JPH0274529A - 酸化防止のためにウラン酸化物を不活性化する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、原子炉において使用するための濃縮ウラン酸
化物から成る核分裂性核燃料の製造に関するものである
。通例、二酸化ウランのごとき酸素７′ウラン比の小さ
いウラン酸化物は継続的に酸１ヒと受ける傾向が強く、
その結果として燃料の加工およびくまたは〉使用にとっ
て有害な性質が生じることが多い。詳しく述べれば本発
明は、新たに１ニ成されたウラン酸化物狩子中に導入さ
れた所望の酸素／′ウラン比を調整らしくは保存すると
共に、酸化促進条件を伴うことが多い以後の加工操作に
暴露された場合でも酸素感受性のウランの自然酸化を効
果的に防止するための手段に関する。

発明の背景 発電用原子炉において使用するための核燃料用ウラン酸
化物は、−ｉに六フッ化ウランから製造される。当業界
においては、このような六フフ化ウランから核燃料用ウ
ラン酸化物への化学的転ｒヒを商業的に実施するために
２つの基本的方法が実用化されており、そしてそれらの
各々について幾つかの変法が存在している。

化学的転化のための基本的方法の１つは、当業界におい
て一般に［湿式法Ｊと呼ばれている。その理由は、反応
体が水性媒質（または液相）中に溶解およびくまたは）
懸濁され、そしてかかる水性媒質の影響下で転化反応が
実施されることにある。このいわゆる湿式法は、通例、
六フッ１ヒウラン（ＵＦ６）を液体の水中において加１
ｋ５１−解１．て加水分解生成物であるフッ化ウラニル
（ＵＯ２＋”２）を生成し、このフッ１ヒウラニルに水
酸化アンモニウムを添加することによってフン化ウラニ
ルを固体のニララン酸アンモニウ１、［（Ｎ　Ｈ４）２
Ｕ　２０７１として沈殿させ、次いで得られた固体を脱
水してから還元雰囲気中で溶焼してウラン酸化物（たと
えばＵＯ３）を生成することから成る。湿式法のこのよ
うな変法は、ニララン酸アンモニウムの生成を伴うのが
通例であるため、しばしばｒＡＤＵ法」と呼ばれる。

１ヒ学的転化のためのもう１つの基本的方法は、当業界
において一般に「乾式法」と呼ばれている。

その理由は、反応が主として気体媒質中において実施さ
れ、従って諸成分に関する気相反応から成ることにある
、通例、このいわゆる乾式法は一段法または二段法とし
て実施される。−膜性は、ウラン酸化物粒子の流動層中
において六フッ化ウランガス（ｕ　Ｆ　６）を水蒸気と
水素ガスとの混合物に単に接触させることにより、固体
のウラン酸（ヒ物（たとえばＵ　３０８）およびフッ（
ヒ水素（ＨＦ）を生成するというものである。次いで、
こうして得られたＵ３Ｏ８を還元雰囲気中においてｔ１
焼することにより、低次のウラン酸化物（たとえばＵＣ
２）が生成される。二段法は、六フッ化ウランガス（Ｕ
Ｆ６）を水蒸気で加水分解してフッ１ヒウラニル（ＵＯ
２Ｆ２）を生成し、次いでこのフッ化ウラニルを水蒸気
および水素ガスで還元してウラン酸化物（たとえばＵＯ
□）を得るというものである。

かかる従来の方法によって商業的に製造されたウラン酸
化物は割合に多孔質のｖ１１細な粉末から成っているた
め、そのままで原子炉用の燃料として使用するのには適
さない。通例、それは比較的均一な粒度を持った自由流
動性の粉末ではなく、様々な大きさの塊状体や粒子凝集
体から成っていて、そのために一定した適切な密度を持
った燃料単位中に均一に充填するのには不適当である。

また、このようなウラン酸化物粉末は非常に大きい粒子
表面積を有することが多い。

それ故、化学的転１ヒエ程から得られた未処理のウラン
酸化物粉末の整粒念行うため、微粉砕や分級のごとき通
常の粉末精製操作によって該粉末が処理されるのが通例
である。かかる処理に際しては、様々な粒度または粒度
範囲を有しかつ様々な出所から得られたウラン酸化物粉
末を混合する工程が含まれる場合が多い。一般に、かか
る処理操作中におけるウラン酸（ヒ物粉末の取板いおよ
び輸送は空気圧手段によって行われる。それ故、かかる
ウラン酸化物粉末は空気（従って酸素）に対して顕著に
暴露されることがある。

適切に処理されたウラン酸化物粉末を加圧成形すること
により、グリーンペレット（すなわち、未焼結ベレット
）が形成される。次いで、かかるペレットを焼結するこ
とにより、離散した粉末粒子同士が融合して一体化され
た固体となる。こうして得られた燃料単位はウラン酸化
物の理論密度の約９８％に等しい密度を有していて、原
子炉の燃ｔ１系中においてｆ吏ｍするのに適している。

二酸化ウランは定比例の法則の例外を成すものである。

すなわち、ｒＵＯ２，は確かに単一の安定な相を表わす
が、それの組成はＵＯ，、、からＵｏ２２５までの範囲
内において変イヒし得るのである。

ウラン酸化物の熱伝導率は酸素／′ウラン比（０／Ｕ比
）の増大に件って低下する。従って、原子炉用の燃料と
して使用するためにはできるだけＯ／Ｕ比の小さいウラ
ン酸化物が好ましいわけである。

そうすれば、核分裂性の燃料中において発生した熱を外
部の伝熱媒体に最も効率良く伝達し得ることになる。し
かしながら、ウラン酸化物粉末は空気中において容易に
酸化しかつ水分を吸収するため、該粉末のＯ／Ｕ比は顕
著に増大し、そして原子炉の効率的な運転を達成するた
めの核燃料として使用するのに適したレベルを越えてし
まうのである。

典型的な原子炉用途において燃料として使用するのに適
したウラン酸化物は、約１．７０：１〜２゜０１５：　
１の範囲内のＯ／Ｕ比を有していればよい。実際問題と
しては、商業的な焼結操作によ−）て安定に製造し得る
という理由がら、約２．０（実際上は２．０１５　）の
Ｏ／Ｕ比か使用されてきた。

なお、焼結温度においてウラン酸化物のＯｌＵ比を約２
００より高いレベルに維持する方か実際的である場合も
ある。たとえば、特定のＶＪ造プロセスにおいては、２
．１９５という高い○／Ｕ比を有する核燃料を製造した
後、焼結製品ご還元雰囲気中で処理して所望のＯｌＵ比
を得る方が好適とされる場合もある。とは言え、かかる
余分の繰作は原価を上昇させるばかりで特別な利益をも
たらさないのが通例である。

０／Ｕ比の小さいウラン酸化物は、自然酸１ヒを受けて
０／Ｕ比の増大を示す傾向が特に強いのであって、実際
に空気中で燃焼することもあるにれは危険であるばかり
でなく、所望の用途にとって有害な性質をウラン酸化物
中に導入することにもなる。このようなウランの酸化傾
向の強さおよび酸化反応の速度は幾つかの条件によって
支配されるが、かかる条件の中には周囲温度、酸素分圧
およびウラン酸化物粒子の表面積が含まれる。更にまた
、ウランの酸化反応は発熱反応であるため、ウランの酸
化は自己伝搬的であり、かつそれの速度は加速的である
。

このようにウラン酸化物の酸化が進行する傾向は、保護
処置の講じられていない（すなわち、酸素が排除されて
いない）雰囲気中においてウラン酸化物粒子の貯蔵ある
いは処理（たとえば、ｍ粉砕、分級または混合）を行う
場合に大きな問題となる。

ウラン酸化物中における高い酸素含量は、処理または製
造時におけるそれの挙動を変化させると共に、核燃料の
性能をも変化させることが知られている。たとえば、二
酸化ウラン（ＵＯ２）の化学量論比を越える酸素含量は
ウラン酸化物の焼結速度に対して明確な作用を及ぼす。

すなわち、それは焼結の完了を早めたり、かつ（あるい
は）焼結温度の低下を可能にする。

とは言え、原子炉内において核燃料として使用されるウ
ラン酸化物中の酸素含量が高いことは総合的に見て有害
である。とりわけ、ウラン酸化物核燃料中の高い酸素含
量は燃料本体の熱伝導率を低下させ、原子炉内での使用
時における照射条ｊ牛下で燃料本体の直径方向膨張を増
大させ、しかもウラン酸化物核燃料から放出される核分
裂生成物の割合を増加させるのである。

ウラン酸化物核燃料に対する酸素含量の影響は、［ジャ
ーナル・オブ・ニュークリアー・マテリアルズ（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
）Ｊ第２６巻（１９６８年）の１７４〜１８１１頁に収
載されたエム・ジエイ　バニスタ−（Ｍ、Ｊ、　Ｂａｎ
ｕｉｓＬｅｒ）の論文［二酸化ウラン粉末の貯蔵挙動」
中において詳細に考察されている。

発明の要約 本発明は、ウラン酸化物粒子の表面上に水和物を生成し
て該表面を不活性化することによってウラン酸化物の無
制御の自然酸化または自然発火反応を防止するための方
法、およびかかる方法によって不活性化された粒子状の
ウラン酸化物製品に関するものである３２本発明の方法
は、厳密な条件の組合せから成る制けりされた酸（ヒ反
応系にウラン酸化物粒子をｆｉ１ｇ露することにより、
熱力学的に不安定なウラン酸化物のＯ／　Ｕ比を保存す
るための耐酸化性保護表面層をウラン酸化物粒子上に形
成するというものである。

本発明の方法によって得られるウラン酸化物製品は、当
初に導入されたレベルにほぼ等しい安定１ヒされた酸素
含量を有すると共に、以後は空気またはその他の酸素含
有雰囲気中において収扱い、貯蔵および（または）処理
を受けてもＯ／ＩＪ比の２ｆな変化もしくは増大を示す
ことがない。

発明の目的 本発明の主たる目的は、ウラン酸化物の無制御状態にお
ける自発的な表面酸化または自然発火反応を防止するた
めの手段を提供することにある。

また、熱力学的に不安定なウラン酸化物の０／′Ｕ比を
固定して保存するための処理法を提供することも本発明
の目的の１つである。

更にまた、耐酸化性の保護水和物表面層によってウラン
酸化物粒子の表面を不活性化するための方法を提供する
ことも本発明の目的の１つである、更にまた、ウラン酸
化物粒子の露出表面における酸素の化学吸着を防止する
保護水和物表面層を該粒子上に形成するための方法を提
供することも本発明の目的の１つである。

更にまた、耐酸１ヒ性を有することにより、空気または
その他の酸化雰囲気中において取扱い、貯蔵または処理
を受けた場合にも安定であるような粒子状のウラン酸化
物を提供することも本発明の目的の１つて゛ある。

更にまた、表面積の大きい粒子をはじめとする不安定な
ウラン酸化物粒子の表面が無制御の酸化に対して永続的
な抵抗性を示すような粒子状ウラン酸化物製品を提供す
ることも本発明の目的の１つである。

発明の詳細な説明 本発明は、ウラン酸化物の有益な属性を損なうことなし
に、不安定なウラン酸化物を不活性ｆヒして以後の処理
および使用のために該酸化物の性質を向上させる有効か
つ実用的な方法、並びにそれによって不活性化された耐
酸化性のウラン酸化物を提供するものである。本発明の
方法は、不安定なウラン酸化物が本来有する酸素との反
応傾向を解消するため該酸化物に施される特定の組合せ
の条件から成っている。詳しく述べれば、本発明の方法
は所定の時間にわたって不安定なウラン酸化物を所定の
雰囲気および所定の温度範囲に暴露するというものであ
る。その後、処理済みのウラン酸化物は実質的に室温ま
たは周囲温度にまで急冷される。

本発明に従って処理されるウラン酸化物は、通例、約１
．７：１〜約２．２５：］の範囲内のＯ／Ｕ比を有する
低次のウラン酸化物［たとえば二酸化ウラン（Ｕ　Ｏ２
）］　　である、かかる低次ウラン酸化物は不安定であ
って、空気またはその他の酸化雰囲気に暴露されると酸
化されて高次ウラン酸化物〈たとえばＵ、○ｓ、　Ｕ　
３０７．　Ｕ　４０９など）に転化される傾向を有する
。本発明に従って不活性化すべき通常のウラン酸化物は
、核燃料製造用として新たに製造された二酸化ウランで
あって、約１．８１〜約２．２：１のＯ／Ｕ比によって
表わされるような一般に所望される低い酸素含量および
比較的清浄な露出粒子表面を有するものである。

核燃料製造作業において使用されるウラン酸化物中に高
次ウラン酸化物が存在すると、焼結ウラン酸化物ペレッ
ト中には不均一な粒度、大きな開放または閉鎖気孔、低
い焼結密度、ピットおよび顕著な焼きしまりのごときセ
ラミック欠陥が生じる。従って、かかる問題の原因とな
る酸素を排除するか、あるいは高レベルの酸素含量をも
たらす低次ウラン酸化物固有の酸化傾向を抑制するため
に何らかの対策を講じる必要がある。

本発明に従えば、極めて低い濃度の酸素と、たとえばア
ルゴン、窒素、二酸化炭素、−酸化炭素、メタンまたは
それらの混合物から成る残部の不活性もしくは非酸化性
気体媒質とを含有する制御雰囲気に不安定なウラン酸化
物か暴露される。本発明の方法において使用される酸素
濃度は、雰囲気の全量を基準として約０，０３〜約３０
（容ｆｉ）％の範囲内にあればよい。なお、本発明のほ
とんどの応用例にとっては、制御３′ＩＩ雰囲気中の酸
素濃度は約０．５−約２．０（容量）％であることが好
ましい。

−に記のごとき特定の混合ガスから成る制御１１雰囲気
は処理時間全体を通じてウラン酸化物に接触するように
供給されるが、その際の流量はウラン酸化物１グラム当
り約０．０　Ｏ５〜約０．０１０立方フィート（換言す
れば、ウラン酸ｊヒ物１キログラム当り約５〜約１０立
方フィート）であることが好ましい。勿論、少量のウラ
ン酸化物を処理する場合には、温度が規定の範囲内に維
持される限り、ウラン酸化物を十分な量の静止した制御
雰囲気中において加熱することもできる。

更にまた、本発明に従えば、不安定なウラン酸化物は特
定の酸素濃度を有する制御雰囲気に暴露されると共に、
約４０〜約２５０℃の範囲内の温度に維持される。なお
、かかる処理に際して使用される温度は約５０〜約２０
０℃の範囲内にあることが好ましい。

本発明の方法にとって適切な温度条件を最も簡便に維持
するためには、制御雰囲気を供給するガス流を用いて発
熱性の酸化反応から発生する熱エネルギーを除去すれば
よい。ウラン酸化物と接触しながら系内を実質的に連続
的に流れる酸素含有ガス流は、不要の熱を運び去ると共
に酸化反応を支配する。従って、酸（ヒ反応の速度とガ
ス流による熱の除去速度とを適当にバランスさせること
が好ましい。

問にわたって行われる。なお、かかる処理は比較的短く
て経済的な約３０〜約６０分の時間にわたって行うこと
が好ましい。勿論、この処理時間は処理装置の容量およ
び処理を受けるウラン酸化物の体積に大きく依存する。

本発明の処理は周囲温度調節手段を具備した任意適宜の
固体−気体接触装置において行うことができるのであっ
て、かかる装置の一例は内部雰囲気を供給するガス流を
含みかつ温度調節手段を具Ｉ１１シた市販の流動層接触
装置である。本発明の方法を実施するために適したその
池の装置としては、ガスおよび粉末を逆向きに流すよう
に設計された回転円筒またはドラム装置、並びに粉末お
よびガスを系内に連続的に流すことのできる反応器が挙
げられる。流動層装置および回転式反応装置はいずれも
固体粒子とガスとの効果的な混合を可能にするが、これ
は化学反応と同時に所要の熱伝達および物質移動を達成
するための主たる要求条件を成すものである。

上記のごとき雰囲気、温度および時間条件の適用がもた
らす本発明の作用機序は、制御された表面酸化反応によ
り、以後の酸素化学吸着を防止するための保護水和物表
面層がウラン酸化物粒子上に形成されるというものであ
る。こうして形成された保護水和物表面層は一水相物［
すなわち、水酸化ウラニル（ＵＯ２（○＋」＞２＞１′
ｉたは二水和物［すなわち、水酸化ウラニル水和ｆｋ　
（Ｕ　Ｏ２（Ｏｔｌ＞２Ｈ２０）Ｉから成るが、通例は
かかる一水和物および二水和物の組合せから成る。更に
また、ウラン酸化物と保護水和物表面層との間に第２の
中間層が形成される形跡も認められるが、これはＵ３Ｏ
。

またはＵＯ２＋ｘから成るものと考えられる。

保護水和物表面層中に生成される一水和物および二水和
物の比率は、一般にウラン酸化物粒子の表面温度によっ
て制御される。約１００℃以上の表面温度においては、
制御された表面酸化反応の結果として主に一水和物が生
成される。約１００℃以下では、制御された表面酸化反
応の結果として主に二水和物が生成される。生成される
一水和物の比率は、表面酸化反応温度の上昇に伴って増
大する。

これら２種の水和物（すなわち、−水和物および二水和
物）は、下記に示されるような相異なる性質を示す。

密度　　　６７０ 色　　　　　　　　　　黒色 ５．０ 褐色 本発明に基づく制御された表面酸化反応によれば、約３
〜約１０オングストロームの厚さを持ったＩｋ和物表面
層が形成される。

ウラン酸化物拉子上における保護水和物表面層の形成が
完了した後、処理済みのウラン酸化物材料は室温にまで
急冷する必要がある。少なくとも約２５℃にまで急冷す
れば、生成したばかりの水和物の結晶化過程が完了し、
それによって急速な酸化反応の進行が防止されることに
なる。

本発明方法の実施に際して使用される特定の条件の組合
せは、第１図のブロック図中に示されている。

本発明方法の実施に際して適用される条件のうち、ウラ
ン酸化物材料の初期温度または前処理温度、処理雰囲気
の温度、処理を受けるウラン酸化物粒子の表面温度、お
よび処理雰囲気の酸素濃度のごとき条件は特に重要であ
る。たとえば、処理雰囲気中の酸素濃度が約２（８址）
％以上にまで増加すると、酸化速度は顕著に増大し、そ
して処理を受けるウラン酸化物粒子の表面温度は顕著に
上昇する。

処理時におけるウラン酸化物粒子の表面温度は、（１）
雰囲気からウラン酸化物粒子表面への酸素拡散速度、（
２）酸化速度、（３）環境による冷却速成、（４）ウラ
ン酸化物粒子の比表面積（粒度）および（５）酸素含有
雰囲気の温度のごときパラメータによって決定される。

数学的に言えば、これらのパラメータは下記の式によっ
て関係づけられる。

ｓＩＩ ただし、Ｔ５−　表面温度 Ｔ、＝　　ガス温度 ｒ　−酸化速度 八Ｈ−反応熱 ｈ　−伝熱係数　ｏｃ　　ｙ１３ Ｓ、−比表面積 ｋ（ｖ）・Ｃ（？６０２） 実験的なａｌｌ定の結果、第３図に示されるごとく、ウ
ラン酸（ヒ物１４１４の酸１ヒ速度（ｒ＞は雰囲気の流
速（Ｖ）および（容量パーセン１〜で表わされた）雰囲
気中の酸素１度［Ｃ（％０２）１の両方に対して直線的
に変化することが１′、す明した。酸１ヒ速度（ｖ）に
反応熱（Δｌ−１）を掛けた場き２式（２）右辺り〕第
１項の分子は酸（Ｌ反応によって発生する熱電を表わす
。

池方、気相−因相聞の伝熱係数（ｂ　）によって支配さ
れる冷却速度は流速の１．３乗に比例する。

式（２）右辺の第１項によって表わされるごとくにこれ
ら２つの効果を考え合わせると、一定の酸素濃度［＜１
．５（容ｉ＞％］においては流速の増加に伴って表面温
度は低下することになる。すなわち、加熱と冷却との比
（第１項）は流速の０，３乗に反比例する。その結果、
このような低い酸素濃度においては、酸化速度および全
反応熱が流速と共に増加してもガス流への熱伝達が十分
に大きいために粉末は冷却され、そして表面温度は低下
するのである。

上記のごときガス冷却特性は、酸化過程を制御するため
の手段を提供する。実験室内において、数分間の短い酸
化時間および高い表面温度の条件下で酸化したところ、
長さ１０インチの試験片の全体にわたって−様な０／Ｕ
比が得られた。この場合、−水和物表面層が形成される
一方、高次酸化物の生成は見られなかった。これは、ガ
ス流速を０．３ｃｍ／ｓｅｅから１６．６　ｃｍ／ｓｅ
ｅまで５０倍に増加させることによって達成された。

系内のガス流速がゼロに近つくと、反応熱がウラン酸化
物粒子の温度を実質的に上昇させ、そして酸化反応を促
進する。その結果、ウラン酸（ヒ物は燃焼することもあ
る。上記の式（２）はこのような効果を定量的に証明し
ている。

また、上記式（２）の右辺の第１項によって表わされる
通り、流速の小さいガスまたは（たとえば、５ガロンの
容器に入った）静止ガスの伝熱係数も高い表面温度を生
み出す。

このように、表面酸化反応の速度はガス流の流速および
酸素濃度によって制御される。また、表面酸化反応は非
常に迅速なものであるから、それの反応速度は粒子表面
への酸素の移動速度によって制御される。その結果、総
合反応速度は流速に比例することになる。

ウラン酸化物粒子の表面温度が生成される一水和物の比
率に及ぼす効果を第４図に示す。形成される表面層中の
−ＩＫ和物の比率は表面温度と共に増大する。約１００
℃以上では、表面層の５０％以−にが一水和物から成る
。約１００℃以下では、高率の二水和物を含む表面層が
形成される。

本発明の方法によって形成される水和物の種類および（
または）比率を制御するためには、（１）ウラン酸化物
粒子の初期温度、（２）雰囲気の酸素濃度、（３）酸素
含有雰囲気の流速、〈４）反応時における雰囲気の温度
、および（５）処理済みのウラン酸化物粒子の最終温度
を適宜に調整する必要がある。

雰囲気中における高い酸素７ｆ４度がちたらす効果は、
約２０（容量）％の酸素を含有する空気に暴露された場
合に未処理のウラン酸（ヒ物粒子が燃ｊｓ″ｔする理由
を示唆している。

次の第５図は、約１６．４　ｃｍ／ｓｅｃの流速を有す
る雰囲気を用いた場合、酸化速度と酸素濃度との間に直
線関係があることを示している。このような直線関係に
基づき、その他の流速における酸化速度データ（第３図
）は雰囲気中の酸素濃度に関して規格化された。

雰囲気中の酸素濃度が約２．０　（容量）％１？Ｊ、上
に増加すると、式（２）によって表わされるごとくにウ
ラン酸化物粒子の酸化速度および表面温度は上昇する。

その上、流速（ｖ）の効果か比較的弱くなるため、高い
酸素濃度て゛は制御が困難となる。

たとえば、酸素濃度が２（容量）％から３（容量）％に
増加し、従って加熱速度が５０％だけ増大した場合には
、ウラン酸化物材料を冷却するためにガス流速を少なく
とも４倍に増大させる必要がある。

このような冷却能力を得ることは通例不可能であり５そ
の結果としてウラン酸化物は無制御状態で燃焼すること
になる。

更にまた、ウラン酸化物粒子上に形成された水和物表面
層が薄過ぎたり、あるいは約２５℃にまで冷却してそれ
の結晶化を完了させることを怠ると、２５℃を実質的に
越える温度下に置かれたウラン酸化物粒子は空気への暴
露によって燃焼することになる。

本発明の方法によって形成された水和物表面層がウラン
酸化物粒子の表面を被覆する結果、空気中からの酸素拡
散速度は低減し、従ってウラン酸化物の促進酸化、過熱
および最終的な燃焼は防止されるのである。

本発明の方法を実施する際の作業条件およびそれによっ
て得られた処理済み材料の特性を例示するため、以下に
実施例を示す。

実施例 製造されたばかりの二酸化ウラン粉末９ｋｇを、固定層
式ガス処理装置内において下記の不活性（ヒ処理条件下
で処理した。処理条件を詳しく述！くれば、初期温度は
室温（約２０℃）であり、雰囲気の組成は約２（容量）
％の酸素および９８（容ｉ＞％の窒素から成り、処理温
度は５０℃の初期温度から１１３℃の最高温度までの範
囲内にあり、処理時間は３３分であり、酸素使用量は５
２３２８　ｃｍ３であり、かつ冷却温度は約２５℃であ
った。

上記のごとき不活性化処理によって得られたウラン酸化
物製品の性質を、未処理の同じウラン酸化物粉末の性質
と比較しながら下記表中に示す。

二水和物（％） 水和物層の厚さ（人） Ｕ２Ｏ５層の厚さ（人） ０／Ｕ比 ５４．９　　　　　　　７ａｓ ６、７　　　　　　　　　　Ｂ、　５ １０２．５　　　　　　　２１．２ ２．１２　　　　　　　　２．０３ フ　Ｊの　の 一般製法による粉末　　　　３．５ 一般製法による粉末　　　　　２１．２

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を構成する諸工程を示すブロック
図、第２図は本発明の方法によって得られた処理済み製
品の一粒子の概略断面図、第３図はウラン酸化物１ｇ当
りの酸化速度を示すグラフ、第２１図は−ｉ１相物の生
成量を温度に対してプロワ）へしたグラフ、そして第５
０は酸（ヒ速度に対する雰囲気中の酸素濃度の効果を示
すグラフである。 Ｆ５．ｔＴ’ｌｊ）”ｊ人ゼオラｌし・丁しクトリ、り
・カンパニイ代理人　（’／６３０）生沼徳二 ＦＩＧ、　２ 作業がラノ：クー ＦＩＧ、／ 、’Ｌ　Ｌ　　ｆ　Ｃη／ｓｅこ） ＦＩＧ３ Ｆ／６４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、約０．０３〜約３．０（容量）％の濃度で酸素を含
   有する雰囲気および約４０〜約２５０℃の範囲内の温度
   に対しウラン酸化物粒子を少なくとも約２０〜約１２０
   分の時間にわたって暴露することを特徴とする、粒子表
   面における酸素の化学吸着を防止するための保護水和物
   表面層を粒子表面上に形成することによってウラン酸化
   物粒子の表面部分を不活性化する方法。 ２、約２０〜約１２０分の時間にわたって前記酸素含有
   雰囲気および前記温度に暴露した後、前記ウラン酸化物
   粒子が少なくとも約２５℃の温度にまで急冷される請求
   項１記載の方法。 ３、前記ウラン酸化物粒子が約４０〜約１００℃の範囲
   内の温度に暴露される請求項１記載の方法。 ４、前記ウラン酸化物粒子が約１００〜約２５０℃の範
   囲内の温度に暴露される請求項１記載の方法。 ５、（ａ）約０．０３〜約３．０（容量）％の濃度で酸
   素を含有する雰囲気および約４０〜約２５０℃の範囲内
   の温度に対しウラン酸化物粒子を少なくとも約２０〜約
   １２０分の時間にわたって暴露し、次いで （ｂ）前記ウラン酸化物粒子を少なくとも約２５℃にま
   で急冷することを特徴とする、粒子表面における酸素の
   化学吸着を防止するための保護水和物表面層を粒子表面
   上に形成することによってウラン酸化物粒子の表面部分
   を不活性化する方法。 ６、前記ウラン酸化物粒子を約４０〜約１００℃の範囲
   内の温度に暴露することにより、主として二水和物から
   成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請求項
   ５記載の方法。 ７、前記ウラン酸化物粒子を約１００〜約２５０℃の範
   囲内の温度に暴露することにより、主として一水和物か
   ら成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請求
   項５記載の方法。 ８、前記ウラン酸化物粒子が約１００〜約２２０℃の範
   囲内の温度に暴露される請求項５記載の方法。 ９、前記雰囲気の酸素濃度が約０．５〜約２．０（容量
   ）％である請求項１記載の方法。１０、（ａ）約０．５
   〜約２．０（容量）％の濃度で酸素を含有する雰囲気お
   よび約４０〜約２５０℃の範囲内の温度に対しウラン酸
   化物粒子を少なくとも約２０〜約１２０分の時間にわた
   って暴露し、次いで （ｂ）前記ウラン酸化物粒子を少なくとも約２５℃にま
   で急冷することを特徴とする、粒子表面における酸素の
   化学吸着を防止するための保護水和物表面層を粒子表面
   上に形成することによってウラン酸化物粒子の表面部分
   を不活性化する方法。 １１、前記ウラン酸化物粒子を約４０〜約１００℃の範
   囲内の温度に暴露することにより、主として二水和物か
   ら成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請求
   項１０記載の方法。 １２、前記ウラン酸化物粒子を約１００〜約２５０℃の
   範囲内の温度に暴露することにより、主として一水和物
   から成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請
   求項１０記載の方法。 １３、前記ウラン酸化物粒子が約３０〜約６０分の時間
   にわたって前記酸素含有雰囲気および前記温度に暴露さ
   れる請求項１０記載の方法。 １４、前記雰囲気が約２．０（容量）％の濃度で酸素を
   含有する請求項１０記載の方法。１５、（ａ）約２．０
   （容量）％の濃度で酸素を含有する雰囲気および約５０
   〜約２００℃の範囲内の温度に対しウラン酸化物粒子を
   約３０〜約６０分の時間にわたって暴露し、次いで （ｂ）前記ウラン酸化物粒子を少なくとも約２５℃にま
   で急冷することを特徴とする、粒子表面における酸素の
   化学吸着を防止するための保護水和物表面層を粒子表面
   上に形成することによってウラン酸化物粒子の表面部分
   を不活性化する方法。 １６、前記ウラン酸化物粒子を約５０〜約１００℃の範
   囲内の温度に暴露することにより、主として二水和物か
   ら成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請求
   項１５記載の方法。 １７、前記ウラン酸化物粒子を約１００〜約２００℃の
   範囲内の温度に暴露することにより、主として一水和物
   から成る保護水和物表面層が粒子表面上に形成される請
   求項１５記載の方法。 １８、約２．０（容量）％の酸素を含有する前記雰囲気
   を連続的に供給することにより、酸化反応の生起と反応
   熱の除去が同時に達成される請求項１５記載の方法。 １９、前記酸素含有雰囲気が前記ウラン酸化物粒子１グ
   ラム当り約０．００５〜約０．０１０立方フィートの流
   量で供給される請求項１８記載の方法。 ２０、（ａ）約０．０３〜約３．０（容量）％の濃度で
   酸素を含有しかつウラン酸化物粒子１グラム当り約０．
   ００５〜約０．０１０立方フィートの流量で供給される
   雰囲気および約４０〜約２５０℃の範囲内の温度に対し
   ウラン酸化物粒子を少なくとも約２０〜約１２０分の時
   間にわたつて暴露し、次いで （ｂ）前記ウラン酸化物粒子を少なくとも約２５℃にま
   で急冷することを特徴とする、ウラン酸化物と酸素との
   反応を防止するための保護水和物表面層を粒子表面上に
   形成することによってウラン酸化物粒子の表面部分を不
   活性化する方法。 ２１、前記ウラン酸化物粒子を前記酸素含有雰囲気に暴
   露するのと同時に約４０〜約１００℃の範囲内の温度に
   暴露することにより、主として二水和物から成る保護水
   和物表面層が粒子表面上に形成される請求項２０記載の
   方法。 ２２、前記ウラン酸化物粒子を前記酸素含有雰囲気に暴
   露するのと同時に約１００〜約２５０℃の範囲内の温度
   に暴露することにより、主として一水和物から成る保護
   水和物表面層が粒子表面上に形成される請求項２０記載
   の方法。 ２３、前記ウラン酸化物粒子が前記酸素含有雰囲気に暴
   露されると同時に約１００〜約２２０℃の範囲内の温度
   に暴露される請求項２０記載の方法。 ２４、前記雰囲気の酸素濃度が約０．５〜約２．０（容
   量）％である請求項２０記載の方法。 ２５、前記ウラン酸化物粒子が約３０〜約６０分の時間
   にわたって前記酸素含有雰囲気に暴露される請求項２０
   記載の方法。