JP3071516B2 - Method for producing powdery uranium-containing compound - Google Patents

Method for producing powdery uranium-containing compound

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ウラン含有化合物の製
造方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明
は、Uないし(U,Gd)などのウラニア
・ガドリニア酸化物の製造方法に関し、特にペレット状
のUO,(U,Gd)O、あるいは(U,Pu)O
等の二酸化物を、乾式法により粉末状の八三酸化物に
変換する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a uranium-containing compound. More specifically, the present invention relates to a method for producing a urania gadolinia oxide such as U 3 O 8 to (U, Gd) 3 O 8 , and in particular, pellets of UO 2 , (U, Gd) O 2 , or ( U, Pu) O
The present invention relates to a method for converting dioxide such as No. 2 into powdery 8.3 oxide by a dry method.

【0002】このようにして変換された粉末状の八三酸
化物は、たとえばUO,(U,Gd)Oあるいは
(U,Pu)O等の二酸化物ペレット密度制御材など
に有用である。
The powdery 8.3 oxide converted in this way is useful as a material for controlling the density of dioxide pellets such as UO 2 , (U, Gd) O 2 or (U, Pu) O 2. is there.

【0003】[0003]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、粒状あるいはペレット状のUOから八三酸化物で
あるUを得るためには、UOを空気中において
たとえば500〜700℃の温度で加熱する方法が主と
して用いられている。この場合の反応は、生成自由エネ
ルギーからみて、Uの生成自由エネルギーが約−
850Kcal/モル、UOの生成自由エネルギーが
約−260Kcal/モルであり、比較的容易にU
へと酸化されることがわかる。
A conventional techniques and to be Solved by the Invention Conventionally, in order to obtain a U 3 O 8 is eighty-three oxide granular or pellet-like UO 2 is, UO 2, for example 500 to 700 ° C. in air Is mainly used. The reaction in this case is such that the free energy of formation of U 3 O 8 is about −
850 Kcal / mol, the free energy of formation of UO 2 is about -260 Kcal / mol, and U 3 O is relatively easily formed.
It can be seen that it is oxidized to 8 .

【0004】しかし、従来の方法においては、原料が賦
形化されたペレット状物の場合、酸化反応を効果的に行
うためにこれを全て粉末状に粉砕する必要があるが、こ
の粉砕処理は繁雑であり、また粉砕物の全てをたとえば
100メッシュ以下の粉末にすることは困難である。た
とえば、粉末を分級する場合、このふるい分け作業は繁
雑であり、時間を要する作業ともなる。従来、100メ
ッシュ以下の粉末を90%以上回収しようとすると、約
12時間を必要としていた。実際に作業者が作業する時
間は1日に約2時間であるとすると、このような粉砕・
分級作業は、製造工程上極めて不利である。
However, in the conventional method, when the raw material is shaped pellets, it is necessary to pulverize all of the raw materials into powder in order to effectively perform the oxidation reaction. It is complicated and it is difficult to make all of the pulverized material into powder having a size of, for example, 100 mesh or less. For example, when classifying powder, the sieving operation is complicated and time-consuming. Conventionally, it takes about 12 hours to recover 90% or more of powder of 100 mesh or less. Assuming that the actual working time of a worker is about 2 hours a day,
Classification is extremely disadvantageous in the production process.

【0005】本発明は、上記の従来技術に鑑みてなされ
たものであり、粉砕工程や分級工程を実質的に必要とせ
ず、製造工程の簡略化が図られた粉末状八三酸化物の製
造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and does not substantially require a pulverizing step or a classifying step, and is capable of producing a powdery 83 oxide which has a simplified production step. It is intended to provide a way.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による粉末状ウラ
ン含有化合物の製造方法は、ウラニア・ガドリニア酸化
物(U,Gd)Oの賦形化物から粉末状のウラニア・
ガドリニア酸化物(U,Gd)を得るための方法
であって、ウラニア・ガドリニア酸化物(U,Gd)O
の賦形化物を二酸化炭素含有ガス中において熱処理す
ることによって、ウラニア・ガドリニア酸化物(U,G
d)Oの酸化と粉末化の双方を行い、粉末状のウラニ
ア・ガドリニア酸化物(U,Gd)を得ることを
特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a method for producing a powdery uranium-containing compound, comprising the steps of preparing a powdery urania-containing compound from urania-gadolinia oxide (U, Gd) O 2.
A method for obtaining gadolinia oxide (U, Gd) 3 O 8 , comprising: urania gadolinia oxide (U, Gd) O
2 is heat-treated in a carbon dioxide-containing gas to form urania gadolinia oxide (U, G
d) Oxidation and pulverization of O 2 are carried out to obtain powdery urania gadolinia oxide (U, Gd) 3 O 8 .

【0007】本発明の方法において熱処理対象となる原
料は、ウラニア・ガドリニア酸化物(二酸化物)(U,
Gd)Oであり、この中には、UOないし(U,G
d)Oで表される酸化物の賦形化物(たとえばペレッ
ト状物、塊状物)を含む。
[0007] In the method of the present invention, the raw material to be heat treated is urania gadolinia oxide (dioxide) (U,
Gd) O 2 , in which UO 2 or (U, G
d) An excipient of an oxide represented by O 2 (for example, a pellet or a lump) is included.

【0008】本発明においては、上記のような賦形化さ
れている二酸化物を、そのままの形状で、あるいはある
程度粉砕ないし分級した状態で熱処理する。この熱処理
は二酸化炭素含有ガス中において行う。この場合の二酸
化炭素含有ガスとしては、空気と二酸化炭素の混合物が
好ましく用いられ得るが、この場合の二酸化炭素の圧力
としては、1〜2atm程度が好ましい。また、二酸化
炭素含有ガス全体の圧力としては、1〜3kg/cm2 が適
当である。
[0008] In the present invention, the shaped dioxide as described above is subjected to a heat treatment in its original shape or in a state of being ground or classified to some extent. This heat treatment is performed in a carbon dioxide-containing gas. As the carbon dioxide-containing gas in this case, a mixture of air and carbon dioxide can be preferably used. In this case, the pressure of carbon dioxide is preferably about 1 to 2 atm. The pressure of the entire carbon dioxide-containing gas is suitably from 1 to 3 kg / cm 2 .

【0009】また、熱処理の温度としては、400〜7
00℃の範囲が適当であり、さらに好ましくは500〜
600℃である。
The heat treatment temperature is 400 to 7
The range of 00 ° C is suitable, and more preferably 500 to
600 ° C.

【0010】上記熱処理によってUOないし(U,G
d)Oが酸化されてUまたは(U,Gd)
が生成するが、このとき上記のような二酸化炭素含有
ガス雰囲気中においてこれを行うことによって、粉末化
が著しく促進される。その理由は必ずしも明らかではな
いが、ウラン化合物表面の触媒性能と、これにともなう
COガス由来の活性化した酸素の作用に起因するもの
と考えられる。
By the above heat treatment, UO 2 or (U, G
d) O 2 is oxidized to U 3 O 8 or (U, Gd) 3 O
8 is produced, but by performing this in an atmosphere of carbon dioxide-containing gas as described above, powdering is remarkably promoted. The reason for this is not necessarily clear, but it is thought to be due to the catalytic performance of the uranium compound surface and the accompanying action of activated oxygen derived from CO 2 gas.

【0011】一般に、UOまたは(U,Gd)O
結体は通常の条件下では極めて安定であり容易には酸化
しない。たとえば、500〜700℃の条件で空気雰囲
気中において徐々に酸化され、最終的には、U
たは(U,Gd)になるが、上記のように、通常
の酸素含有雰囲気中での熱処理においては、ペレット状
焼結体を良好に粉末化することは困難であり、粒状物な
いし塊状物が残存する。
Generally, a UO 2 or (U, Gd) O 2 sintered body is extremely stable under ordinary conditions and does not easily oxidize. For example, it is gradually oxidized in an air atmosphere at a temperature of 500 to 700 ° C., and finally becomes U 3 O 8 or (U, Gd) 3 O 8. In the heat treatment in the inside, it is difficult to satisfactorily pulverize the pellet-shaped sintered body, and a granular substance or a lump remains.

【0012】本発明の方法においては、ウラン化合物が
有する触媒性能を利用して、COガスの分解を促進し
かつ雰囲気中の酸素分圧を高めている。一般に、遷移金
属などでは、原子中のd電子の寄与によって、その触媒
性能が説明されているが、ウランの様なアクチニドにお
いてはf電子が寄与しているものと考えられる。すなわ
ち、ウランは5f6d7sの電子配置でも理解され
る様に、通常4価であるが、特に(U,Gd)Oにお
いてはGd(3価)との電荷バランスを保つため、Uが
5価としても存在しており、下記のような反応が生じて
いる。
In the method of the present invention, the catalytic performance of the uranium compound is utilized to promote the decomposition of CO 2 gas and increase the partial pressure of oxygen in the atmosphere. In general, the catalytic performance of transition metals and the like is explained by the contribution of d-electrons in atoms, but it is considered that f-electrons contribute to actinides such as uranium. That is, as uranium is understood in electron configuration 5f 3 6d7s 2, is usually tetravalent, especially (U, Gd) to maintain the charge balance between the Gd (3 valence) in O 2, U is It also exists as pentavalent, and the following reaction occurs.

【0013】U4+=U5+e− そして、この場合、CO中の炭素が陰性を帯びCO
の酸素が離れやすくなるものと考えられるが、このとき
遊離する酸素は空気中の酸素と異なり、活性ないわゆる
発生期の酸素であり、このような機構が効率的な酸化と
粉末化に寄与していると考えられる。
U 4+ = U 5 ++ e− And, in this case, the carbon in CO 2 is negative and CO 2
It is thought that the oxygen released easily is different from oxygen in the air and is active so-called nascent oxygen, and such a mechanism contributes to efficient oxidation and pulverization. It is thought that it is.

【0014】本発明の方法によれば良好な酸化と粉末化
が達成され、得られた八三酸化物を粉末として回収する
際の酸化物粉末のふるい分けの時間を低減化し、回収粉
末の収率を著しく向上させることができる。
According to the method of the present invention, good oxidation and pulverization are achieved, the time for sieving the oxide powder when recovering the obtained 183 oxide as a powder is reduced, and the yield of the recovered powder is reduced. Can be significantly improved.

【0015】[0015]

【実施例】ウラニア・ガドリニア酸化物(U,Gd)O
のペレットを、空気中(1atm)、空気と二酸化炭
素(1atm)、および空気と二酸化炭素(2atm)
からなる雰囲気中で熱処理するに際し、これらの雰囲気
ガスを、熱処理炉中に2kg/cm2 の圧力で流しながら行
った。加熱温度は500℃であった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Urania gadolinia oxide (U, Gd) O
2 in air (1 atm), air and carbon dioxide (1 atm), and air and carbon dioxide (2 atm)
When the heat treatment was performed in an atmosphere consisting of, these atmosphere gases were passed through a heat treatment furnace at a pressure of 2 kg / cm 2 . The heating temperature was 500 ° C.

【0016】このようにして得られたウラニア・ガドリ
ニア酸化物(U,Gd)の粉末の回収率を測定し
た。
The recovery of the thus obtained powder of urania gadolinia oxide (U, Gd) 3 O 8 was measured.

【0017】この場合の回収率は、(ふるい後の粉末重
量)/(ふるいへの投入重量)を意味する。
The recovery rate in this case means (weight of powder after sieving) / (input weight to sieve).

【0018】図1は、各々の条件における得られた粉末
の回収率の時間変化を示すものである。図中、Aは空気
中(1atm)の場合、Bは空気と二酸化炭素(1at
m)の場合、Cは空気と二酸化炭素(2atm)の場合
である。
FIG. 1 shows the change over time in the recovery rate of the obtained powder under each condition. In the figure, A is in the air (1 atm), B is air and carbon dioxide (1 atm).
In case m), C is the case of air and carbon dioxide (2 atm).

【0019】ふるい(100メッシュ以下)を通過した
ものの率が90%以上になるふるい時間は、COガス
を用いた本発明の方法によるものでは、300〜350
分であり、従来法の約600分に比べて約1/2にまで
時間短縮を可能にした。また、ふるい分けに使用したス
テンレス製網が、使用中にウラン顆粒で破損する頻度
が、従来2回/月から実質的0回/月に低減する効果も
あった。
According to the method of the present invention using CO 2 gas, the sieving time at which the ratio of those passing through a sieve (100 mesh or less) is 90% or more is 300 to 350.
Minutes, which makes it possible to reduce the time to about 1/2 compared to about 600 minutes in the conventional method. In addition, the frequency at which the stainless steel net used for sieving was broken by uranium granules during use was also reduced from conventional twice / month to substantially zero / month.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】粉末の回収率の時間変化を示すグラフ。FIG. 1 is a graph showing a change over time in a powder recovery rate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−259596(JP,A) 特開 平2−95298(JP,A) 特開 昭63−214693(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 3/62 G21C 21/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-259596 (JP, A) JP-A-2-95298 (JP, A) JP-A-63-214693 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G21C 3/62 G21C 21/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ウラニア・ガドリニア酸化物(U,Gd)
の賦形化物から粉末状のウラニア・ガドリニア酸化
物(U,Gd)を得るための方法であって、 ウラニア・ガドリニア酸化物(U,Gd)Oの賦形化
物を二酸化炭素含有ガス中において熱処理することによ
って、ウラニア・ガドリニア酸化物(U,Gd)O
酸化と粉末化の双方を行い、粉末状のウラニア・ガドリ
ニア酸化物(U,Gd)を得ることを特徴とす
る、粉末状のウラン含有化合物の製造方法。
1. Urania gadolinia oxide (U, Gd)
Powdery urania-gadolinia oxide from the shaping product of O 2 (U, Gd) 3 A method for obtaining O 8, urania-gadolinia oxide (U, Gd) dioxide shaping product of O 2 By performing heat treatment in a carbon-containing gas, both oxidization and powderization of urania gadolinia oxide (U, Gd) O 2 are performed to obtain powdery urania gadolinia oxide (U, Gd) 3 O 8 . A method for producing a powdery uranium-containing compound, comprising:
【請求項2】前記二酸化炭素含有ガスが、空気と二酸化
炭素との混合物からなる、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein said carbon dioxide-containing gas comprises a mixture of air and carbon dioxide.
【請求項3】前記二酸化炭素含有ガスの圧力が、1〜3
kg/cm2である、請求項1に記載の方法。
3. The pressure of the carbon dioxide-containing gas is from 1 to 3.
The method of claim 1, wherein the method is kg / cm 2 .
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