JPH0527069A - 核燃料ペレツトの製造方法および核燃料ペレツト - Google Patents
核燃料ペレツトの製造方法および核燃料ペレツトInfo
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- JPH0527069A JPH0527069A JP3177050A JP17705091A JPH0527069A JP H0527069 A JPH0527069 A JP H0527069A JP 3177050 A JP3177050 A JP 3177050A JP 17705091 A JP17705091 A JP 17705091A JP H0527069 A JPH0527069 A JP H0527069A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
結晶粒径が大きく、熱伝導率の大きいペレットが要請さ
れるので、その製造方法およびその方法により製造され
る核燃料ペレットを提供する。 【構成】 SiO2(40〜80wt%)と残部のAl2
O3とからなる組成を有する焼結剤2と、UO2の合計量
の10〜500ppmの焼結剤2とUO2粉末1を混合
し、成形した後、1500〜1800℃で焼結する方法
で核燃料ペレットを製造する。 【効果】 本発明により、高燃焼度化に対応した核燃料
ペレットが得られ、本ペレットは、焼結密度および熱伝
導率が大きく、クリ−プ速度は向上し、耐PCI性の向
上の効果がある。
Description
方法および核燃料ペレットに係り、特に核燃料の高燃焼
度化に対応して改善された核燃料ペレットの製造方法お
よび核燃料ペレットに関する。
る核燃料ペレットは、発電炉において経験された最も高
い燃焼度までその健全性が確認されている。しかし、現
在計画されている燃料の高燃焼度化に伴って、結晶粒界
に析出した核分裂生成ガス(FPガス)による気泡スエ
リングの増加に伴ってペレットと被覆管の機械的相互作
用(PCI)の増大、燃料からのFPガス放出による燃
料棒内の内圧の上昇が起こり、燃料の健全性が失われる
可能性があり、現在のペレットを改善する必要がある。
出率がFPガスのペレット結晶粒内の拡散に律速される
と考え、ペレットの結晶粒径を大きくすることによっ
て、FPガスの放出率を抑える方法が試みられてきた。
のクリ−プ速度が低下し、PCIに悪影響を与える。一
方、ペレットのクリ−プ速度を向上させる方法として、
二酸化ウラン粉末にアルミニウム酸化物とケイ素酸化物
とからなる焼結剤を添加し、結晶粒界に軟質第二相を析
出させる方法として、(1)特開平1−193691号
公報、(2)特開平2−242195号公報があり、そ
れぞれ焼結剤の添加総量は約0.1〜1.0wt%、
0.05〜0.4%としている。
伴い焼結密度が大きく、熱伝導率の大きなペレットが望
まれている。ところが、上記のように従来の割合でアル
ミニウム酸化物とケイ素酸化物からなる焼結剤を添加す
ると、ペレット内に気孔(ケイ素酸化物の蒸発によると
推定)を生成し、ペレットの焼結密度が大きくならない
ことが判った。さらに、結晶粒径を20μm以上にする
のに要する焼結剤の添加量は約10ppm以上であり、
かつ500ppm以上では有意差が無いことが判った。
ので、その目的は、ペレットの焼結密度および結晶粒径
が大きく、かつクリ−プ特性を向上させることができる
UO2燃料ペレット製造方法およびペレットを提供する
ことにある。
の本発明の、核燃料ペレットの製造方法の構成は、UO
2粉末を圧縮成形した後、これを焼結して核燃料ペレッ
トを製造する方法において、約40〜80wt%のSi
O2と残部Al2O3とからなる組成を有する焼結剤とU
O2の合計量の10〜500ppmの割合の焼結剤と、
UO2粉末とを混合した後、圧縮成形し、約1500〜
1800℃の焼結温度で焼結するようにしたことであ
る。
核燃料ペレットの構成は、そのUO2粒子が約20〜6
0μmの平均結晶粒径を有し、その結晶粒界のほとんど
がガラス状もしくは結晶質性のアルミナシリケ−ト相で
被覆され、かつその気孔率は約1〜4vol%のように
したことである。
と、焼結中に上記の焼結剤が一液相の共融体となり、液
相焼結メカニズムによって核燃料粉末間の表面反応を促
進し、緻密化および結晶粒の成長を助長する。このよう
なUO2燃料を用いることにより熱伝導率が増大し、か
つFPガスの結晶粒界への拡散距離が増加し、ペレット
からのFPガス放出率が低下する。
しペレット外に放出されるが、他は結晶粒界に第二相と
して析出する。この析出相は比較的低い融点を有するた
め、軟化温度が低く、ペレットのクリ−プ速度を向上さ
せ、耐PCI性を向上させることになる。
イ素酸化物からなる焼結剤を、核燃料体の全重量を基準
として約10〜500ppmの割合としたのは、結晶粒
径を20μm以上にするのに焼結剤を約10ppm以上
必要とすること、また500ppm以上の添加量では有
意な差が無いことが実験結果から確かめられたからであ
る。さらに、500ppm以上添加することは、無意味
なばかりでなく、ペレットの密度を小さくするという逆
効果を示した。その逆効果を避けるためにも、最大添加
量を500ppmとする必要があった。
実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明の実施例
の核燃料ペレットの製造工程図である。以下の製造工程
を流れにしたがってせ説明する。図1において、1はU
O2粉末、2は焼結剤、3は混合工程、4は成形工程、
5はグリ−ンペレット、6は焼結工程、7は焼結ペレッ
トである。
wt%と酸化ケイ素(SiO2)60wt%とを粗混合
し、これを8%−H2/N2混合ガス気流中で2100℃
まで加熱して溶融させた後冷却し、均質なアルミナシリ
ケ−トを得た。これを粉砕して均一な粉末とした。この
混合粉末を焼結剤2とした。
の全重量を基準として約30〜500ppm添加し、混
合3した後、圧粉成形4して、グリ−ンペレット5を製
造した。このグリ−ンペレット5を水素雰囲気中で17
30℃、3時間焼結することにより、製品の焼結ペレッ
ト7を得た。
において、焼結剤2の添加量を、30、250、500
ppmの他に0(添加せず)および2500ppm
(0.25wt%)とした場合のそれぞれについて得ら
れた焼結密度および平均結晶粒径の値を一括して表示し
た。
添加量30〜500ppmの場合に比べて焼結密度およ
び平均結晶粒径共にかなり小さい。また、添加量250
0ppmにした場合にも平均結晶粒径はよいが、焼結密
度はむしろ小さくなることを示している。すなわち、焼
結剤の添加量は30〜500ppmの範囲にした場合が
最も有効であることが実証された。
は、UO2粒子は20〜60μmの平均結晶粒径を有
し、その結晶粒界のほとんどがガラス状もしくは結晶質
性のアルミナシリケ−ト相で被覆され、かつその気孔率
は約1〜4vol%である。なお、前記実施例では、焼
結剤としてアルミナシリケ−トを用いたが、酸化アルミ
ニウム粉末と酸化ケイ素粉末の混合粉末を用いてもよ
い。
対応できる核燃料ペレットを得ることができるようにな
った。本核燃料ペレットを用いれば、熱伝導率および結
晶粒径が大きいことから燃料中心温度を低くすることが
でき、また、FPガスの結晶粒界への拡散距離が増加
し、ペレットからのFPガス放出率が低下する。さら
に、結晶粒界に軟化温度の低い第2相を有するため、ペ
レットのクリ−プ速度を向上させ、耐PCI性を向上さ
せる効果がある。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 UO2粉末を圧縮成形した後、これを焼
結して核燃料ペレットを製造する方法において、約40
〜80wt%のSiO2と残部のAl2O3とからなる組
成を有する焼結剤とUO2の合計量の10〜500pp
mの割合の焼結剤と、UO2粉末とを混合した後、圧縮
成形し、約1500〜1800℃の焼結温度で焼結する
ことを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の製造方法によって製造さ
れた核燃料ペレットは、そのUO2粒子が約20〜60
μmの平均結晶粒径を有し、その結晶粒界のほとんどが
ガラス状もしくは結晶質性のアルミナシリケ−ト相で被
覆され、かつその気孔率は約1〜4vol%であること
を特徴とする核燃料ペレット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3177050A JP2786345B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3177050A JP2786345B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0527069A true JPH0527069A (ja) | 1993-02-05 |
JP2786345B2 JP2786345B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=16024263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3177050A Expired - Lifetime JP2786345B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2786345B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019231046A1 (ko) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 한전원자력연료 주식회사 | 핵분열 기체 흡착성이 우수한 이산화우라늄 소결체 및 제조방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01193691A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-08-03 | General Electric Co <Ge> | 核燃料 |
JPH02242195A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-26 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 核燃料ペレットの製造法 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3177050A patent/JP2786345B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01193691A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-08-03 | General Electric Co <Ge> | 核燃料 |
JPH02242195A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-26 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 核燃料ペレットの製造法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019231046A1 (ko) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 한전원자력연료 주식회사 | 핵분열 기체 흡착성이 우수한 이산화우라늄 소결체 및 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2786345B2 (ja) | 1998-08-13 |
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