JPH0623050B2 - Ｕｏ▲下２▼ペレットの製造方法 - Google Patents

Ｕｏ▲下２▼ペレットの製造方法

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JPH0623050B2
JPH0623050B2 JP63127935A JP12793588A JPH0623050B2 JP H0623050 B2 JPH0623050 B2 JP H0623050B2 JP 63127935 A JP63127935 A JP 63127935A JP 12793588 A JP12793588 A JP 12793588A JP H0623050 B2 JPH0623050 B2 JP H0623050B2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ＡＤＵ法によるＵＯ2ペレットの製造方法に
係わり、特に、ＡＤＵの沈澱生成条件を調節することに
よりＡＤからＵＯ2粉末を経て得られるＵＯ2ペレットの
結晶粒径を制御する方法の改良に関する。
「従来の技術」 周知のように、ＵＦ6からＵＯ2粉末を製造する方法とし
ては、ＡＤＵ法が広く利用されている。
このＡＤＵ法は、ＵＦ6ガスと水との反応で得たＵＯ2Ｆ
2水溶液と、ＮＨ3とを反応させてＡＤＵを沈澱させ、こ
のＡＤＵを濾過・乾燥の後、焙焼・還元してＵＯ2粉末
とするもので、ＡＤＵが生成する反応は、次式のように
表される。
UF6＋2H2O→UO2F2＋4HF …(１) UO2F2＋4HF＋7NH4OH→ (1/2)(NH4)2U2O7＋6NH4F＋(11/2)H2O …(２) ＵＦ6はまず(１)式に示す加水分解反応によりＵＯ2Ｆ2
水溶液に変換されるが、水溶液中にはウラン１モルに対
して４モル量のＨＦが存在するため、(２)式のＡＤＵ沈
澱生成反応においてはＨＦの中和反応が先行あるいは同
時に起き、得られるＡＤＵの一次粒子は比較的大きく不
活性なものとなる。そして、このように不活性なＡＤＵ
から焙焼・還元の過程を経て得られるＵＯ2粉末を原料
としてペレットを製造すると、その結晶粒径は通常１０
μｍ前後にしかならない。
ところで、原子炉内においてＵＯ2ペレットが安定に燃
焼するためには、ペレットによる核分裂生成ガス(ＦＰ
ガス)の保持力を高め、ペレットからのＦＰガス放出量
をできるだけ抑えることが有効である。ペレットの結晶
粒径を大きくするとＦＰガス保持力が向上することが判
明しているが、結晶粒径があまり大き過ぎるとペレット
の機械的強度低下を招くおそれがあり、最適粒径は未だ
明らかでないものの、目安としては１００μｍを上限と
すれば十分と予測されている。
そこで本出願人らは先に、特願昭６１−１９００７９号
(特開昭６３−４５１２７号)において、結晶粒径がより
大きなＵＯ2ペレットを製造する方法を提案した。
この方法は、ＨＦを含まないＵＯ2Ｆ2水溶液にＮＨ3を
反応させてＡＤＵを生成させることを特徴とするもの
で、ＵＯ2Ｆ2水溶液のＵ濃度を５０〜１０００gＵ／
の範囲とし、さらにこのＵＯ2Ｆ2水溶液へのＮＨ3の添
加速度を、１モルのＵに対して２モルＮＨ3／min. 以上
とする。
上記方法によれば、ＵＯ2Ｆ2水溶液のＵ濃度が小さい
程、またＵＯ2Ｆ2水溶液へのＮＨ3の添加速度が大きい
程、生成するＡＤＵの一次粒子は小さく高活性となり、
その結果、このＡＤＵからＵＯ2粉末を経て得られるＵ
Ｏ2ペレットは結晶成長が進んで粒径が大きくなるた
め、前記範囲で適宜沈澱条件を設定することにより、１
０〜１００μｍの結晶粒径を有するＵＯ2ペレットの製
造が可能であるとしている。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、前記方法においては、ＡＤＵ沈澱を生成する
に際し、生産性を十分に高める必要からＵとＮＨ3の接
触速度、およびＮＨ3／Ｕモル比はいずれも十分大きい
値としなければならない。これは、ＮＨ3／Ｕ比が６未
満(pH１０未満)ではＡＤＵが十分に沈澱せずに廃液中に
Ｕが残留し、また接触速度が小さくては生産性が低下す
るためである。したがって、Ｕ濃度のみを制御してＡＤ
Ｕの一次粒子の大きさを調節することになるが、１０〜
１００μｍの範囲のうち比較的結晶粒径の小さいＵＯ2
ペレットを製造する場合には、ＵＯ2Ｆ2の水溶液を５０
０gＵ／以上の濃度としなければならず、必然的にＵ
Ｏ2Ｆ2水溶液の粘度が著しく増加し、その結果、生成す
るＡＤＵ沈澱の不均質性が増して、最終的に得られるＵ
Ｏ2ペレットの物性が不均質になるという欠点があっ
た。
「発明の目的」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、Ｕ
Ｏ2ペレットの粒径を１０〜１００μｍの範囲の任意の
大きさに制御可能で、しかもいずれも粒径においても物
性の均質なペレットを製造しうるＵＯ2ペレットの製造
方法を提供することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 以下、本発明に係わるＵＯ2ペレットの製造方法を具体
的に説明する。
この方法では、ＡＤＵを沈澱させるに際し、ＵＯ2Ｆ2水
溶液のＵ濃度を５０〜５００gＵ／とするとともに、
このＵＯ2Ｆ2水溶液とＮＨ3を２段階に分けて反応さ
せ、１段階目ではＮＨ3／Ｕモル比を３〜６に、２段階
目ではＮＨ3／Ｕモル比を６〜１２に設定することを特
徴としている。
このような方法によれば、生成するＡＤＵの性質は１段
目の沈澱反応によりほぼ決定され、その際、ＮＨ3／Ｕ
モル比が６以下の条件ならば、Ｕ濃度が５００gＵ／
以下の場合でも比較的一次粒子の大きなＡＤＵを生成す
ることが可能である。これはＮＨ3／Ｕモル比が６以下
の場合には、ＵＯ2Ｆ2水溶液からＡＤＵが生成する次式
(３)の反応によってＮＨ4Ｆ濃度が増加すると、 UO2F2＋3NH4OH→ (1/2)(NH4)2U2O7＋2NH4F＋(3/2)H2O…(３) このＮＨ4Ｆにより、次式(４)および(５)のように、フ
ッ化ウラニルアンモニウム(ＡＵＦ)を経由してＡＤＵが
生成する反応が起こるためであると考えられる。
UO2F2＋3NH4F→(NH4)3UO2F5 …(４) (NH4)3UO2F5＋3NH4OH→ (1/2)(NH4)2U2O7＋5NH4F＋(3/2)H2O…(５) ＡＵＦは結晶性の不活性な物質であるため、このＡＵＦ
を経由して生成するＡＤＵも不活性で一次粒子の比較的
大きなものとなる。そして１段目反応におけるＮＨ3／
Ｕモル比を小さく設定する程、生成するＡＤＵはＡＵＦ
を経由する傾向を増し、一次粒子のより大きな不活性な
ものが得られる。１段目沈澱反応においてＮＨ3／Ｕモ
ル比が３未満では、Ｕが沈澱する割合が小さくなり好ま
しくなく、他方、６以上では従来の問題が解決できな
い。なお、ＮＨ3／Ｕモル比が３〜６の範囲においても
水溶液中にＵは残存するが、２段目反応でＮＨ3／Ｕモ
ル比を６〜１２とすれば、十分に回収することが可能で
ある。また、２段目反応のＮＨ3／Ｕモル比が６未満で
あるとＵが十分に沈澱せず、他方、１２より大きくして
もＮＨ3水の使用量と廃液量が増えるのみで無駄であ
る。こうして２段目でＮＨ3／Ｕモル比を６〜１２とし
てＡＤＵを十分沈澱させた場合にも、得られるＡＤＵの
性質は１段目で生成したものと変わりない。
したがって、この方法によれば、Ｕ濃度が５００gＵ／
以下の条件でもＵを無駄にすることなく、１０〜１０
０μｍの範囲内の任意の粒径を有し、しかも物性が均質
なペレットを容易に製造することが可能である。
「実施例」 次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。
ＵＯ2Ｆ2粉末を純水に溶解して４０〜６００gＵ／の
水溶液を作製し、この水溶液およびＮＨ3水をＮＨ3／Ｕ
モル比２．５〜６．５にて、まず１段目の沈澱槽に連続
送入し、１段目のＡＤＵ沈澱生成を行なった。次いで、
１段目の沈澱槽で生成したＡＤＵスラリーと、ＮＨ3水
を２段目の沈澱槽に連続送入して、ＮＨ3／Ｕモル比を
５〜１５とした。こうして得られた２段目のＡＤＵスラ
リーを濾過・乾燥した後、Ｈ2雰囲気下で６５０℃にて
焙焼・還元を行ない、ＵＯ2粉末に変換した。そしてこ
のＵＯ2粉末をプレス圧５t／cm2で成形し、Ｈ2雰囲気中
で１７５０℃にて４時間焼結してペレットとした。
以下の表は、１段目および２段目沈澱槽におけるＡＤＵ
沈澱条件と、ペレット結晶粒径との関係を示すものであ
る。
上表から明らかなように、ＵＯ2Ｆ2水溶液のＵ濃度が５
０gＵ／の場合にも、１段目のＮＨ3／Ｕモル比が３〜
６の範囲で１０〜１００μｍの結晶粒径を有するペレッ
トが得られた。また1段目のＮＨ3／Ｕモル比を６とした
場合には、Ｕ濃度が５０〜５００gＵ／の範囲で１０
〜１００μｍの結晶粒径を有するペレットが得られた。
さらに、Ｕ濃度が１００gＵ／で１段目のＮＨ3／Ｕモ
ル比を５とした場合、２段目のＮＨ3／Ｕモル比を５〜
１５に変化させてもペレットの結晶粒径は変わらなかっ
た。しかし、２段目のＮＨ3／Ｕモル比が５の場合に
は、Ｕのロスが大きく約２０％のＵが廃液中に残り、一
方、２段目のＮＨ3／Ｕモル比を１５にしても６〜１２
の場合と変わらず、６〜１２でも十分な回収率が得られ
た。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わるＵＯ2ペレットの
製造方法によれば、Ｕ濃度が５００gＵ／以下の条件
でもＵを無駄にすることなく、１０〜１００μｍの範囲
内の任意の粒径を有し、かつ物性が均質なペレットを容
易に製造することが可能である。したがって、ペレット
による核分裂生成ガスの保持力を所望値に設定でき、ペ
レットの燃焼安定性を高めることが可能である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＵＯ2Ｆ2水溶液にＮＨ3を加えてＡＤＵを
    沈澱させ、このＡＤＵからＵＯ2粉末を経由してＵＯ2焼
    結ペレットを得るＵＯ2ペレットの製造方法において、 前記ＵＯ2Ｆ2水溶液のＵ濃度を５０〜５００ｇＵ／に
    するとともに、このＵＯ2Ｆ2水溶液とＮＨ3を２段階に
    分けて反応させ、１段階目ではＮＨ3／Ｕモル比を３〜
    ６に、２段階目ではＮＨ3／Ｕモル比を６〜１２に設定
    することにより、結晶粒径が１０〜１００μｍのＵＯ2
    ペレットを製造することを特徴とするＵＯ2ペレットの
    製造方法。
JP63127935A 1988-05-25 1988-05-25 Ｕｏ▲下２▼ペレットの製造方法 Expired - Lifetime JPH0623050B2 (ja)

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