JP2810616B2 - 段積み式焼結皿 - Google Patents

段積み式焼結皿

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sintering
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sintering dish
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正徳 伊藤
隆夫 川崎
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動力炉・核燃料開発事業団
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス材料の焼
結工程において、段積み状態で使用する焼結皿（焼結対
象物を載置する板）に関し、更に詳しく述べると、焼結
皿本体が互いに重なり合う部分にセラミックス材料を配
置して、高融点金属製の焼結皿同士の焼き付きを防止す
る技術に関するものである。この焼結皿は、特に原子炉
用酸化物燃料ペレットの製造で有用である。
【０００２】
【従来の技術】原子炉用酸化物燃料ペレットの製造にお
ける焼結工程で用いる焼結皿は、高融点金属（例えば、
熱変形を考慮したモリブデン等）からなる。この焼結皿
上に焼結対象物である燃料ペレットを並べ、約１７００
℃の高温において、還元雰囲気中で焼結する。その際
に、焼結作業の効率向上のため、焼結対象物を載置した
焼結皿を複数段積みして、焼結炉内に供給している。
【０００３】その場合、極めて高温であることと、多数
の焼結皿の重みのため、上下に位置する焼結皿間で焼き
付き（固着）現象が発生することがある。焼き付きが生
じると、自動化設備によって焼結皿を１枚ずつ上方から
取り出す際、下方の焼結皿も一緒に搬送されるトラブル
が起きたり、下方の焼結皿が搬送途中で落下するなどの
問題が生じる。
【０００４】ところで一般の産業界においては、このよ
うな焼結皿同士の焼き付きを防止するため、焼結皿の表
面にアルミナ粉末等を散布することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなア
ルミナ粉末を散布する方式は、手動設備での実施であれ
ば可能であるが、自動化設備では実施が困難である。ま
た粉末散布時、焼結対象物を載置する時、あるい焼結皿
搬送中に、アルミナ粉末が製品に付着する虞があり、も
し付着すると高温での焼結時に拡散現象などにより不純
物として製品中に混入する不都合が生じる。特に、焼結
対象物が原子炉用酸化物燃料ペレットのような場合は、
品質管理が極めて重要であり、そのような不純物の混入
したものは使用できない。従ってセラミックス粉末散布
方式は到底採用できない。
【０００６】本発明の目的は、複数の高融点金属製の焼
結皿を段積みする場合に、相互に焼き付きが生じず、使
用寿命を長くすることができ、しかも自動化設備に対応
できる焼結皿を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、焼結皿を複数
段積みする際に、高融点金属製の焼結皿本体の上下方向
で互いに重なり合う部分の一方もしくは双方に、焼結皿
本体の表面よりも突出するようにセラミックス材料のブ
ロックを分散配置し、焼結皿本体がセラミックス材料の
ブロックで支えられるようにした段積み式焼結皿であ
る。セラミックス材料のブロックは、ネジ方式などによ
って機械的に固定してもよいし、単に嵌め込む構成でも
よい。またセラミックス・ブロックに代えて、化学的方
法によるセラミックス材料のコーティング層を形成する
構成でもよい。
【０００８】
【作用】複数段積みする焼結皿間には必ずセラミックス
材料のブロック又はコーティングが介在する。そのため
焼結皿本体の高融点金属同士が接触することはなく、高
融点金属は高温安定なセラミックス材料のみと接触する
ので、固着するのを防止できる。従って、自動化設備で
も焼結皿を１枚ずつ容易に分離して取り出すことができ
る。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係る焼結皿の使用状態を示し
ており、図２はその焼結皿の平面図（Ａ）と側面図
（Ｂ）である。また図３は焼結皿を複数段積みした状態
を示している。焼結皿本体１０は、モリブデン等の熱変
形が生じにくい高融点金属からなり、複数の横梁１２と
縦梁１４とによってフレームを形成し、そのフレーム内
に波板１６を収納可能とした構造である。従って、焼結
皿本体１０は、基本的には従来のものとほぼ同様であっ
てよい。波板１６の溝部分に、焼結対象物（ここでは円
柱状の原子炉用酸化物燃料ペレット）１８（図３参照）
を多数載置する。この焼結皿は、図１及び図３に示すよ
うに、複数段積みした状態で焼結炉内に入れられ、積載
した焼結対象物１８を焼結する。
【００１０】本発明の特徴は、このような焼結皿を複数
段積みする際に、高融点金属製の焼結皿本体１０の上下
方向で互いに重なり合う部分の一方もしくは双方に、焼
結皿本体１０の表面よりも突出するようにアルミナなど
のセラミックス材料２０を介装し、焼結皿本体１０がセ
ラミックス材料２０で支えられるように構成した点であ
る。セラミックス材料はブロック状でもよいし、コーテ
ィング層などでもよいが、いずれにしても粉末などでは
なく、一定の外形を保ちうるものでなければならない。
セラミックス材料２０は、焼結皿本体１０の表面よりも
突出しているので、図３に示すように、上下に位置する
焼結皿では、高融点金属製の焼結皿本体１０同士が接触
することはなく、必ずセラミックス材料２０に当接す
る。これによって高融点金属同士の焼き付きを防止で
き、焼結工程を経て焼結炉から出てくる段積み状態か
ら、自動化設備を用いても焼結皿を１枚ずつ容易に取り
出すことができる。
【００１１】アルミナなどのセラミックス材料がブロッ
ク状の場合は、機械的に焼結皿本体に設けることができ
る。例えば図４のＡに示す例は、横梁１２に円形穴３０
を形成して、その中に円柱状のセラミックス・ブロック
３２（図４のＢ参照）を落とし込む構成である。円柱状
セラミックス・ブロック３２の高さを、円形穴３０の深
さよりもやや大きめに設定することによって、該セラミ
ックス・ブロック３２の上面が横梁１２の上面よりも突
出する。円形穴３０がある程度深ければ、嵌合させなく
ても、単に落とし込むだけで機械的に保持できる。
【００１２】図５のＡに示す例は、横梁１２に矩形穴３
４を形成し、矩形板状セラミックス・ブロック３６を取
り付けたものである。図５のＢに示すように、セラミッ
クス・ブロック３６の中央に穴３８を設け、セラミック
ス製のネジ４０で焼結皿本体１０に螺着する。この場合
にも、矩形状セラミックス・ブロック３６の高さを、矩
形穴３４の深さよりも若干大きめにし、該セラミックス
・ブロック３６の上面が横梁１２の上面よりもやや突出
するように設定する。この構成は、セラミックス・ブロ
ック３６が固定されるため、焼結皿本体の下面に取り付
けることも可能である。矩形穴ではなく、溝などでもよ
い。
【００１３】これらの例では、焼結皿を複数段積みした
場合、下段の焼結皿のセラミックス・ブロック３２，３
６の上面に、上段の焼結皿の縦梁１４の下面が当接した
状態となり、互いに焼き付くことはない。またこのよう
に、機械的にセラミックス・ブロックを設ける場合に
は、簡単にセラミックス・ブロックを取り外すことがで
きる。そのため長期間にわたる使用によって、たとえ割
れたり破損しても、該セラミックス・ブロックの交換の
みで済み、焼結皿の耐久性が向上する。
【００１４】また焼結皿本体にセラミックス材料のコー
ティング層を形成する場合は、例えばＣＶＤ（化学蒸
着）法や溶射法などによって行えばよい。
【００１５】
【発明の効果】本発明の焼結皿は、上記のように複数段
積みした場合、高融点金属製の焼結皿本体同士が直接接
触することはなく、必ず間にセラミックス材料が介在す
ることになるため、焼結工程を経て焼結炉から出てきた
時でも、互いに焼き付く（固着する）ことがない。この
ため従来の焼結皿に比較して使用寿命が長くなる。また
焼き付きが生じないため、自動運転設備において搬送ト
ラブルを防止でき、停止時間を短縮でき、生産性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼結皿の使用状態を示す斜視図。
【図２】本発明に係る焼結皿の一実施例の説明図。
【図３】本発明に係る焼結皿の段積み状態の説明図。
【図４】セラミックス・ブロックの一例を示す説明図。
【図５】セラミックス・ブロックの他の例を示す説明
図。
【符号の説明】
１０ 焼結皿本体 １２ 横梁 １４ 縦梁 １６ 波板 １８ 焼結対象物 ２０ セラミックス材料 ３２，３６ セラミックス・ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F27D 3/12 G21C 21/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 焼結皿を複数段積みした状態で該焼結皿
    の上に配列した多数の原子炉用燃料ペレットを焼結する
    ための段積み式焼結皿において、 高融点金属製の焼結皿本体はモリブデン製であって、フ
    レーム部分とその内部に設けられて前記原子炉用燃料ペ
    レットを配列するための波板部分とからなり、焼結皿本
    体の上下方向で互いに重なり合うフレーム部分の上面に
    凹部を分散形成して、該凹部に焼結皿本体の表面よりも
    突出するようにセラミックス材料のブロックを落とし込
    み保持し、焼結皿本体がセラミックス材料のブロックで
    支えられるようにした段積み式焼結皿。
  2. 【請求項２】 焼結皿を複数段積みした状態で該焼結皿
    の上に配列した多数の原子炉用燃料ペレットを焼結する
    ための段積み式焼結皿において、 高融点金属製の焼結皿本体はモリブデン製であって、フ
    レーム部分とその内部に設けられて前記原子炉用燃料ペ
    レットを配列するための波板部分とからなり、焼結皿本
    体の上下方向で互いに重なり合うフレーム部分の一方も
    しくは双方のみにセラミックス材料の溶射もしくはＣＶ
    Ｄによるコーティング層を設け、焼結皿本体がセラミッ
    クス材料のコーティング層で支えられるようにした段積
    み式焼結皿。
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