過剰な炭
素を除去している。一般に、この方法は５つの連続した
段階で実施されるので、この方法の実施は極めて複雑で
ある。しかし、この方法では、得られたウランの一窒化
物中の酸素含有量および炭素含有量をO2として約1000pp
m、Ｃとして2000ppmに制限することができる。
ドイツ連邦共和国特許DE−Ａ−2,725,206には、酸化
ウランと化学当量に対して過剰な炭素との混合物からウ
ランの一窒化物を製造するための第３の方法が記載され
ている。この方法では、窒素と水素とを含むガス流下で
1400℃以上の温度にして、反応と過剰炭素の除去とを同
時に実施している。得られた生成物は、この操作の終り
に不活性ガス流下または真空中で冷却される。窒素と水
素を含む上記のガス流は、８から75容量％の水素を含ん
でいる。この方法では、炭素含有量と酸素含有量が極め
て低い窒化ウランを得ることができる。例えば、1550℃
で操作した場合には、酸素は310ppm、炭素は260ppmにな
る。
ウランと化学当量に対して過剰な炭素との混合物からウ
ランの一窒化物を製造するための第３の方法が記載され
ている。この方法では、窒素と水素とを含むガス流下で
1400℃以上の温度にして、反応と過剰炭素の除去とを同
時に実施している。得られた生成物は、この操作の終り
に不活性ガス流下または真空中で冷却される。窒素と水
素を含む上記のガス流は、８から75容量％の水素を含ん
でいる。この方法では、炭素含有量と酸素含有量が極め
て低い窒化ウランを得ることができる。例えば、1550℃
で操作した場合には、酸素は310ppm、炭素は260ppmにな
る。
しかし、出発原料の混合物中には少なくとも13.4重量
％の炭素が含有されていることが必要であり、また、８
容量％以上の水素を含む水素含有ガスを用いなければな
らないという欠点がある。プルトニウム処理は、グルー
ブボックス内で制限された雰囲気下で実施しなければな
らないので、この方法はプルトニウム処理には適してい
ない。
％の炭素が含有されていることが必要であり、また、８
容量％以上の水素を含む水素含有ガスを用いなければな
らないという欠点がある。プルトニウム処理は、グルー
ブボックス内で制限された雰囲気下で実施しなければな
らないので、この方法はプルトニウム処理には適してい
ない。
特開昭54−32,198には、過剰な炭素を含む酸化ウラン
と炭素との混合物から一窒化ウランを製造する第４の方
法が記載されている。この方法では、先ず、酸化ウラン
を炭素と反応させて炭化ウランを生成させ、次に、この
炭化ウランをアンモニア流または水素・窒素混合流下で
温度1400から1700℃に加熱して窒化物に変える。このよ
うにして得られた生成物をヘリウム等の稀ガス雰囲気下
もしくは真空中で冷却する。これらの条件下では、炭素
の含有量を90から440ppmの範囲に、酸素の含有量を230
から570ppmの範囲に低下させることができる。従って、
この方法では、酸素含有量と炭素含有量を最小にするこ
とができる。しかし、上記の第３番目に記載した方法と
同様に、出発原料として炭素含有量の多い混合物を使用
しなければならず、ガス流中の水素含有量が８容量％以
上でなければならないという欠点がある。
と炭素との混合物から一窒化ウランを製造する第４の方
法が記載されている。この方法では、先ず、酸化ウラン
を炭素と反応させて炭化ウランを生成させ、次に、この
炭化ウランをアンモニア流または水素・窒素混合流下で
温度1400から1700℃に加熱して窒化物に変える。このよ
うにして得られた生成物をヘリウム等の稀ガス雰囲気下
もしくは真空中で冷却する。これらの条件下では、炭素
の含有量を90から440ppmの範囲に、酸素の含有量を230
から570ppmの範囲に低下させることができる。従って、
この方法では、酸素含有量と炭素含有量を最小にするこ
とができる。しかし、上記の第３番目に記載した方法と
同様に、出発原料として炭素含有量の多い混合物を使用
しなければならず、ガス流中の水素含有量が８容量％以
上でなければならないという欠点がある。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記の欠点を解消すると同時に、酸
素含有量と炭素含有量とが最小の窒化物を得ることがで
きるような、対応する１つまたは複数の酸化物と炭素と
の混合物の窒化による、ウランおよび／またはプルトニ
ウムの一窒化物の製造方法を提供することにある。
素含有量と炭素含有量とが最小の窒化物を得ることがで
きるような、対応する１つまたは複数の酸化物と炭素と
の混合物の窒化による、ウランおよび／またはプルトニ
ウムの一窒化物の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、酸化ウランおよび／または酸化プルトニウ
ムと炭素を混合し、この混合物を窒素の存在下で加熱す
ることによって対応する一窒化物に変えることによって
構成される式： U1-xPuxN （ここで、ｘは０から１の間の数）の一窒化物の製造方
法において、 10重量％以下の炭素を含む炭素と酸化ウランと酸化プ
ルトニウムとの混合物を使用し、 この混合物を窒素流下で、次いで、窒素と８容量％未
満の水素を含む水素含有稀ガス流下で1500から1600℃の
温度で加熱することによって対応する一窒化物に変換す
ることを特徴としている。
ムと炭素を混合し、この混合物を窒素の存在下で加熱す
ることによって対応する一窒化物に変えることによって
構成される式： U1-xPuxN （ここで、ｘは０から１の間の数）の一窒化物の製造方
法において、 10重量％以下の炭素を含む炭素と酸化ウランと酸化プ
ルトニウムとの混合物を使用し、 この混合物を窒素流下で、次いで、窒素と８容量％未
満の水素を含む水素含有稀ガス流下で1500から1600℃の
温度で加熱することによって対応する一窒化物に変換す
ることを特徴としている。
本発明の方法では、上記の混合物を一窒化物に変換す
るのに窒素流を使用し、次いで、この窒素流に水素含有
稀ガスを添加する。これによって、1600℃以下の温度で
操作することが可能となり、しかも、上記の従来法の場
合のような理論量に対して大幅に過剰な炭素を使用する
必要無しに、良好に窒化を実施することができる。その
上、炭素含有量と酸素含有量が極めて低い生成物を得る
ことができる。
るのに窒素流を使用し、次いで、この窒素流に水素含有
稀ガスを添加する。これによって、1600℃以下の温度で
操作することが可能となり、しかも、上記の従来法の場
合のような理論量に対して大幅に過剰な炭素を使用する
必要無しに、良好に窒化を実施することができる。その
上、炭素含有量と酸素含有量が極めて低い生成物を得る
ことができる。
本発明の好ましい実施態様では、先ず、酸化物と炭素
との混合物をわずかな真空下で加熱し、次いで、窒素流
下で所望の温度で加熱を続行させ、この窒素流に水素含
有稀ガスを添加し、冷却は水素含有稀ガス流で実施す
る。
との混合物をわずかな真空下で加熱し、次いで、窒素流
下で所望の温度で加熱を続行させ、この窒素流に水素含
有稀ガスを添加し、冷却は水素含有稀ガス流で実施す
る。
この場合のプロセスは、以下の連続した一連の段階に
よって構成されている： （ａ） 10重量％以下の炭素を含む炭素と酸化ウランお
よび／または酸化プルトニウムとの混合物を調製する； （ｂ） 上記混合物をわずかな真空下で温度1350から14
50℃に加熱する； （ｃ） 上記混合物を窒素流下で温度1500から1600℃に
加熱し、この混合物を窒素流下でこの温度に保持してCO
を放出させ、窒化物U1-xPuxNを生成させる； （ｄ） 上記混合物を温度1500から1600℃に維持し、上
記窒素流に８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガスを
添加する。
よって構成されている： （ａ） 10重量％以下の炭素を含む炭素と酸化ウランお
よび／または酸化プルトニウムとの混合物を調製する； （ｂ） 上記混合物をわずかな真空下で温度1350から14
50℃に加熱する； （ｃ） 上記混合物を窒素流下で温度1500から1600℃に
加熱し、この混合物を窒素流下でこの温度に保持してCO
を放出させ、窒化物U1-xPuxNを生成させる； （ｄ） 上記混合物を温度1500から1600℃に維持し、上
記窒素流に８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガスを
添加する。
（ｅ） 次いで、８容量％以下の水素含有含有稀ガス流
下で上記混合物を冷却する。
下で上記混合物を冷却する。
このように、本発明の方法では、出発原料の混合物中
の炭素の含有量は、上記第３番目および第４番目に記載
した従来方法で用いられている炭素／酸化物のモル比よ
り低く、温度は1600℃を超えず、ガス流中に含まれる水
素は８容量％以下であるという利点がある。従って、従
来方法の欠点を解決して、酸素含有量と炭素含有量とを
少なくすることかできる。
の炭素の含有量は、上記第３番目および第４番目に記載
した従来方法で用いられている炭素／酸化物のモル比よ
り低く、温度は1600℃を超えず、ガス流中に含まれる水
素は８容量％以下であるという利点がある。従って、従
来方法の欠点を解決して、酸素含有量と炭素含有量とを
少なくすることかできる。
しかも、本発明の方法を用いることによって、酸素含
有量と炭素含有量とを極めて低くすることかできるだけ
でなく、得られた窒化ウラニウムまたはウラニウム・プ
ルトニウム混合窒化物は原子炉の燃料として使用でき
る。
有量と炭素含有量とを極めて低くすることかできるだけ
でなく、得られた窒化ウラニウムまたはウラニウム・プ
ルトニウム混合窒化物は原子炉の燃料として使用でき
る。
さらに、本発明方法では、ガス流の組成を変化させる
操作が少ないため、極めて容易に実施することができ
る。
操作が少ないため、極めて容易に実施することができ
る。
本発明の（ａ）段階では、酸化ウランおよび／または
酸化プルトニウムと炭素との混合物を調製し、通常はペ
レットの形状にする。そのためには、酸化ウランおよび
／または酸化プルトニウムの粉末をグラファイト粉末と
混合し、次いで、この粉末混合物を0.2から0.5MPaの圧
力下で圧縮してペレットに成形する。
酸化プルトニウムと炭素との混合物を調製し、通常はペ
レットの形状にする。そのためには、酸化ウランおよび
／または酸化プルトニウムの粉末をグラファイト粉末と
混合し、次いで、この粉末混合物を0.2から0.5MPaの圧
力下で圧縮してペレットに成形する。
この混合物中の炭素の重量パーセントは8.8であるの
が好ましい。酸化ウランと酸化プルトニウムを用いる場
合には、ロールミル等の適当な装置内で還元された酸化
ウランと焼結された酸化プルトニウムとを、例えば、比
表面積が２から5m2/gの酸化物微粒子とのなるように粉
砕することによって、これらの酸化物粉末を同時に調製
することができる。
が好ましい。酸化ウランと酸化プルトニウムを用いる場
合には、ロールミル等の適当な装置内で還元された酸化
ウランと焼結された酸化プルトニウムとを、例えば、比
表面積が２から5m2/gの酸化物微粒子とのなるように粉
砕することによって、これらの酸化物粉末を同時に調製
することができる。
この混合物をペレットに成形すに場合には、例えば、
複動式の油圧プレスを使用して、この粉末混合物を圧縮
する。従って、上記の第１番目に記載した従来方法とは
違って、ポリエチレングリコール等のバインダを使用す
る必要がない。
複動式の油圧プレスを使用して、この粉末混合物を圧縮
する。従って、上記の第１番目に記載した従来方法とは
違って、ポリエチレングリコール等のバインダを使用す
る必要がない。
酸化ウランと酸化プルトニウムとを使用する場合に
は、任意の割合で混合することができる。しかし、高速
原子炉の燃料として使用する点を考慮すると、UO2/PuO2
の重量比は、通常、10/1から3/1、例えば、4/1である。
は、任意の割合で混合することができる。しかし、高速
原子炉の燃料として使用する点を考慮すると、UO2/PuO2
の重量比は、通常、10/1から3/1、例えば、4/1である。
第２段階（ｂ）では、第１段階（ａ）で得られた混合
物をわずかな真空下で温度1350から1450℃で加熱する。
その結果、予備的カーバイド合成反応によって窒化反応
を活性化させることができる。
物をわずかな真空下で温度1350から1450℃で加熱する。
その結果、予備的カーバイド合成反応によって窒化反応
を活性化させることができる。
次の（ｃ）段階では、窒素流下で温度1500から1600℃
での加熱を続行し、この混合物を窒素流下でこの温度に
維持することによって、一酸化炭素COを放出させて窒化
物を生成させる。ウランの場合には、以下の式の反応に
対応してU1-xPuxNが生成する： UO2＋2C＋1/2N2−→UN＋2CO この段階はCOの放出量が大幅に減少するまで続けられ
る。一般に、この段階は、COの放出量がこの段階におけ
るCOの最大放出量の10％以下になった時に終了する。
での加熱を続行し、この混合物を窒素流下でこの温度に
維持することによって、一酸化炭素COを放出させて窒化
物を生成させる。ウランの場合には、以下の式の反応に
対応してU1-xPuxNが生成する： UO2＋2C＋1/2N2−→UN＋2CO この段階はCOの放出量が大幅に減少するまで続けられ
る。一般に、この段階は、COの放出量がこの段階におけ
るCOの最大放出量の10％以下になった時に終了する。
続いて、（ｄ）段階を実施する。すなわち、その混合
物を前段の（ｃ）段階と同様に1500から1600℃の温度に
維持するが、窒素ガス流に８容量％以下の水素を含む水
素含有稀ガス流を添加する。この条件下では、さらにCO
が放出される。この段階は、COの放出が全く無くなるま
で続行される。
物を前段の（ｃ）段階と同様に1500から1600℃の温度に
維持するが、窒素ガス流に８容量％以下の水素を含む水
素含有稀ガス流を添加する。この条件下では、さらにCO
が放出される。この段階は、COの放出が全く無くなるま
で続行される。
COの放出が無くなると、（ｅ）段階が実施される。す
なわち、窒素流の供給は停止するが、水素含有稀ガス流
の供給は維持される。次いで、加熱を停止して、生成物
を８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガス流中で冷却
する。これによって、炭素含有量を減少させることがで
きる。
なわち、窒素流の供給は停止するが、水素含有稀ガス流
の供給は維持される。次いで、加熱を停止して、生成物
を８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガス流中で冷却
する。これによって、炭素含有量を減少させることがで
きる。
使用可能な稀ガスはヘリウム、アルゴン、ネオンまた
はクリプトンである。特にアルゴンを使用するのが好ま
しい。水素含有稀ガスの水素含有量は、通常５から８容
量％であり、好ましく５容量％である。
はクリプトンである。特にアルゴンを使用するのが好ま
しい。水素含有稀ガスの水素含有量は、通常５から８容
量％であり、好ましく５容量％である。
（ｄ）段階では、水素含有稀ガスと窒素とのガス流が
25から75容量％の窒素を含むように、例えば、窒素が50
容量％、水素含有稀ガスが50容量％となるように（この
場合には、上記ガス流中の水素は2.5％となる）、水素
含有稀ガスを導入する。
25から75容量％の窒素を含むように、例えば、窒素が50
容量％、水素含有稀ガスが50容量％となるように（この
場合には、上記ガス流中の水素は2.5％となる）、水素
含有稀ガスを導入する。
本発明の方法は、吸入口にガス混合器を備えたガス循
環回路を備えた反応器を有する装置で実施することがで
きる。この反応器には反応器中に放出されるガスの組成
を調べてそのCO含有量を測定する手段が備えられる。こ
の測定手段はカタロメータによって構成することができ
る。
環回路を備えた反応器を有する装置で実施することがで
きる。この反応器には反応器中に放出されるガスの組成
を調べてそのCO含有量を測定する手段が備えられる。こ
の測定手段はカタロメータによって構成することができ
る。
反応装置に入るガスを適当に混合させ、反応装置から
放出されるガスの測定を行うことができる装置であれば
任意の装置を使用することができるということは明らか
である。
放出されるガスの測定を行うことができる装置であれば
任意の装置を使用することができるということは明らか
である。
本発明の上記以外の特徴および利点は、式:U0.8Pu0.2
Ｎのウラン・プルトニウム窒化物の製造法に関する以下
の実施例によってより明らかになろう。但し、これらの
実施例は、本発明を何ら限定するものではない。
Ｎのウラン・プルトニウム窒化物の製造法に関する以下
の実施例によってより明らかになろう。但し、これらの
実施例は、本発明を何ら限定するものではない。
実施例１ （ａ）段階 内部がゴムで被覆された約30rpmの速度で回転するロ
ールミル内で、還元した酸化ウラン粉末と焼結した酸化
プルトニウム粉末とを、UO2/PuO2の重量比を4/1とし
て、一緒に粉砕する。３時間かけて粉砕することによっ
て、比表面積が4.8m2/gのウラン・プルトニウム酸化物
混合物の粉砕物が得られる。
ールミル内で、還元した酸化ウラン粉末と焼結した酸化
プルトニウム粉末とを、UO2/PuO2の重量比を4/1とし
て、一緒に粉砕する。３時間かけて粉砕することによっ
て、比表面積が4.8m2/gのウラン・プルトニウム酸化物
混合物の粉砕物が得られる。
次いで、比表面積が3.2m2/gのグラファイト粉末を添
加する。その量は、酸化ウラン−酸化プルトニウム−炭
素の混合物の炭素含有量が8.8重量％となるようにす
る。この混合は、１つの主対角線を水平軸として、その
回りを回転する立方体の中で２時間かけて実施される。
加する。その量は、酸化ウラン−酸化プルトニウム−炭
素の混合物の炭素含有量が8.8重量％となるようにす
る。この混合は、１つの主対角線を水平軸として、その
回りを回転する立方体の中で２時間かけて実施される。
次に、粉末混合物を複動式の油圧プレスで、圧力30MP
a下で圧縮して、直径が14mm、高さが3mmの円筒形のペレ
ットを作る。この粗ペレットの密度は、5.2g/cm3であ
る。
a下で圧縮して、直径が14mm、高さが3mmの円筒形のペレ
ットを作る。この粗ペレットの密度は、5.2g/cm3であ
る。
（ｂ）段階 この段階では、ペレットを約10-2mmHgの僅かな真空下
に維持されている反応器中に導入し、反応器を1350から
1450℃に加熱する。
に維持されている反応器中に導入し、反応器を1350から
1450℃に加熱する。
（ｃ）段階 ペレットの加熱を続け、反応器中に大気圧より僅かに
高い圧力で窒素を流量0.8m3h-1で導入しながら、温度を
1550℃にする。ペレットを窒素流下でプルトニウム・ウ
ラン窒化物が生成するのに適した温度に保持する。反応
器から排出されたガス流を分析して、COの放出最大値を
測定する。この最大値は2.5容量％であることがわかっ
た。反応性が低下し、CO放出量が0.18容量％未満になっ
た時に次の（ｄ）段階を実施する。
高い圧力で窒素を流量0.8m3h-1で導入しながら、温度を
1550℃にする。ペレットを窒素流下でプルトニウム・ウ
ラン窒化物が生成するのに適した温度に保持する。反応
器から排出されたガス流を分析して、COの放出最大値を
測定する。この最大値は2.5容量％であることがわかっ
た。反応性が低下し、CO放出量が0.18容量％未満になっ
た時に次の（ｄ）段階を実施する。
（ｄ）段階 上記混合物を同じ温度に保つが、窒素流に水素を５容
量％含むアルゴンからなる水素含有含有稀ガス流を添加
して、反応器に導入されたガス流が50容量％の窒素と50
容量％の水素含有アルゴンを含むようにする。これは、
ガス流の流量および圧力が一定であれば、ガス流中に水
素が2.5容量％含まれているということを表している。
このガス流の導入は反応器から排出されるガス流に一酸
化炭素が含まれなくなるまで続ける。一酸化炭素が排出
されなくなった時に、窒素ガス流を停止させる。しか
し、水素含有アルゴン流の導入は続け、次の（ｅ）段階
に入る。
量％含むアルゴンからなる水素含有含有稀ガス流を添加
して、反応器に導入されたガス流が50容量％の窒素と50
容量％の水素含有アルゴンを含むようにする。これは、
ガス流の流量および圧力が一定であれば、ガス流中に水
素が2.5容量％含まれているということを表している。
このガス流の導入は反応器から排出されるガス流に一酸
化炭素が含まれなくなるまで続ける。一酸化炭素が排出
されなくなった時に、窒素ガス流を停止させる。しか
し、水素含有アルゴン流の導入は続け、次の（ｅ）段階
に入る。
（ｅ）段階 加熱を停止するが、水素含有アルゴン流の導入を続け
て、水素含有アルゴン流下で室温まで混合物を冷却す
る。冷却後、反応器からペレットを取り出し、その密度
を測定し、さらに、その酸素含有量と炭素含有量を測定
する。
て、水素含有アルゴン流下で室温まで混合物を冷却す
る。冷却後、反応器からペレットを取り出し、その密度
を測定し、さらに、その酸素含有量と炭素含有量を測定
する。
以下は得られた結果である。
密度 6.2g/cm3 酸素含有量 500ppm 炭素含有量 700ppm 上記の各含有量は、従来技術の第３番目および第４番
目の方法により得られるものの含有量より僅かに多い
が、従来技術の第１番目および第２番目の方法の場合よ
り良く、複雑なプロセスを実施する必要が無く、さら
に、炭素含有量が少ない初期混合物が使用でき、特に、
ガス流中の水素含有量が低い。
目の方法により得られるものの含有量より僅かに多い
が、従来技術の第１番目および第２番目の方法の場合よ
り良く、複雑なプロセスを実施する必要が無く、さら
に、炭素含有量が少ない初期混合物が使用でき、特に、
ガス流中の水素含有量が低い。
実施例２ 実施例１と同様に操作するが、反応器から排出される
ガス流中のCO含有量が0.2容量％になった時点で（ｃ）
段階を終了させ、（ｄ）段階では水素を６容量％含む窒
素を導入する。
ガス流中のCO含有量が0.2容量％になった時点で（ｃ）
段階を終了させ、（ｄ）段階では水素を６容量％含む窒
素を導入する。
この条件下で得られた窒化物の炭素含有量と酸素含有
量を以下に示す： 酸素含有量 320ppm 炭素含有量 613ppm 従って、ガス流の水素含有量を増加させると、酸素含
有量と炭素含有量が少なくなる。
量を以下に示す： 酸素含有量 320ppm 炭素含有量 613ppm 従って、ガス流の水素含有量を増加させると、酸素含
有量と炭素含有量が少なくなる。
実施例３ 実施例１と同様に操作するが、（ｄ）段階の終点で40
分間、1550℃で、水素５％を含むアルゴン流下で処理を
実施する。
分間、1550℃で、水素５％を含むアルゴン流下で処理を
実施する。
この条件下で得られた結果を以下に示す： 酸素含有量 430ppm 炭素含有量 1054ppm 実施例４ 実施例３と同様に操作するが、処理の時間を10分間に
する。
する。
この条件下で得られた結果を以下に示す： 酸素含有量 424ppm 炭素含有量 1366ppm 従って、炭素に対する水素の還元作用は小さくなる
が、酸素含有量はほとんど影響されない。
が、酸素含有量はほとんど影響されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−26012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−68699（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−29833（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (8)
- 【請求項１】酸化ウランおよび／または酸化プルトニウ
ムと炭素とを混合し、この混合物を窒素の存在下で加熱
することによって対応する一窒化物に変換する、式:U
1-xPuxN（ここで、ｘは０〜１の数）の一窒化物の製造
方法において、 炭素含有量が10重量％以下である酸化ウランおよび／ま
たは酸化プルトニウムと、炭素との混合物を使用し、こ
の混合物を窒素流下で、次いで、窒素と８容量％以下の
水素を含む水素含有稀ガス流下で、1500〜1600℃の温度
に加熱することによって対応する一窒化物に変換するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】下記の連続した一連の段階で構成される請
求項１に記載の方法： （ａ） 炭素含有量が10重量％以下である酸化ウランお
よび／または酸化プルトニウムと、炭素との混合物を調
製し、 （ｂ） 混合物を真空下で1350〜1450℃の温度に加熱
し、 （ｃ） 混合物を窒素流下で1500〜1600℃の温度に加熱
し、混合物を窒素流下でこの温度に保持することによっ
てCOを放出させて窒化物:U1-xPuxNを生成させ、 （ｄ） 混合物を1500〜1600℃の温度に維持し且つ上記
窒素流に８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガスを添
加し、 （ｅ） ８容量％以下の水素を含む水素含有稀ガス流下
で混合物を冷却する。 - 【請求項３】（ａ）段階で酸化ウラン粉末および／また
は酸化プルトニウム粉末をグラファイト粉末と混合し、
得られた粉末混合物を0.2〜0.5MPaの圧力下で圧縮する
ことによって酸化ウランおよび／または酸化プルトニウ
ムと炭素との混合物を調製する請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】（ｃ）段階で混合物を、この（ｃ）段階の
終点でのCO放出量がこの段階中のCO放出量の最大値の10
％以下となるような時間の間、窒素流の存在下で1500〜
1600℃の温度に保つ請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】（ｄ）段階を、この段階の終点でCOの放出
が全く無くなるまでの時間行う請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】（ｄ）段階で用いる水素含有稀ガスと窒素
とのガス流が25〜75容量％の窒素を含む請求項２に記載
の方法。 - 【請求項７】稀ガスがアルゴンである請求項１、２、６
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項８】水素含有稀ガスが５〜８容量％の水素を含
む請求項１、２、５、６、７のいずれか一項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8712616 | 1987-09-11 | ||
| FR8712616A FR2620438B1 (fr) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | Procede de preparation de nitrure d'uranium et/ou de plutonium utilisable comme combustible nucleaire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196003A JPH0196003A (ja) | 1989-04-14 |
| JP2671265B2 true JP2671265B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=9354813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228280A Expired - Fee Related JP2671265B2 (ja) | 1987-09-11 | 1988-09-12 | ウランおよび／またはプルトニウムの窒化物の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0307311B1 (ja) |
| JP (1) | JP2671265B2 (ja) |
| DE (1) | DE3871671T2 (ja) |
| FR (1) | FR2620438B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04153859A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-27 | Fujitsu Ltd | 自動取引装置 |
| JPH07120580A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Japan Atom Energy Res Inst | 核燃料サイクル |
| RU2549829C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-04-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Активная зона реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, твэл и тепловыделяющая сборка для ее создания |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1084338A (ja) * | 1963-08-07 | |||
| US3510434A (en) * | 1968-06-06 | 1970-05-05 | Atomic Energy Commission | Method of preparing a nitride nuclear reactor fuel |
| JPS573058B2 (ja) * | 1972-07-14 | 1982-01-20 | ||
| JPS5368699A (en) * | 1976-12-02 | 1978-06-19 | Japan Atom Energy Res Inst | Production of uranium mononitride |
| DE2725206C3 (de) * | 1976-06-11 | 1980-06-04 | Japan Atomic Energy Research Institute, Tokio | Verfahren zum Herstellen von Uranmononitrid |
| JPS5826012A (ja) * | 1981-08-07 | 1983-02-16 | Japan Atom Energy Res Inst | 一窒化プルトニウムの製造法 |
-
1987
- 1987-09-11 FR FR8712616A patent/FR2620438B1/fr not_active Expired
-
1988
- 1988-09-08 EP EP88402257A patent/EP0307311B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-08 DE DE8888402257T patent/DE3871671T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-12 JP JP63228280A patent/JP2671265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0307311A1 (fr) | 1989-03-15 |
| FR2620438B1 (fr) | 1989-12-01 |
| DE3871671D1 (de) | 1992-07-09 |
| FR2620438A1 (fr) | 1989-03-17 |
| DE3871671T2 (de) | 1992-12-17 |
| EP0307311B1 (fr) | 1992-06-03 |
| JPH0196003A (ja) | 1989-04-14 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |