JP4019045B2 - 混合酸化物核燃料粉末及び混合酸化物核燃料焼結体の製造方法 - Google Patents
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Description
UF6 + 2H2O + H2 → UO2 + 6HF
この場合に生じるUO2含有粉末は、MOX核燃料粉末を製造するための出発粉末として利用され、MOX核燃料粉末の大部分を構成している。
乾式転換法又は他の直接的変換法から得られたUO2含有粉末、及び他の出発粉末として、少なくとも
U3O8含有粉末、及び
他の重金属酸化物を含有する粉末を準備し、UO2含有粉末及び他の出発粉末から完全混和の粉末混合物を製造する。
UO2含有粉末は乾式転換法後の未粉砕の状態で既に流動状であるように準備し、かつ
まず、他の出発粉末の少なくとも1つを粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にするか、
又は
まず、他の出発粉末の少なくとも1つを、UO2含有粉末の第1の部分と一緒に粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末の第2の部分を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にする。
乾式転換法又は他の直接的変換法から得られたUO2含有粉末、及び他の出発粉末として、少なくとも
U3O8含有粉末、及び
他の重金属酸化物を含有する粉末を準備し、
かつその際、UO2含有粉末及び他の出発粉末から完全混和の粉末混合物を製造する。
UO2含有粉末は乾式転換法後の未粉砕の状態で既に流動性に製造され、かつ
まず、他の出発粉末の少なくとも1つを粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にするか、
又は
まず、他の出発粉末の少なくとも1つを、UO2含有粉末の第1の部分と一緒に粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末の第2の部分を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にする。
UF6 + 4H2O → UO2F2 + 4HF + 2H2O
この場合、固体のUO2F2一次粒子は、サブミクロン範囲である。特に有利に、UO2含有粉末(この粉末はまずUO2F2として存在する)の嵩密度はUO2含有粉末(この粉末はまずUO2F2として存在する)の粒子を比較的ゆっくりと構築する唯一の方法工程により気相反応において高められる。気相反応中での粒子の密度はこの場合に約0.05〜0.1g/cm3又はそれ以上の範囲内にある。
UO2F2 + H2 → UO2 + 2HF
こうして得られたUO 2 含有粉末は有利に1〜1000μmの粒度を有する。
2.03〜2.0のO/U比を有し、
U87.4重量%よりも高いU含有量を有し、
1.4〜1.8g/cm3の嵩密度を有し、
2.3〜3.0m2/gの比表面積を有し、
H2O 0.15重量%より低い湿度を有し、
フッ素20ppmよりも低いフッ素含有量を有するUO2含有粉末が製造される。
1.PM 第1の粉末混合物
EPD プレス密度を高める手段
PB 気孔形成剤
SM 潤滑剤
Claims (27)
- MOX核燃料粉末の製造方法において、
乾式転換法から得られたUO2含有粉末であって、UF6をUO2F2を介して気相反応及び流動床反応によってUO2含有粉末に変換し、その際未粉砕の状態で既に流動状で、かつ1.4g/cm3を上回る嵩密度を有するUO2含有粉末が乾式転換から得られるようにUO2含有粉末の粒子が気相反応において緩慢に形成されるUO2含有粉末、及び他の出発粉末として、少なくとも
U3O8含有粉末、及び
他の重金属酸化物を含有する粉末を準備し、その際、UO2含有粉末及び他の出発粉末から完全混和の粉末混合物を製造し、かつ
まず、他の出発粉末を粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にするか、又は
まず、他の出発粉末を、UO2含有粉末の第1の部分と一緒に粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末の第2の部分を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にする
MOX核燃料粉末の製造方法。 - MOX核燃料焼結体の製造方法において、
乾式転換法から得られたUO2含有粉末であって、UF6をUO2F2を介して気相反応及び流動床反応によってUO2含有粉末に変換し、その際未粉砕の状態で既に流動状で、かつ1.4g/cm3を上回る嵩密度を有するUO2含有粉末が乾式転換から得られるようにUO2含有粉末の粒子が気相反応において緩慢に形成されるUO2含有粉末、及び他の出発粉末として、少なくとも
U3O8含有粉末、及び
他の重金属酸化物を含有する粉末を準備し、その際、UO2含有粉末及び他の出発粉末から完全混和の粉末混合物を製造し、かつ
まず、他の出発粉末を粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にするか、又は
まず、他の出発粉末を、UO2含有粉末の第1の部分と一緒に粉砕して第1の粉末混合物にし、その後、UO2含有粉末の第2の部分を第1の粉末混合物と混合して完全混和の粉末混合物にし、かつ
その後、完全混和の粉末混合物をさらに処理し、プレス加工して成形体にし、この成形体を焼結する
MOX核燃料焼結体の製造方法。 - UO2含有粉末の粒子を、粒子の密度が気相反応中で0.05〜0.1g/cm3の範囲にあるように気相反応で緩慢に形成させることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 流動床反応を600℃で、少なくとも窒素、水素及び水蒸気を含むプロセスガスを使用して進行させることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 乾式転換から、1〜1000μmの粒度を有するUO2含有粉末が得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 乾式転換から、平均して80μmの粒度を有するUO 2 含有粉末が得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 25重量%以下のU 3 O 8 含有粉末を有する完全混和の粉末混合物を製造することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- U3O8含有粉末の大部分はUO2含有粉末の酸化により製造され、U 3 O 8 含有粉末の残りの部分がウラン廃棄物から製造されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 酸化は空気中で400℃〜1000℃で行われることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 酸化は空気中で400℃〜750℃で行われることを特徴とする請求項 8に記載の方法。
- 酸化は空気中で450℃で行われることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 他の重金属酸化物を含有する粉末は、PuO2含有粉末及びThO2含有粉末及びGd2O3含有粉末、又はそのいずれか1つを含む粉末であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- UO2含有粉末の第2の部分の量は、UO2含有粉末の第1の部分の量を上回ることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- UO2含有粉末の第1の部分の量がUO2含有粉末の全体量の50〜30%であり、UO2含有粉末の第2の部分の量がUO2含有粉末の全体量の50〜70%であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- UO2含有粉末の全量が粉砕工程を行わないことを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物に、篩い分け及び混合からなるグループのプロセス工程の1つ又は複数を行うことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- UO2含有粉末の第2の部分を、粒状化しかつ圧縮し、又はそのいずれか一方を行い、その後に第1の混合物と混合して完全混和の粉末混合物にすることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物を粒状化しかつ圧縮するか、又はそのいずれか一方を行うことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子は平均して2mmより小さい大きさを有することを特徴とする請求項17又は18に記載の方法。
- 粒子は平均して0.1〜1mmの大きさを有することを特徴とする請求項17又は18に記載の方法。
- 粒子は2.0〜2.2g/cm3の嵩密度を有することを特徴とする請求項17〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物に、ドーパント、中性子毒、粉砕助剤、潤滑剤、気孔形成剤及びプレス加工助剤からなるグループから選ばれた添加物を添加することを特徴とする請求項1〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物をプレス型内に充填し、10cmを上回るプレス行程でプレス成形して成形体にすることを特徴とする請求項2〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物をプレス型内に充填し、10cmを10〜30%上回るプレス行程でプレス成形して成形体にすることを特徴とする請求項2〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物をプレス型内へ、プレス型を振動させながら充填し、プレス成形して成形体にすることを特徴とする請求項2〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 完全混和の粉末混合物をプレス型内へ充填し、連続プレスを用いてプレス成形して成形体にすることを特徴とする請求項2〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 成形体を、少なくとも水素及び窒素を含むガス雰囲気中で全体で14時間、その内1600℃〜1900℃の範囲内の焼結温度で1〜4時間、焼結させることを特徴とする請求項2〜26のいずれか一項に記載の方法。
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