JP4331121B2 - Ammonium uranate particle production equipment - Google Patents

Ammonium uranate particle production equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4331121B2
JP4331121B2 JP2005044767A JP2005044767A JP4331121B2 JP 4331121 B2 JP4331121 B2 JP 4331121B2 JP 2005044767 A JP2005044767 A JP 2005044767A JP 2005044767 A JP2005044767 A JP 2005044767A JP 4331121 B2 JP4331121 B2 JP 4331121B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction tank
uranyl nitrate
particles
uranium
aqueous ammonia
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005044767A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006225241A (en
Inventor
和俊 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Fuel Industries Ltd
Original Assignee
Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuclear Fuel Industries Ltd filed Critical Nuclear Fuel Industries Ltd
Priority to JP2005044767A priority Critical patent/JP4331121B2/en
Publication of JP2006225241A publication Critical patent/JP2006225241A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4331121B2 publication Critical patent/JP4331121B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

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 Non-Patent Documents 1 to 5, HTGR fuel is generally manufactured through the following steps. First, uranium oxide powder is dissolved in nitric acid to form a uranyl nitrate solution. Next, pure water, a thickener and the like are added to the uranyl nitrate solution and stirred to obtain a uranyl nitrate-containing stock solution. The prepared uranyl nitrate-containing stock solution is cooled to a predetermined temperature, adjusted to a viscosity, and then dropped into an aqueous ammonia solution using a small-diameter dropping nozzle.

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(C)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(C)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(CHSiCl)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.

S.Kato ”Fabrication of HTTR First Loading fuel”,IAEA-TECDOC-1210,187 (2001)S. Kato "Fabrication of HTTR First Loading fuel", IAEA-TECCDOC-1210, 187 (2001) N.Kitamura ”Present status of initial core fuel fabrication for the HTTR” IAEA−TECDOC−988,373(1997)N. Kitamura "Present status of initial core fuel fabrication for the HTTR" IAEA-TECCDOC-988, 373 (1997) 林 君夫、”高温工学試験研究炉の設計方針、製作性及び総合的健全性評価”JAERI−M 89−162(1989)Kimio Hayashi, “High Temperature Engineering Test Reactor Design Policy, Manufacturability and Comprehensive Soundness Evaluation” JAERI-M 89-162 (1989) 湊 和生、”高温ガス炉燃料製造の高度技術の開発”JAERI−Reseach 98−070(1998)Kazuo Tsuji, “Development of Advanced Technology for HTGR Fuel Production” JAERI-Research 98-070 (1998) 長谷川正義、三島良績 監修「原子炉材料ハンドブック」昭和52年10月31日発行 221−247頁、日刊工業新聞社Hasegawa Masayoshi, Mishima Yoshimi supervision "Reactor Material Handbook", published on October 31, 1977, pages 221-247, Nikkan Kogyo Shimbun

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,
Claim 1 comprises a dropping device for dropping a uranyl nitrate-containing stock solution containing uranyl nitrate, and a reaction vessel that rotates around a central axis and that can contain an aqueous ammonia solution and has a circular internal planar shape. It is an ammonium heavy uranate particle production apparatus characterized by:
A second aspect of the present invention is the apparatus for producing ammonium deuterated uranium particles according to claim 1, wherein the dropping position of the uranyl nitrate-containing stock solution is a region including the central axis.
3. The ammonium heavy uranate particles according to claim 1, wherein a plate-like member containing a neutron absorbing material is provided at an upper part and a lower part of the reaction tank. Manufacturing equipment,
Claim 4 is the ammonium heavy uranate particle production apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotational speed of the reaction vessel is variable,
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 particle manufacturing apparatus 1 includes a reaction tank 2 and a dropping device 3.

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 reaction tank 2 has an internal space for storing the aqueous ammonia solution 13, that is, an internal storage chamber. The internal storage chamber has a circular planar shape, and more specifically, a circular bottom surface 5, an inner peripheral surface 6, and a central portion. It is formed with the ceiling part 7 provided with the dripping opening part 4. FIG. The reaction tank 2 is formed by the rotating means 8 so as to be rotatable in a horizontal plane around the central axis.

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 reaction tank 2 is usually formed in a disk shape having a circular bottom surface 5. In the disk-shaped internal space, the passing length in the diametric direction is usually set larger than the axial length (which can also be regarded as height). When the internal storage chamber in the reaction tank 2 is disc-shaped, when the reaction tank 2 is rotated in a horizontal plane, the aqueous ammonia solution 13 itself is also rotated in the horizontal plane due to the viscosity of the aqueous ammonia solution 13 in contact with the bottom surface, the inner peripheral surface and the ceiling surface. To do.

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 reaction tank 2 differs depending on the scale of the reaction tank 2 and cannot be determined uniquely, but a rotation angle of 45 to 180 degrees / second is suitable. Further, the rotation speed is preferably changed according to the amount of particles in the reaction vessel 2. 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.

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 reaction chamber 2 has an internal storage chamber formed in a disk shape, in order to limit the shape of the internal storage chamber, a disk having an axial height of 8.3 cm is used for a solution of uranium having a concentration of 10%. As for a solution having a uranium concentration with a concentration of 20%, a disk shape having an axial height of 6.7 cm can be mentioned. In general, the disk-shaped internal storage chamber whose shape is limited tends to have a lower axial line height as the uranium concentration increases.

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 reaction tank 2 can be rotated around the central axis in a horizontal plane. For example, as the rotating means 8, (1) a gear formed on the outer periphery of the reaction tank 2 so as to go around the outer periphery, a speed reducer meshing with the gear, and a rotation for transmitting a rotational force to the speed reducer Rotating means comprising a drive source such as a motor, (2) a rotating shaft formed so as to protrude from the center of the bottom of the reaction tank 2, power transmitting means such as a belt and a chain for transmitting power to the rotating shaft, A rotational drive source for supplying rotational force to the transmission means, for example, a rotational means composed of a motor or the like, in short, includes a rotational force transmission means for transmitting rotational force to the reaction tank 2, a speed reduction means, a rotational drive source, and the like.

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 reaction tank 2. Here, the substance constituting the neutron absorber may contain boron, cadmium, xenon, gadolinium, hafnium, or the like. In the present invention, “upper surface” and “lower surface” of the reaction tank 2 indicate an upper position and a lower position with respect to the internal storage chamber.

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 reaction tank 2, and a specific example of this embodiment is, for example, (1) internal A plate-like member made of neutron absorbing material is installed on the ceiling surface 7 of the containing chamber so as to cover the entire ceiling surface, and a plate-like member made of neutron absorbing material covers the whole bottom surface 5 of the inner containing chamber. (2) on the outer surface of the lid member of the reaction tank formed by, for example, a bottomed cylindrical body and a lid member that can cover the upper opening and has a dripping opening at the center. A plate-like member made of neutron absorber is installed so as to cover this, and a plate-like member made of neutron absorber is installed so as to cover the bottom side surface of the bottomed cylindrical body. (3) in a member constituting the upper surface portion of the disc-shaped reaction tank body A plate member made of neutron absorbing material is embedded so that it is not exposed to the outside, and the plate member made of neutron absorbing material is embedded in the member constituting the lower surface portion of the reaction vessel body so as not to be exposed to the outside. An embodiment of embedding can be mentioned.

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 aqueous ammonia solution 13 in the reaction tank 2 through the dropping opening 4 in the reaction tank 2. The dropping device 3 shown in FIG. 1 has a cylindrical case 10 installed in the dropping opening 4 of the reaction tank 2 and is installed in the upper part of the cylindrical case 10. Ammonia gas is introduced into the cylindrical case 10 from its lower part, and ammonia gas is led out from its upper part.

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 cylindrical case 10 from the dropping nozzle while vibrating the dropping nozzle.

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 aqueous ammonia solution 13 are stored in the reaction tank 2. Next, a predetermined uranyl nitrate-containing stock solution is circulated through the dropping device 3, and a droplet 12 of the uranyl nitrate-containing stock solution is dropped from the dropping device 3.

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 cylindrical case 10 to each dropped droplet. Then, a reaction in which uranyl nitrate changes to ammonium heavy uranate proceeds from the surface of the droplet falling in the cylindrical case 10, and as a result, a film or shell made of ammonium heavy uranate is formed on the surface of the droplet. The Even if a droplet having such a coating or shell made of ammonium heavy uranate falls and collides with the liquid surface of the aqueous ammonia solution 13, the droplet is prevented from being deformed or ruptured by impact.

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 aqueous ammonia solution 13 accommodated in the reaction tank 2. Since the reaction tank 2 rotates in the horizontal plane around its central axis, the ammonia aqueous solution 13 in the reaction tank 2 also rotates in the horizontal plane due to the viscosity of the ammonia aqueous solution 13. Here, since the droplet of the uranyl nitrate-containing stock solution has a specific gravity smaller than that of the ammonium heavy uranate particles generated in the aqueous ammonia solution 13, the droplet is once near the central axis of the rotating reaction tank 2. get together. However, when the specific gravity of the droplet immediately after dropping into the aqueous ammonia solution 13 is increased due to an increase in the amount of ammonium heavy uranate produced in the dropping droplet by the ammonia gas sprayed in the cylindrical case 10. In the ammonia aqueous solution 13 rotating in the horizontal plane, a droplet having a large specific gravity may move from the center to the outside.

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 reaction tank 2, and the specific gravity of the droplets is increased thereby, the droplets are rotated with the aqueous ammonia solution 13. It moves from the central part to the peripheral wall by drawing an arc due to the centrifugal force. Even during this movement, a reaction that changes from uranyl nitrate to ammonium heavy uranate proceeds in the droplet.

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 aqueous ammonia solution 13 moves in the aqueous ammonia solution 13 as the aqueous ammonia solution 13 rotates. During movement, the reaction proceeds from uranyl nitrate to ammonium deuterated uranate in the droplet.

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 reaction tank 2 rotates, the produced | generated heavy ammonium uranate particle will gather on the outer peripheral side of the reaction tank 2 with a centrifugal force. Therefore, as described above, by dropping the uranyl nitrate-containing stock solution, ammonium heavy uranate particles can be efficiently generated.

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 reaction tank 2 are discharged to the outside of the reaction tank 2 from an outlet of the reaction tank 2 (not shown).

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 reaction tank 2 are dried, and then are baked, reduced, and sintered under predetermined conditions to become uranium dioxide particles.

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.

図1は、本発明に係る重ウラン酸アンモニウム粒子製造装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 ADU particle manufacturing apparatus 2 Reaction tank 3 Dropping apparatus 4 Dropping opening part 5 Bottom face 6 Inner peripheral surface 7 Ceiling surface 8 Rotating means 9 Plate member 10 Cylindrical case 11 Reservoir 12 Droplet 13 Aqueous ammonia solution

Claims (5)

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。   A dripping device for dripping a uranyl nitrate-containing stock solution containing uranyl nitrate, and a reaction vessel that rotates around a central axis and that can contain an aqueous ammonia solution and has a circular inner plane shape. An ammonium heavy uranate particle manufacturing apparatus. 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。   The apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to claim 1, wherein the dropping position of the uranyl nitrate-containing stock solution is a region including the central axis. 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。   The apparatus for producing ammonium deuterated uranium particles according to claim 1 or 2, wherein a plate-like member containing a neutron absorbing material is provided at an upper part and a lower part of the reaction tank. 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。   The apparatus for producing ammonium heavy uranate particles according to any one of claims 1 to 3, wherein a rotational speed of the reaction vessel is variable. 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。

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.

JP2005044767A 2005-02-21 2005-02-21 Ammonium uranate particle production equipment Expired - Fee Related JP4331121B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005044767A JP4331121B2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Ammonium uranate particle production equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005044767A JP4331121B2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Ammonium uranate particle production equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006225241A JP2006225241A (en) 2006-08-31
JP4331121B2 true JP4331121B2 (en) 2009-09-16

Family

ID=36986931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005044767A Expired - Fee Related JP4331121B2 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Ammonium uranate particle production equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4331121B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006225241A (en) 2006-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11081241B2 (en) Nuclear fuel pebble and method of manufacturing the same
JP4331121B2 (en) Ammonium uranate particle production equipment
JP2006225236A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2010037132A (en) Device for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2007084375A (en) Dissolving and mixing tank
JP2006143521A (en) Uranyl nitrate-containing raw liquid preparation device
JP2007055860A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2007084376A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2007197242A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2006225233A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2005195454A (en) Pebble-bed type fuel for high-temperature gas-cooled reactor and its manufacturing method
JP2006298729A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2006225242A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2006143520A (en) Uranyl nitrate solution preparation device and uranyl nitrate solution preparation method
JP2007121128A (en) Ammonium diuranate particle containing gadolinium and manufacturing method thereof, fuel kernel for high-temperature gas-cooled reactor fuel, coated particle for high-temperature gas-cooled reactor, and high-temperature gas-cooled reactor fuel
JP2006329848A (en) Method of measuring third layer density in coated fuel particle for high-temperature gas-cooled reactor, and method of measuring fourth layer density in coated fuel particle for high-temperature gas-cooled reactor
JP2007076991A (en) Method for producing ammonium diuranate particle, treating tank and apparatus for producing ammonium diuranate particle
JP4636831B2 (en) Production equipment for ammonium deuterated uranate particles
JP2006078401A (en) Pebble bed type nuclear fuel for high-temperature gas-cooled reactor and its manufacturing method
JPS6051071B2 (en) Control rod for nuclear reactor
JP2006225239A (en) Apparatus for manufacturing ammonium diuranate particle
JP2007147335A (en) Pebble-bed fuel and method for manufacturing same
JP6872818B2 (en) Molten nuclear fuel storage container and granule manufacturing method, and molten nuclear fuel storage container
JP2761700B2 (en) Manufacturing method of heavy concrete
US3356586A (en) Fuel element containing activated carbon

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090522

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120626

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150626

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees