JP2851326B2 - 原子燃料ペレットの製造装置 - Google Patents
原子燃料ペレットの製造装置Info
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子燃料ペレットの製造装置に係り、特に
燃料棒に装填される原子燃料ペレットの製造装置に関す
る。
燃料棒に装填される原子燃料ペレットの製造装置に関す
る。
（従来の技術） 一般に、燃料棒に装填される原子燃料ペレットの製造
装置は第４図（ａ）（ｂ）に示すようなものである。す
なわち、 原子燃料ペレットの製造装置10は、ダイ11の型穴12に
入れられた粉末状の酸化ウラン等Ａを上下の２つのパン
チ13,14により圧縮して成形体Ｂを成形するようにした
ものである。
装置は第４図（ａ）（ｂ）に示すようなものである。す
なわち、 原子燃料ペレットの製造装置10は、ダイ11の型穴12に
入れられた粉末状の酸化ウラン等Ａを上下の２つのパン
チ13,14により圧縮して成形体Ｂを成形するようにした
ものである。
このダイ11の型穴12は、通常、垂直方向に延び、その
内径がd1の円柱状の穴に構成されている。この型穴12の
内部には上下に移動させられるパンチ13,14が設けられ
ている。このパンチ13,14は、押し棒15,16の先端に押圧
部17,18を形成したものであって、その押圧部17,18は型
穴12の直径d1よりやや小さい直径d2に形成されている。
内径がd1の円柱状の穴に構成されている。この型穴12の
内部には上下に移動させられるパンチ13,14が設けられ
ている。このパンチ13,14は、押し棒15,16の先端に押圧
部17,18を形成したものであって、その押圧部17,18は型
穴12の直径d1よりやや小さい直径d2に形成されている。
このダイ11とパンチ13,14とにより粉末状の酸化ウラ
ン等Ａの成形体Ｂを成形するには、まず、ダイ11の下部
型穴12に下部パンチ14を位置させ、型穴12に粉末状の酸
化ウラン等Ａが入れられる。このようにしてから、上下
のパンチ13,14が実線矢印方向に移動させ粉末状の酸化
ウラン等Ａを押圧部17,18により押圧して圧縮すること
により成形体Ｂが成形される（第４図（ｂ））。
ン等Ａの成形体Ｂを成形するには、まず、ダイ11の下部
型穴12に下部パンチ14を位置させ、型穴12に粉末状の酸
化ウラン等Ａが入れられる。このようにしてから、上下
のパンチ13,14が実線矢印方向に移動させ粉末状の酸化
ウラン等Ａを押圧部17,18により押圧して圧縮すること
により成形体Ｂが成形される（第４図（ｂ））。
圧縮成形後、上下のパンチ13,14が上方に移動させら
れ成形体Ｂがダイ11の上方に押し出される（第５図
（ａ））。この取り出した成形体Ｂは図示しない焼結装
置に入れられ、1,700〜1,800℃の水素雰囲気中で数時
間、焼結され、原子燃料ペレットＰが製造される（第５
図（ｂ）参照）。
れ成形体Ｂがダイ11の上方に押し出される（第５図
（ａ））。この取り出した成形体Ｂは図示しない焼結装
置に入れられ、1,700〜1,800℃の水素雰囲気中で数時
間、焼結され、原子燃料ペレットＰが製造される（第５
図（ｂ）参照）。
（発明が解決しようとする課題） かかる装置により製造された原子燃料ペレットＰは、
粉末状の酸化ウラン等Ａを圧縮するときに、成形体Ｂの
上端部と下端部は上下のパンチ13,14により大きな圧縮
力が加えられ高密度に成形されるが、中間部は上下のパ
ンチ13,14の圧縮力が充分に加わらないので低密度に成
形される。
粉末状の酸化ウラン等Ａを圧縮するときに、成形体Ｂの
上端部と下端部は上下のパンチ13,14により大きな圧縮
力が加えられ高密度に成形されるが、中間部は上下のパ
ンチ13,14の圧縮力が充分に加わらないので低密度に成
形される。
このような成形体Ｂを水素雰囲気中で焼結すると、第
５図（ｂ）のように中間部が凝縮された円柱となる。
５図（ｂ）のように中間部が凝縮された円柱となる。
例えば、成形体Ｂが高さh3＝12.55mm,直径がほぼ同一
のd3＝12.55mmのの円柱体であるとすると、焼結後の原
子燃料ペレットＰは高さh4＝10.55mm、両端の直径がd4
＝10.55mm,d5＝10.55mmとなるが、中間部の直径はd6＝1
0.45mmとなり、上下部の直径より中間部の直径が0.1mm
小さくなる。
のd3＝12.55mmのの円柱体であるとすると、焼結後の原
子燃料ペレットＰは高さh4＝10.55mm、両端の直径がd4
＝10.55mm,d5＝10.55mmとなるが、中間部の直径はd6＝1
0.45mmとなり、上下部の直径より中間部の直径が0.1mm
小さくなる。
このような原子燃料ペレットＰを端栓19により封止し
た被覆菅20に納めて燃料棒21を製造した場合、各原子燃
料ペレットＰと被覆菅20との間に種々な大きさのギャッ
プｇが形成され、この燃料棒21を用いた燃料集合体の熱
伝達特性が不均一となる等の問題がある。
た被覆菅20に納めて燃料棒21を製造した場合、各原子燃
料ペレットＰと被覆菅20との間に種々な大きさのギャッ
プｇが形成され、この燃料棒21を用いた燃料集合体の熱
伝達特性が不均一となる等の問題がある。
これらの欠点を解決するために、原子燃料ペレットＰ
を通常のものより大きな径になるものを製造し、使用時
に適当な大きさになるように原子燃料ペレットＰを切削
することが行われている。しかし、この方法は、切削作
業が面倒であり製造コストがかさむとともに粉末状の酸
化ウラン等Ａが無駄になる等の問題がある。
を通常のものより大きな径になるものを製造し、使用時
に適当な大きさになるように原子燃料ペレットＰを切削
することが行われている。しかし、この方法は、切削作
業が面倒であり製造コストがかさむとともに粉末状の酸
化ウラン等Ａが無駄になる等の問題がある。
本発明は、これ等の問題を解決するために粉末状の酸
化ウラン等により成形される円柱の成形体の中間部を両
端部に比較して膨らませ、焼結したときに均一な太さの
円柱体になるようにし被覆菅に入れた場合、均一なギャ
ップが形成されるようにした原子燃料ペレットの製造装
置を得ることを目的とする。
化ウラン等により成形される円柱の成形体の中間部を両
端部に比較して膨らませ、焼結したときに均一な太さの
円柱体になるようにし被覆菅に入れた場合、均一なギャ
ップが形成されるようにした原子燃料ペレットの製造装
置を得ることを目的とする。
〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、粉末状の酸化ウラン、その他の核燃料物質
またはこれ等の混合物等をダイの型穴に入れ、この粉末
状の酸化ウラン等を対向して移動する２つのパンチによ
り圧縮して成形体を形成するよにした原子燃料ペレット
の製造装置において、前記型穴の１の対向面を垂直な平
行面に構成し、この１の対向面に直交する他の対向面の
水平断面形状を凹曲面とするとともに２つのパンチの互
いに対向する押圧面に前記ダイにおける型穴の垂直な平
行面と直交する方向に延びる断面半円状の凹部に形成
し、上記凹部の中間部の半径を両端部に半径より大きく
し、前記型穴の凹曲面に対応して凹部の中心軸線を含む
平面の断面形状を中央部が外方向の膨らだ凹曲面とした
ものである。
またはこれ等の混合物等をダイの型穴に入れ、この粉末
状の酸化ウラン等を対向して移動する２つのパンチによ
り圧縮して成形体を形成するよにした原子燃料ペレット
の製造装置において、前記型穴の１の対向面を垂直な平
行面に構成し、この１の対向面に直交する他の対向面の
水平断面形状を凹曲面とするとともに２つのパンチの互
いに対向する押圧面に前記ダイにおける型穴の垂直な平
行面と直交する方向に延びる断面半円状の凹部に形成
し、上記凹部の中間部の半径を両端部に半径より大きく
し、前記型穴の凹曲面に対応して凹部の中心軸線を含む
平面の断面形状を中央部が外方向の膨らだ凹曲面とした
ものである。
（作 用） 粉末状の酸化ウラン等をダイの型穴に入れ、この粉末
状の酸化ウラン等をパンチにより圧縮成形すると、ダイ
の型穴とパンチの押圧面により中間部が両端部より膨出
された円柱体を形成となる。
状の酸化ウラン等をパンチにより圧縮成形すると、ダイ
の型穴とパンチの押圧面により中間部が両端部より膨出
された円柱体を形成となる。
そこで、この円柱体を焼結装置により焼結すると、均
一な径の原子燃料ペレットの円柱体が形成される。
一な径の原子燃料ペレットの円柱体が形成される。
（実施例） 以下第１図について本発明原子燃料ペレットの製造装
置の一実施例について説明する。なお、本発明原子燃料
ペレットの製造装置と第４図（ａ）（ｂ）に示した原子
燃料ペレットの製造装置と同一部分は同一符号を付しそ
の詳細な説明は省略する。
置の一実施例について説明する。なお、本発明原子燃料
ペレットの製造装置と第４図（ａ）（ｂ）に示した原子
燃料ペレットの製造装置と同一部分は同一符号を付しそ
の詳細な説明は省略する。
第１図において、ダイ30には上下方向に延びる型穴31
が明けられている。この型穴31の前後の対向面32,33は
垂直な平行面とされ、その対向面32,33間の寸法w1は13.
00mmに構成されている。また、前後の対向面32,33に直
交する対向面34,35は中間部が外方向に膨出する曲曲面M
1、M2に形成されている。この凹曲面M1、M2の関係は、
対向面34,35の前端部34a,35a間の寸法と後端部34b、35b
間の寸法とが同一の寸法l1＝12.80mmに形成され、中間
部34c、35c間の寸法が前後端部の寸法l1よりやや大きく
したl2＝13.00mmに形成されている（第２図（ａ））。
が明けられている。この型穴31の前後の対向面32,33は
垂直な平行面とされ、その対向面32,33間の寸法w1は13.
00mmに構成されている。また、前後の対向面32,33に直
交する対向面34,35は中間部が外方向に膨出する曲曲面M
1、M2に形成されている。この凹曲面M1、M2の関係は、
対向面34,35の前端部34a,35a間の寸法と後端部34b、35b
間の寸法とが同一の寸法l1＝12.80mmに形成され、中間
部34c、35c間の寸法が前後端部の寸法l1よりやや大きく
したl2＝13.00mmに形成されている（第２図（ａ））。
また、パンチ36,37の押し棒38,39には上記型穴31に対
応した外形を有し、互いに対向する凹曲面N1,N2とされ
た押圧部40,41が形成されている。この両押圧部40,41は
同一構成であるので以下上部の押圧部40について説明す
る。
応した外形を有し、互いに対向する凹曲面N1,N2とされ
た押圧部40,41が形成されている。この両押圧部40,41は
同一構成であるので以下上部の押圧部40について説明す
る。
押圧部40の前後の対向辺40a,40b間の寸法は型穴31の
前後の対向面32,33間の寸法w1よりやや小さな寸法w2の1
2.95mmとされ、前端部の幅と後端部の幅はダイ30の型穴
31の前端部34a,35a間の寸法l1よりやや小さいい幅l3＝1
2.75mmにされ、中間部40c,41cの幅は中間部34c、35c間
の寸法l2よりやや小さい幅l4＝12.95mmとされ、型穴31
の凹曲面M1、M2に対応して外方向に突出する凸曲面とし
てある（第２図（ｂ））。
前後の対向面32,33間の寸法w1よりやや小さな寸法w2の1
2.95mmとされ、前端部の幅と後端部の幅はダイ30の型穴
31の前端部34a,35a間の寸法l1よりやや小さいい幅l3＝1
2.75mmにされ、中間部40c,41cの幅は中間部34c、35c間
の寸法l2よりやや小さい幅l4＝12.95mmとされ、型穴31
の凹曲面M1、M2に対応して外方向に突出する凸曲面とし
てある（第２図（ｂ））。
また、凹曲面N1,N2には前後方向に延びる縦断面半円
状の凹部が形成されている。
状の凹部が形成されている。
上記半円状の凹部の前後両端部の半径R1は、押圧部の
幅13の約1/2の6.4mmとされ、中間部34c、35cの寸法13の
約1/2の6.5mmとしてあり、上記凹部の中心軸を含む平面
の断面形状が中央部がが外方向に膨らんだ凹曲面として
ある。
幅13の約1/2の6.4mmとされ、中間部34c、35cの寸法13の
約1/2の6.5mmとしてあり、上記凹部の中心軸を含む平面
の断面形状が中央部がが外方向に膨らんだ凹曲面として
ある。
このようなダイ30とパンチ36,37を用いて粉末状の酸
化ウラン等Ａを圧縮すると、第３図（ａ）に示すような
成形体Ｅが成形される。この成形体Ｅは長さがh5＝12.5
5mmで前後の直径が同一のd7＝12.55mm,d8＝12.55mmとな
り、中間部の直径が前後の直径より大きいd9＝12.80mm
の中間部膨出の円柱となる。
化ウラン等Ａを圧縮すると、第３図（ａ）に示すような
成形体Ｅが成形される。この成形体Ｅは長さがh5＝12.5
5mmで前後の直径が同一のd7＝12.55mm,d8＝12.55mmとな
り、中間部の直径が前後の直径より大きいd9＝12.80mm
の中間部膨出の円柱となる。
この中間部膨出の成形体Ｅを水素雰囲気中で焼結する
と長さがh6＝10.45mmで前後の直径がほぼ同一のd10＝1
0.44mm,d11＝10.44mm、中間部の直径がd12＝10.45mmの
ほぼ同一の円柱状の原子燃料ペレットＦとなった。
と長さがh6＝10.45mmで前後の直径がほぼ同一のd10＝1
0.44mm,d11＝10.44mm、中間部の直径がd12＝10.45mmの
ほぼ同一の円柱状の原子燃料ペレットＦとなった。
この円柱の原子燃料ペレットＦを被覆管20に挿入する
と、原子燃料ペレットＦと被覆管20との間隔がほぼ同一
になり、この燃料棒21を用いた燃料集合体の発熱量が全
長に亘り均一にすることができる。
と、原子燃料ペレットＦと被覆管20との間隔がほぼ同一
になり、この燃料棒21を用いた燃料集合体の発熱量が全
長に亘り均一にすることができる。
なお、圧縮粉末は、その材料の組成により圧縮密度、
焼結状態が異なるから、粉末により適宜形状のダイ30と
パンチ36,37を選定する必要がある。
焼結状態が異なるから、粉末により適宜形状のダイ30と
パンチ36,37を選定する必要がある。
また、上記実施例では成形体Ｅをダイ30の上部から取
り出すようにしたが、ダイ30を２つに分割し横方向に動
かすようにし成形体Ｅを中央部から取り出すようにして
も良い。このような取り出し方法にすると成形体Ｅをダ
イ30の隅部に当てて損傷することがない。
り出すようにしたが、ダイ30を２つに分割し横方向に動
かすようにし成形体Ｅを中央部から取り出すようにして
も良い。このような取り出し方法にすると成形体Ｅをダ
イ30の隅部に当てて損傷することがない。
本発明の原子燃料ペレットの製造装置は、前述のよう
に構成したので粉末状の酸化ウラン等を外方向に突出す
る凹面を有するダイとパンチにより成形体を中間部膨出
の円柱状に形成することができ、この中間部膨出の円柱
状の原子燃料ペレットを焼結したときにほぼ全長に亘り
同一径の原子燃料ペレットとすることができる。そのた
め、この原子燃料ペレットを燃料棒に使用することによ
り、その全長に亘り均一な熱伝達性を有するものとする
ことができる。
に構成したので粉末状の酸化ウラン等を外方向に突出す
る凹面を有するダイとパンチにより成形体を中間部膨出
の円柱状に形成することができ、この中間部膨出の円柱
状の原子燃料ペレットを焼結したときにほぼ全長に亘り
同一径の原子燃料ペレットとすることができる。そのた
め、この原子燃料ペレットを燃料棒に使用することによ
り、その全長に亘り均一な熱伝達性を有するものとする
ことができる。
第１図は本発明原子燃料ペレットの製造装置に使用され
るダイとパンチの主要部を示す一部切断した斜視図、第
２図（ａ）は、第１図に示すダイをＩ−Ｉ線に沿って切
断し矢印方向に見た型穴の断面図、第２図（ｂ）は、第
１図に示すパンチの押圧面の平面図、第３図（ａ）は、
第１図のダイとパンチにより圧縮された成形体の拡大斜
視図、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）の成形体を焼結し
た原子燃料ペレットの拡大斜視図、第４図は従来原子燃
料ペレットの製造装置に使用されるダイとパンチの主要
部を示す断面図であって、（ａ）は、粉末状の酸化ウラ
ン等を入れる前の状態を示す説明図、（ｂ）は、粉末状
の酸化ウラン等を圧縮状態を示す説明図、第５図（ａ）
は、第４図のダイとパンチにより成形した成形体の拡大
斜視図、第５図（ｂ）は、第４図（ａ）の成形体を焼結
して得た原子燃料ペレットの拡大斜視図、第６図は、従
来の原子燃料ペレットを使用した燃料棒の断面図であ
る。 10……原子燃料ペレットの製造装置、11……ダイ、12…
…型穴、13、14……パンチ、 15、16……押し棒、17、18……押圧部、 19……端栓、20……被覆管、21……燃料棒、30……ダ
イ、31……型穴、32、33、34、35……型穴の面、36、37
……パンチ、38、39……押し棒、40、41……押圧部。
るダイとパンチの主要部を示す一部切断した斜視図、第
２図（ａ）は、第１図に示すダイをＩ−Ｉ線に沿って切
断し矢印方向に見た型穴の断面図、第２図（ｂ）は、第
１図に示すパンチの押圧面の平面図、第３図（ａ）は、
第１図のダイとパンチにより圧縮された成形体の拡大斜
視図、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）の成形体を焼結し
た原子燃料ペレットの拡大斜視図、第４図は従来原子燃
料ペレットの製造装置に使用されるダイとパンチの主要
部を示す断面図であって、（ａ）は、粉末状の酸化ウラ
ン等を入れる前の状態を示す説明図、（ｂ）は、粉末状
の酸化ウラン等を圧縮状態を示す説明図、第５図（ａ）
は、第４図のダイとパンチにより成形した成形体の拡大
斜視図、第５図（ｂ）は、第４図（ａ）の成形体を焼結
して得た原子燃料ペレットの拡大斜視図、第６図は、従
来の原子燃料ペレットを使用した燃料棒の断面図であ
る。 10……原子燃料ペレットの製造装置、11……ダイ、12…
…型穴、13、14……パンチ、 15、16……押し棒、17、18……押圧部、 19……端栓、20……被覆管、21……燃料棒、30……ダ
イ、31……型穴、32、33、34、35……型穴の面、36、37
……パンチ、38、39……押し棒、40、41……押圧部。
Claims (1)
- 【請求項１】粉末状の酸化ウラン、その他の核燃料物質
またはこれ等の混合物等をダイの型穴に入れ、この粉末
状の酸化ウラン等を対向して移動する２つのパンチによ
り圧縮して成形体を形成するようにした原子燃料ペレッ
トの製造装置において、前記型穴の１の対向面を垂直な
平行面に構成し、この１の対向面に直交する他の対向面
の水平断面形状を凹曲面とするとともに２つのパンチの
互いに対向する押圧面に前記ダイにおける型穴の垂直な
平行面と直交する方向に延びる断面半円状の凹部に形成
し、上記凹部の中間部の半径を両端部に半径より大きく
し、前記型穴の凹曲面に対応して凹部の中心軸線を含む
平面の断面形状を中央部が外方向の膨らだ凹曲面とした
ことを特徴とする原子燃料ペレットの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281187A JP2851326B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 原子燃料ペレットの製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281187A JP2851326B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 原子燃料ペレットの製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03142400A JPH03142400A (ja) | 1991-06-18 |
| JP2851326B2 true JP2851326B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=17635561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1281187A Expired - Fee Related JP2851326B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 原子燃料ペレットの製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851326B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2817386B1 (fr) * | 2000-11-30 | 2003-02-21 | Franco Belge Combustibles | Procede de fabrication de pastilles de combustible nucleaire oxyde |
| FR2916297B1 (fr) * | 2007-05-14 | 2009-08-07 | Electricite De France | Combustible nucleaire sous forme de pastille, a structure perfectionnee |
-
1989
- 1989-10-27 JP JP1281187A patent/JP2851326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03142400A (ja) | 1991-06-18 |
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