JP4331121B2 - Ammonium uranate particle production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置に関し、更に詳しくは、真球度の良好な重ウラン酸アンモニウム粒子を製造することのできる重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置に関する。 The present invention relates to an ammonium heavy uranate particle manufacturing apparatus, and more particularly to an ammonium heavy uranate particle manufacturing apparatus capable of manufacturing ammonium uranate ammonium particles having good sphericity.
非特許文献1〜5によると、高温ガス炉用燃料は、一般的に以下のような工程を経て製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして、硝酸ウラニル溶液とする。次に、この硝酸ウラニル溶液に純水及び増粘剤等を添加し、攪拌して硝酸ウラニル含有原液とする。調製された硝酸ウラニル含有原液は、所定の温度に冷却され、粘度を調製後、細径の滴下ノズルを用いてアンモニア水溶液に滴下される。
According to
このアンモニア水溶液に滴下された液滴は、アンモニア水溶液表面に達するまでの間に、アンモニアガスが吹きかけられる。このアンモニアガスによって、液滴表面がゲル化され、これにより、アンモニア水溶液表面到達時における変形が防止される。アンモニア水溶液中における硝酸ウラニルは、アンモニアと十分に反応し、重ウラン酸アンモニウム粒子(以下、「ADU粒子」と略する場合がある。)となる。 The droplets dropped onto the aqueous ammonia solution are sprayed with ammonia gas before reaching the surface of the aqueous ammonia solution. The surface of the droplet is gelled by the ammonia gas, thereby preventing deformation when reaching the surface of the aqueous ammonia solution. Uranyl nitrate in the aqueous ammonia solution sufficiently reacts with ammonia to form ammonium heavy uranate particles (hereinafter sometimes abbreviated as “ADU particles”).
この重ウラン酸アンモニウム粒子は、乾燥された後、大気中で焙焼され、二酸化ウランよりも酸素を多く含み、酸素:ウランのモル比が2を超える酸化ウラン、例えば、三酸化ウランとなり、さらに還元及び焼結されることにより、高密度のセラミックス状の二酸化ウラン粒子となる。この二酸化ウラン粒子を篩い分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核を得る。 The ammonium deuterated uranium particles are dried and then roasted in the atmosphere to contain more oxygen than uranium dioxide, resulting in uranium oxide having an oxygen: uranium molar ratio greater than 2, eg, uranium trioxide, Reduction and sintering result in high-density ceramic-like uranium dioxide particles. The uranium dioxide particles are sieved, that is, classified to obtain fuel nuclei having a predetermined particle size.
この燃料核を流動床に装荷し、被覆ガスを熱分解させることにより被覆を施す。被覆層は、燃料核表面から第一層、第二層、第三層、および第四層を被覆することにより形成されている。第一層の低密度炭素の場合は、約1400℃でアセチレン(C2H2)を熱分解して得られる。第二層および第四層の高密度熱分解炭素の場合は、約1400℃でプロピレン(C3H6)を熱分解して得られる。第三層のSiCの場合は約1600℃でメチルトリクロロシラン(CH3SiCl3)を熱分解して得られる。 The fuel nuclei are loaded onto a fluidized bed, and coating is performed by thermally decomposing the coating gas. The coating layer is formed by coating the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer from the fuel core surface. In the case of the first layer of low density carbon, it is obtained by pyrolyzing acetylene (C 2 H 2 ) at about 1400 ° C. In the case of the high density pyrolytic carbon of the second layer and the fourth layer, it is obtained by pyrolyzing propylene (C 3 H 6 ) at about 1400 ° C. In the case of SiC of the third layer, it is obtained by thermally decomposing methyltrichlorosilane (CH 3 SiCl 3 ) at about 1600 ° C.
一般的な燃料コンパクトは、以上のようにして得られた被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤等からなる黒鉛マトリックス材とともに、中空円筒形状または円筒形状にプレス成型またはモールド成型した後、焼成して得られる。 In general fuel compacts, the coated fuel particles obtained as described above are pressed or molded into a hollow cylindrical shape or cylindrical shape together with a graphite matrix material composed of graphite powder, a binder, etc., and then fired. Obtained.
一方、ウランなどの核燃料物質を使用して核燃料を製作する場合、臨界事故を防ぐための方法としては、一般的に、取り扱うウラン量を臨界質量以下とする「質量制限」と、ウラン量には関係なく臨界が生じない形状・寸法内でウランを取り扱う「形状制限」とが挙げられる。 On the other hand, when manufacturing nuclear fuel using nuclear fuel materials such as uranium, as a method to prevent criticality accidents, in general, the "mass limit" that the amount of uranium handled is less than the critical mass, and the amount of uranium is Regardless of the shape and dimensions that do not cause criticality, the “shape restriction” handles uranium.
「質量制限」の場合には、濃縮度10%以下のウランに対する取扱最大量は、9.6kgであり、濃縮度20%以下のウランに対する取扱最大量は、4.0kgである。したがって、各製造工程におけるバッチサイズは、これらの値以下にする必要がある。さらに、安全性の観点から、誤って2重装荷した場合を考慮すると、各製造工程におけるバッチサイズは、これらの値の1/2以下にする必要がある。そのため、核燃料の生産性は悪くなり、量産設備に対する臨界管理方法として適しているとはいえない。 In the case of “mass restriction”, the maximum handling amount for uranium having a concentration of 10% or less is 9.6 kg, and the maximum handling amount for uranium having a concentration of 20% or less is 4.0 kg. Therefore, the batch size in each manufacturing process needs to be below these values. Further, from the viewpoint of safety, considering the case of double loading by mistake, the batch size in each manufacturing process needs to be 1/2 or less of these values. Therefore, the productivity of nuclear fuel deteriorates and it cannot be said that it is suitable as a criticality management method for mass production facilities.
一方、「形状制限」の場合には、ウランの濃縮度や形状によって規定される大きさも異なってくる。例えば、濃縮度10%以下のウランを収容する収納設備の大きさが、収納設備の形状が円筒形状である場合、円筒の直径で19.8cm以下であり、収納設備の形状が平板状である場合、平板の厚みで8.3cm以下である。 On the other hand, in the case of “shape restriction”, the size defined by the enrichment and shape of uranium varies. For example, when the size of the storage facility that stores uranium having a concentration of 10% or less is a cylindrical shape, the diameter of the storage facility is 19.8 cm or less, and the shape of the storage facility is a flat plate. In this case, the thickness of the flat plate is 8.3 cm or less.
また、濃縮度20%以下のウランを収容する収納設備の大きさが、収納設備の形状が円筒形状である場合、円筒の直径で17.4cm以下であり、収納設備の形状が平板状である場合、平板の厚みで6.7cm以下である。 The size of the storage facility for storing uranium with a concentration of 20% or less is 17.4 cm or less in the diameter of the cylinder when the shape of the storage facility is a cylindrical shape, and the shape of the storage facility is a flat plate shape. In this case, the thickness of the flat plate is 6.7 cm or less.
これらの収納設備で取り扱うウランの量には制限がないため、「形状制限」は、量産設備に対する臨界管理方法としては好ましい。しかしながら、上記したように、高濃縮度のウランになるに従い、「形状制限」での寸法制限値は小さくなるため、燃料核を製造する設備は、細長い円筒形状や薄い平板状にならざるを得ない。 Since there is no limit to the amount of uranium handled in these storage facilities, “shape limitation” is preferable as a criticality management method for mass production facilities. However, as described above, since the dimensional limit value in the “shape limit” becomes smaller as the uranium becomes highly enriched, the facility for manufacturing the fuel core must be an elongated cylindrical shape or a thin flat plate shape. Absent.
例えば、調製された硝酸ウラニル含有原液をアンモニア水溶液に滴下する工程において、アンモニア水溶液中で、アンモニアと硝酸ウラニルが十分に反応し、ADU粒子が生成される。ここで、生成されたADU粒子は、上側にADU粒子が堆積していくため、下積みになっているADU粒子が変形を起こす。そのため、ADU粒子の真球度が悪くなるという問題点があった。 For example, in the step of dropping the prepared uranyl nitrate-containing stock solution into an aqueous ammonia solution, ammonia and uranyl nitrate sufficiently react in the aqueous ammonia solution to generate ADU particles. Here, since the ADU particles are accumulated on the upper side of the generated ADU particles, the lower ADU particles are deformed. Therefore, there is a problem that the sphericity of ADU particles is deteriorated.
また、調製された硝酸ウラニル含有原液を、薄い盤状の反応室に貯留されたアンモニア水溶液に滴下すると、硝酸ウラニル含有原液の液滴がアンモニア水溶液の液面から反応室の底面までを通過する距離が短いから内部まで重ウラン酸アンモニウムになった粒子を得ることができない上に、表面は重ウラン酸アンモニウムになっているが芯は硝酸ウラニルのままであるといった重ウラン酸アンモニウムが不十分にしか形成されていない粒子が山積みになって真球度の良好な粒子を得ることができないという問題がある。 Moreover, when the prepared uranyl nitrate-containing stock solution is dropped into an aqueous ammonia solution stored in a thin disk-shaped reaction chamber, the distance that the droplet of the uranyl nitrate-containing stock solution passes from the liquid surface of the aqueous ammonia solution to the bottom of the reaction chamber In addition, it is not possible to obtain particles that are made of ammonium deuterated uranate from the short to the inside. In addition, the surface is composed of ammonium deuterated uranate but the core remains uranyl nitrate. There is a problem that particles that are not formed are piled up to obtain particles with good sphericity.
本発明は、このような従来の問題点を解消し、高濃縮度のウランを原料として扱うことができ、良好な真球度を有する重ウラン酸アンモニウム粒子を製造することができる重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置を提供することをその課題とする。 The present invention eliminates such conventional problems, can handle highly enriched uranium as a raw material, and can produce ammonium heavy uranate particles having good sphericity. It is an object of the present invention to provide a particle manufacturing apparatus.
前記課題を解決するための手段として、
請求項1は、硝酸ウラニルを含有する硝酸ウラニル含有原液を滴下する滴下装置と、中心軸を中心に回転するとともに、アンモニア水溶液を収容可能な、内部平面形状が円形である反応槽とを備えてなることを特徴とする重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置であり、
請求項2は、前記硝酸ウラニル含有原液の滴下位置は、前記中心軸を含む領域であることを特徴とする請求項1記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置であり、
請求項3は、前記反応槽の上部および下部には、中性子吸収材を含んでなる板状部材が設けられていることを特徴とする前記請求項1または請求項2記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置であり、
請求項4は、前記反応槽の回転速度が可変である前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置であり、
請求項5は、前記反応槽が形状制限となるように形成されてなる前記請求項1〜4のいずれか一項に記載の重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置である。
As means for solving the problems,
A second aspect of the present invention is the apparatus for producing ammonium deuterated uranium particles according to
3. The ammonium heavy uranate particles according to
Claim 4 is the ammonium heavy uranate particle production apparatus according to any one of
A fifth aspect of the present invention is the ammonium heavy uranate particle producing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reaction vessel is formed so as to have a shape restriction.
本発明によれば、中心軸を中心に回転するとともに、滴下される前記硝酸ウラニル含有原液と反応するアンモニア水溶液を収容可能な、内部平面形状が円形である反応槽を備えてなることにより、反応槽が回転することで、アンモニア水溶液自体も回転流が形成される。そして、この回転流により、アンモニア水溶液中で生成する重ウラン酸アンモニウム粒子を周回させ、重ウラン酸アンモニウム粒子同士が重なり合うことが少なくなるので、重ウラン酸アンモニウム粒子が変形を起こすことが少なくなる。したがって、良好な真球度を有する重ウラン酸アンモニウム粒子を製造することができる。 According to the present invention, the reaction is performed by providing a reaction tank that rotates around the central axis and can contain an aqueous ammonia solution that reacts with the dripping uranyl nitrate-containing stock solution and has a circular inner plane shape. As the tank rotates, the aqueous ammonia solution itself also forms a rotating flow. The rotating flow causes the ammonium heavy uranate particles generated in the aqueous ammonia solution to circulate and the ammonium heavy uranate particles are less likely to overlap each other, so that the ammonium heavy uranate particles are less likely to be deformed. Therefore, it is possible to produce ammonium biuranate particles having good sphericity.
さらに、本発明によれば、前記硝酸ウラニル含有原液の滴下位置は、前記中心軸を含む領域である。ここで、前記硝酸ウラニル含有原液の液滴は、アンモニア水溶液中で生成する重ウラン酸アンモニウム粒子よりも比重が小さいことから、反応槽を回転させると、前記硝酸ウラニル含有原液の液滴は、滴下当初は中心軸付近に集まっているが、反応槽の回転と共に回転するアンモニア水溶液中で液滴は遠心力により反応槽の周壁へと周回しつつ移動して行く。アンモニア水溶液中を周回しつつ移動する間に、液滴中の硝酸ウラニルが重ウラン酸アンモニウムに変化して行く。その結果、真球度の良好な、しかも芯まで重ウラン酸アンモニウムになった重ウラン酸アンモニウム粒子を生成することができる。 Furthermore, according to the present invention, the dropping position of the uranyl nitrate-containing stock solution is a region including the central axis. Here, since the droplet of the uranyl nitrate-containing stock solution has a specific gravity smaller than the ammonium heavy uranate particles generated in the aqueous ammonia solution, the droplet of the uranyl nitrate-containing stock solution dropped when the reaction vessel was rotated. Although initially gathered near the central axis, the droplets move while circulating around the peripheral wall of the reaction tank by centrifugal force in the ammonia aqueous solution rotating with the rotation of the reaction tank. While moving around the aqueous ammonia solution, uranyl nitrate in the droplets changes to ammonium deuterated uranate. As a result, it is possible to produce ammonium heavy uranate particles having a good sphericity and having become ammonium heavy uranate to the core.
また、本発明によれば、前記反応槽の上部および下部には、中性子吸収材を含んでなる板状部材が設けられていることにより、臨界状態を生じさせる中性子等の反応槽本体内への侵入を防止することができ、安全に重ウラン酸アンモニウム粒子を製造することができる。 Further, according to the present invention, the upper and lower portions of the reaction vessel are provided with plate-like members containing a neutron absorbing material, so that neutrons or the like that cause a critical state are introduced into the reaction vessel main body. Invasion can be prevented, and ammonium heavy uranate particles can be produced safely.
さらに、本発明によれば、前記反応槽の回転速度が可変であり、この回転速度は、反応槽内の粒子の量に応じて変える。すなわち、粒子の数が少ない場合は、回転速度を下げ、滴下が進み、粒子の数が増えたら、回転速度を上げるようにする。また、反応槽を形状制限となるように、反応槽の高さ(厚さ)は決定されているので、本発明によると、反応槽本体自体の半径寸法を大きく形成できるので、「質量制限」による製造方法と比較して、重ウラン酸アンモニウム粒子を一時に大量に製造することができる。 Furthermore, according to the present invention, the rotation speed of the reaction vessel is variable, and the rotation speed is changed according to the amount of particles in the reaction vessel. That is, when the number of particles is small, the rotation speed is decreased, and when the dropping proceeds and the number of particles increases, the rotation speed is increased. In addition, since the height (thickness) of the reaction vessel is determined so that the shape of the reaction vessel is limited, according to the present invention, the radial dimension of the reaction vessel main body itself can be formed large, and therefore “mass restriction” Compared with the production method according to the method, it is possible to produce a large amount of ammonium uranate particles at a time.
以下、図1を参照しながらこの発明の一実施形態に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置(以下、「ADU粒子製造装置」と称することがある。)について説明する。ただし、図1に記載されたADU粒子製造装置は、この発明の一例であり、この発明に係るADU粒子製造装置は、図1に記載されたADU粒子製造装置に限られることはない。 Hereinafter, an ammonium heavy uranate particle manufacturing apparatus (hereinafter, also referred to as “ADU particle manufacturing apparatus”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the ADU particle manufacturing apparatus illustrated in FIG. 1 is an example of the present invention, and the ADU particle manufacturing apparatus according to the present invention is not limited to the ADU particle manufacturing apparatus illustrated in FIG.
ADU粒子製造装置1は、反応槽2と、滴下装置3とを備えてなる。
The ADU
反応槽2は、アンモニア水溶液13を収容する内部空間すなわち内部収容室を有し、この内部収容室の平面形状は円形であり、更に詳述すると円形の底面5と内周面6と中心部に滴下開口部4を備えた天井部7とで形成される。また、この反応槽2は、回転手段8により、その中心軸を中心にして水平面内で回転可能に形成される。
The
反応槽2における内部収容室の内部空間は、通常の場合、円形の底面5を有する円盤形に形成される。この円盤形の内部空間は、通常、直径方向における差し渡し長さが軸線長さ(高さと見ることもできる。)よりも大きく設定される。反応槽2における内部収容室が円盤状であると、反応槽2を水平面内で回転させると、底面、内周面及び天井面に接するアンモニア水溶液13の粘性によりアンモニア水溶液13自体も水平面内で回転する。
The internal space of the internal storage chamber in the
反応槽2の水平面内での好適な回転速度は、反応槽2の規模により相違するので一義的に決定するわけには行かないが、回転角度として45〜180度/秒が好適である。また、回転速度は、反応槽2内の粒子の量に応じて変えることが好ましい。すなわち、粒子の数が少ない場合は、回転速度を下げ、滴下が進み、粒子の数が増えたら、回転速度を上げるようにする。
A suitable rotation speed in the horizontal plane of the
反応槽2が円盤状に形成された内部収容室を有する場合、この内部収容室を形状制限とするためには、濃縮度10%のウランである溶液について、軸線高さ8.3cmとなる円盤状であり、濃縮度20%のウラン濃度である溶液について、軸線高さ6.7cmの円盤状を挙げることができる。形状制限された円盤状の内部収容室は、一般的には、ウラン濃度が大きくなるにつれ軸線高さが小さくなる傾向にある。
When the
回転手段8は、前記反応槽2を水平面内で中心軸を中心にして回転させることができる限り、様々の手段を採用することができる。例えば回転手段8として、(1)前記反応槽2の外周に、その外周を一巡するように形成された歯車と、この歯車に歯合する減速器と、この減速器に回転力を伝達する回転駆動源例えばモータ等とからなる回転手段、(2)前記反応槽2の底部中心に突き出るように形成された回転軸、この回転軸に動力を伝達するベルト及びチェーン等の動力伝達手段、この動力伝達手段に回転力を供給する回転駆動源例えばモータ等からなる回転手段等の、要するに反応槽2に回転力を伝達する回転力伝達手段、減速手段及び回転駆動源等を含んで構成される。
Various means can be adopted as the rotation means 8 as long as the
前記反応槽2における内部収容室の上方面及び下方面には、中性子吸収材を含んでなる板状部材9が設けられている。ここで、中性子吸収材を構成する物質としては、ホウ素、カドミウム、キセノン、ガドリウム、ハフニウム等を含んでいればよい。なお、本発明において、反応槽2の「上方面」及び「下方面」は、内部収容室に対して上方位置及び下方位置であることを示す。
A plate-like member 9 including a neutron absorbing material is provided on the upper surface and the lower surface of the internal storage chamber in the
本発明においては、板状部材の設置として反応槽2の上方及び下方に中性子吸収材で形成された部材が配置されている態様であればよく、この態様の具体例として、例えば(1)内部収容室の天井面7に中性子吸収材製の板状部材が天井面全体を被覆するように設置され、また内部収容室の底面5に中性子吸収材製の板状部材が底面全体を被覆するように設置される態様、(2)例えば有底筒状体とその上方開口部を覆蓋可能で、中心部に滴下開口部を有する蓋部材とで形成された反応槽の前記蓋部材の外側表面に、これを被覆するように、中性子吸収材製の板状部材が設置され、また前記有底筒状体の底部下側面に、これを被覆するように、中性子吸収材製の板状部材が設置される態様、(3)円盤状をなす反応槽本体における上面部を構成する部材中に、外部に露出しないように、中性子吸収材製の板状部材を埋め込み、また前記反応槽本体における下面部を構成する部材中に、外部に露出しないように、中性子吸収材製の板状部材を埋め込んでなる態様等を挙げることができる。
In the present invention, as long as the plate member is installed, a member formed of a neutron absorbing material is disposed above and below the
滴下装置3は、硝酸ウラニルを含有する硝酸ウラニル含有原液を反応槽2における滴下開口部4を通じて反応槽2内のアンモニア水溶液13に滴下することができるように形成される。図1に示される滴下装置3は、反応槽2の滴下開口部4に円筒ケース10を設置し、その円筒ケース10の上部に設置される。この円筒ケース10内にはその下部からアンモニアガスを導入し、その上部からアンモニアガスが導出されるようになっている。
The dropping device 3 is formed so that a uranyl nitrate-containing stock solution containing uranyl nitrate can be dropped into the
この滴下装置3は、複数個例えば4個の滴下ノズル(図示せず。)と、この滴下ノズルを上下方向及び/又は水平方向に振動させる加振器とを備え、貯留槽11に貯留されている硝酸ウラニル含有原液を滴下ノズルに供給し、この滴下ノズルを振動させつつ滴下ノズルから硝酸ウラニル含有原液の液滴を前記円筒ケース10内に滴下することができるようになっている。
The dripping device 3 includes a plurality of, for example, four dripping nozzles (not shown) and a vibrator that vibrates the dripping nozzles in the vertical direction and / or the horizontal direction, and is stored in the storage tank 11. The uranyl nitrate-containing stock solution is supplied to the dropping nozzle, and the droplet of the uranyl nitrate-containing stock solution can be dropped into the
上記したADU粒子製造装置の使用方法および作用を以下に述べる。なお、本発明のADU粒子製造装置でADU粒子を製造するときに用いられる硝酸ウラニル含有原液は、酸化ウランと硝酸とを混合して得られる硝酸ウラニルに水溶性ポリマーを添加し、次いで純水を添加することにより粘度を調節して調製される。 The usage method and operation of the above ADU particle production apparatus will be described below. The uranyl nitrate-containing stock solution used when producing ADU particles with the ADU particle production apparatus of the present invention is obtained by adding a water-soluble polymer to uranyl nitrate obtained by mixing uranium oxide and nitric acid, and then adding pure water. It is prepared by adjusting the viscosity by adding.
前記酸化ウランとしては、二酸化ウラン、三酸化ウランまたは八酸化三ウラン等を挙げることができ、特に八酸化三ウランが好ましい。 Examples of the uranium oxide include uranium dioxide, uranium trioxide, and triuranium octoxide, and uranium trioxide is particularly preferable.
前記水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール(以下、PVAと略する。)、ポリアクリル酸ナトリウム及びポリエチレンオキシド等の合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース系ポリマー、可溶性でんぷん、及びカルボキシメチルでんぷん等のでんぷん系ポリマー、デキストリン、及びガラクタン等の水溶性天然高分子等を挙げることができる。 Examples of the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA), synthetic polymers such as sodium polyacrylate and polyethylene oxide, cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, and ethyl cellulose, soluble starch, And starch-based polymers such as carboxymethyl starch, water-soluble natural polymers such as dextrin, and galactan.
これら各種の水溶性ポリマーは、その一種を単独で使用されても、また、それらの二種以上が併用されていても良い。これらの中でも、水溶性ポリマーとして前記合成ポリマーが好ましく、特にポリビニルアルコールが好ましい。 One of these various water-soluble polymers may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these, the synthetic polymer is preferable as the water-soluble polymer, and polyvinyl alcohol is particularly preferable.
まず、反応槽2に所定濃度、所定量のアンモニア水溶液13を収容する。次に、滴下装置3に所定の硝酸ウラニル含有原液を流通させ、滴下装置3より硝酸ウラニル含有原液の液滴12を滴下する。
First, a predetermined concentration and a predetermined amount of
滴下された各々の液滴に、円筒ケース10内でアンモニアガスが吹きかけられる。そうすると、円筒ケース10内で落下する液滴の表面から硝酸ウラニルが重ウラン酸アンモニウムへと変化する反応が進行し、その結果として液滴の表面に重ウラン酸アンモニウムからなる皮膜乃至殻が形成される。そのような重ウラン酸アンモニウムからなる皮膜乃至殻を有する液滴がアンモニア水溶液13の液面に落下衝突しても、液滴は衝撃で変形乃至破裂することが抑制される。
Ammonia gas is sprayed in the
各液滴は、反応槽2内に収容されているアンモニア水溶液13に落下する。反応槽2は、その中心軸を中心にして水平面内で回転しているので、アンモニア水溶液13の粘性により、反応槽2内のアンモニア水溶液13も水平面内で回転する。ここで、前記硝酸ウラニル含有原液の液滴は、アンモニア水溶液13中で生成する重ウラン酸アンモニウム粒子よりも比重が小さいことから、回転している反応槽2の中心軸付近に前記液滴が一旦集まる。もっとも、前記円筒ケース10内で吹きかけるアンモニアガスにより落下中の液滴における重ウラン酸アンモニウムの生成量が多くなることにより、アンモニア水溶液13に落下した直後の液滴の比重が大きくなっている場合には、水平面内で回転するアンモニア水溶液13中で、比重の大きな液滴が中心部から外側へと移動して行くこともある。
Each droplet falls into an
反応槽2の中心部に寄り集まって来た液滴において硝酸ウラニルが重ウラン酸アンモニウムに変換する反応が進行し、これによって液滴の比重が大きくなると、その液滴は、回転するアンモニア水溶液13の遠心力等により弧を描いて中心部から周壁へと移動して行く。この移動中においても液滴中で硝酸ウラニルから重ウラン酸アンモニウムに変化する反応が進行する。
When the reaction of converting uranyl nitrate into ammonium heavy uranate proceeds in the droplets that have gathered near the center of the
回転するアンモニア水溶液13中に沈潜した液滴がアンモニア水溶液13の回転に伴われてアンモニア水溶液13中を移動する。移動中に、液滴内で硝酸ウラニルから重ウラン酸アンモニウムへと反応が進行する。
A droplet submerged in the rotating
そして、生成された重ウラン酸アンモニウム粒子は、反応槽2を回転させると、遠心力により、反応槽2の外周側に集まる。したがって、上記のように、前記硝酸ウラニル含有原液を滴下することで、効率良く、重ウラン酸アンモニウム粒子を生成することができる。
And when the
所定の時間後、反応が進み、反応槽2の下部に沈殿したADU粒子は、図示しない反応槽2の排出口より、反応槽2の外部へ排出される。
After a predetermined time, the reaction proceeds, and ADU particles precipitated in the lower part of the
なお、反応槽2の外部に排出されたADU粒子は、乾燥して、その後、所定の条件で焙焼、還元・焼結の各工程を経て、二酸化ウラン粒子となる。
The ADU particles discharged to the outside of the
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
1 ADU粒子製造装置
2 反応槽
3 滴下装置
4 滴下開口部
5 底面
6 内周面
7 天井面
8 回転手段
9 板状部材
10 円筒ケース
11 貯留槽
12 液滴
13 アンモニア水溶液
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaction tank is formed so as to have a shape restriction.
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