JPH0694875A - 二酸化ウラン焼結ペレットの製造方法 - Google Patents
二酸化ウラン焼結ペレットの製造方法Info
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- JPH0694875A JPH0694875A JP4269456A JP26945692A JPH0694875A JP H0694875 A JPH0694875 A JP H0694875A JP 4269456 A JP4269456 A JP 4269456A JP 26945692 A JP26945692 A JP 26945692A JP H0694875 A JPH0694875 A JP H0694875A
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
(57)【要約】
【目的】 遊離の酸を含有するウラニル溶液から活性度
の極めて高いＵＯ2粉末を製造し、この粉末から焼結密
度が理論密度に近くしかも結晶粒径が大きく核燃料の高
燃焼度用に適するＵＯ2焼結ペレットを簡略な方法で製
造する。 【構成】 遊離の酸を含有するウラニル溶液からＵＯ2
焼結ペレットを製造する方法に関し、ウラニル溶液に遊
離の酸を消費するのに十分な量のＵＯ3又はＵ3Ｏ8のい
ずれか又は双方を添加して反応させた後、固液分離して
遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製する。このウ
ラニル溶液にＨ2Ｏ2を添加して過酸化ウラン（ＵＰＯ）
水和物を生成し沈殿させた後、固液分離して沈殿物を回
収する。回収した沈殿物を乾燥させた後、ＵＰＯ水和物
を還元雰囲気中で焙焼還元してＵＯ2に変換し、得られ
たＵＯ2の粉末を成形した後、焼結してＵＯ2焼結ペレッ
トに加工する。
の極めて高いＵＯ2粉末を製造し、この粉末から焼結密
度が理論密度に近くしかも結晶粒径が大きく核燃料の高
燃焼度用に適するＵＯ2焼結ペレットを簡略な方法で製
造する。 【構成】 遊離の酸を含有するウラニル溶液からＵＯ2
焼結ペレットを製造する方法に関し、ウラニル溶液に遊
離の酸を消費するのに十分な量のＵＯ3又はＵ3Ｏ8のい
ずれか又は双方を添加して反応させた後、固液分離して
遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製する。このウ
ラニル溶液にＨ2Ｏ2を添加して過酸化ウラン（ＵＰＯ）
水和物を生成し沈殿させた後、固液分離して沈殿物を回
収する。回収した沈殿物を乾燥させた後、ＵＰＯ水和物
を還元雰囲気中で焙焼還元してＵＯ2に変換し、得られ
たＵＯ2の粉末を成形した後、焼結してＵＯ2焼結ペレッ
トに加工する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核燃料に適した二酸化
ウラン（ＵＯ2）焼結ペレットの製造方法に関する。更
に詳しくは、遊離の酸を含有するウラニル溶液から活性
度の極めて高いＵＯ2粉末を製造し、この粉末から高燃
焼度用核燃料に適したＵＯ2焼結ペレットを製造する方
法に関するものである。
ウラン（ＵＯ2）焼結ペレットの製造方法に関する。更
に詳しくは、遊離の酸を含有するウラニル溶液から活性
度の極めて高いＵＯ2粉末を製造し、この粉末から高燃
焼度用核燃料に適したＵＯ2焼結ペレットを製造する方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、遊離の酸を含有するウラニル溶液
からＵＯ2粉末を製造する方法として、例えば重ウラン
酸アンモニウム（ＡＤＵ，Ammonium Diuranate）法があ
る。このＡＤＵ法には大別して２つの方法が知られてい
る。その１つの方法はＵＦ6ガスと水との反応により得
られたＵＯ2Ｆ2水溶液とアンモニアとを反応させてＡＤ
Ｕを沈殿させ、このＡＤＵを濾過・乾燥した後、焙焼・
還元してＵＯ2粉末とする方法である。この方法におい
てＡＤＵが生成する反応は次式で表わされる。 UF6 ＋ 2H2O → UO2F2 ＋ 4HF …(a) UO2F2 ＋ 4HF ＋ 7NH4OH → (1/2)(NH4)2U2O7↓ ＋ 6NH4F ＋ (11/2)H2O …(b) 上記式(a)で遊離の酸としてフッ酸を含有するフッ化ウ
ラニル溶液が生成される。
からＵＯ2粉末を製造する方法として、例えば重ウラン
酸アンモニウム（ＡＤＵ，Ammonium Diuranate）法があ
る。このＡＤＵ法には大別して２つの方法が知られてい
る。その１つの方法はＵＦ6ガスと水との反応により得
られたＵＯ2Ｆ2水溶液とアンモニアとを反応させてＡＤ
Ｕを沈殿させ、このＡＤＵを濾過・乾燥した後、焙焼・
還元してＵＯ2粉末とする方法である。この方法におい
てＡＤＵが生成する反応は次式で表わされる。 UF6 ＋ 2H2O → UO2F2 ＋ 4HF …(a) UO2F2 ＋ 4HF ＋ 7NH4OH → (1/2)(NH4)2U2O7↓ ＋ 6NH4F ＋ (11/2)H2O …(b) 上記式(a)で遊離の酸としてフッ酸を含有するフッ化ウ
ラニル溶液が生成される。
【０００３】ＡＤＵ法のもう１つの方法はＵＦ6を硝酸
アルミニウム水溶液のような脱フッ素剤と反応させて硝
酸ウラニル（ＵＮ，Uranyl Nitrate）水溶液に転換し、
溶媒抽出により精製した後、精製ＵＮ水溶液をアンモニ
アと反応させてＡＤＵを生成する方法である。この反応
は次式で表わされる。 UF6 ＋ 2Al(NO3)2 ＋ 2H2O → UO2(NO3)2 ＋ 2AlF2↓ ＋ 4HNO3 …(c) UO2(NO3)2＋4HNO3＋7NH4OH → (1/2)(NH4)2U2O7↓＋6NH4NO3＋(11/2)H2O …(d) 上記式(c)で遊離の酸として硝酸を含有する硝酸ウラニ
ル溶液が生成される。
アルミニウム水溶液のような脱フッ素剤と反応させて硝
酸ウラニル（ＵＮ，Uranyl Nitrate）水溶液に転換し、
溶媒抽出により精製した後、精製ＵＮ水溶液をアンモニ
アと反応させてＡＤＵを生成する方法である。この反応
は次式で表わされる。 UF6 ＋ 2Al(NO3)2 ＋ 2H2O → UO2(NO3)2 ＋ 2AlF2↓ ＋ 4HNO3 …(c) UO2(NO3)2＋4HNO3＋7NH4OH → (1/2)(NH4)2U2O7↓＋6NH4NO3＋(11/2)H2O …(d) 上記式(c)で遊離の酸として硝酸を含有する硝酸ウラニ
ル溶液が生成される。
【０００４】これら在来型のＡＤＵ法で得られるＵＯ2
粉末はいずれも一次粒子の比較的大きい活性度の小さい
粉末であり、核分裂生成ガスの保持能力が高く改良型の
核燃料として期待される大粒径ペレットの原料粉末とし
ては不適切なものであった。このＵＯ2粉末の活性度が
小さくなる主たる原因はＵＯ2粉末の前駆物質であるＡ
ＤＵを生成する際の沈殿条件にあり、出発物質であるウ
ラニル溶液が多量の遊離の酸を含有するところにあっ
た。
粉末はいずれも一次粒子の比較的大きい活性度の小さい
粉末であり、核分裂生成ガスの保持能力が高く改良型の
核燃料として期待される大粒径ペレットの原料粉末とし
ては不適切なものであった。このＵＯ2粉末の活性度が
小さくなる主たる原因はＵＯ2粉末の前駆物質であるＡ
ＤＵを生成する際の沈殿条件にあり、出発物質であるウ
ラニル溶液が多量の遊離の酸を含有するところにあっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑
み、本発明者は特開昭６２−１９７３１８号公報、特開
昭６３−４５１２７号公報に開示される改良型のＡＤＵ
法を提案した。この方法の基本的な考え方は、先ず、六
フッ化ウランの高温加水分解によりフッ化ウラニルの粉
末を生成し、次に、この粉末を水に溶解することにより
遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製してＡＤＵ生
成の出発物質とする点にある。フッ化ウラニルの場合と
同様に、硝酸ウラニルからＡＤＵを生成する場合にも、
遊離の酸を含有しない出発物質を用いることは製品の高
性能化に有効であり、比較的簡単に遊離の酸を含有しな
い硝酸ウラニル溶液を得る方法としては硝酸ウラニル結
晶を水に溶解する方法が考えられる。ここで紹介したフ
ッ化ウラニル粉末或いは硝酸ウラニル結晶を得る方法は
いずれも工業的に十分対応可能な方法であるが、それぞ
れ比較的大掛かりな高温反応装置或いは低温冷却装置を
必要とする。一方、ユーザの多様化及び在庫圧縮の要望
に伴い生産現場は多品種少量生産の方向に向かってお
り、簡略なさまざまの製造方法のオプションを用意して
おくことが不可欠となりつつある。
み、本発明者は特開昭６２−１９７３１８号公報、特開
昭６３−４５１２７号公報に開示される改良型のＡＤＵ
法を提案した。この方法の基本的な考え方は、先ず、六
フッ化ウランの高温加水分解によりフッ化ウラニルの粉
末を生成し、次に、この粉末を水に溶解することにより
遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製してＡＤＵ生
成の出発物質とする点にある。フッ化ウラニルの場合と
同様に、硝酸ウラニルからＡＤＵを生成する場合にも、
遊離の酸を含有しない出発物質を用いることは製品の高
性能化に有効であり、比較的簡単に遊離の酸を含有しな
い硝酸ウラニル溶液を得る方法としては硝酸ウラニル結
晶を水に溶解する方法が考えられる。ここで紹介したフ
ッ化ウラニル粉末或いは硝酸ウラニル結晶を得る方法は
いずれも工業的に十分対応可能な方法であるが、それぞ
れ比較的大掛かりな高温反応装置或いは低温冷却装置を
必要とする。一方、ユーザの多様化及び在庫圧縮の要望
に伴い生産現場は多品種少量生産の方向に向かってお
り、簡略なさまざまの製造方法のオプションを用意して
おくことが不可欠となりつつある。
【０００６】本発明の目的は、遊離の酸を含有するウラ
ニル溶液から簡略な方法で活性度の極めて高いＵＯ2粉
末を製造し、この粉末から焼結密度が理論密度に近くし
かも結晶粒径が大きなＵＯ2焼結ペレットを製造する方
法を提供することにある。
ニル溶液から簡略な方法で活性度の極めて高いＵＯ2粉
末を製造し、この粉末から焼結密度が理論密度に近くし
かも結晶粒径が大きなＵＯ2焼結ペレットを製造する方
法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、遊離の酸を含
有するウラニル溶液から二酸化ウラン粉末を製造し、こ
の粉末から二酸化ウラン焼結ペレットを製造する方法の
改良である。その特徴ある構成は、(1) ウラニル溶液
に遊離の酸を消費するのに十分な量の三酸化ウラン（Ｕ
Ｏ3）又は八酸化三ウラン（Ｕ3Ｏ8）のいずれか又は双
方を添加して反応させた後、この反応生成液から固相を
分離して遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製する
工程と、(2) 上記工程(1)で作製したウラニル溶液に過
酸化水素水を添加して過酸化ウラン水和物を沈殿させた
後、この水和物が沈殿した液から液相を分離して過酸化
ウラン水和物を回収する工程と、(3) 上記工程(2)で回
収した過酸化ウラン水和物を乾燥させた後、この過酸化
ウラン水和物を還元雰囲気中で焙焼還元して二酸化ウラ
ン（ＵＯ2）に変換する工程と、(4) 上記工程(3)で得
られた二酸化ウランの粉末を成形した後、焼結して二酸
化ウランの焼結ペレットに加工する工程とを含むことに
ある。
有するウラニル溶液から二酸化ウラン粉末を製造し、こ
の粉末から二酸化ウラン焼結ペレットを製造する方法の
改良である。その特徴ある構成は、(1) ウラニル溶液
に遊離の酸を消費するのに十分な量の三酸化ウラン（Ｕ
Ｏ3）又は八酸化三ウラン（Ｕ3Ｏ8）のいずれか又は双
方を添加して反応させた後、この反応生成液から固相を
分離して遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製する
工程と、(2) 上記工程(1)で作製したウラニル溶液に過
酸化水素水を添加して過酸化ウラン水和物を沈殿させた
後、この水和物が沈殿した液から液相を分離して過酸化
ウラン水和物を回収する工程と、(3) 上記工程(2)で回
収した過酸化ウラン水和物を乾燥させた後、この過酸化
ウラン水和物を還元雰囲気中で焙焼還元して二酸化ウラ
ン（ＵＯ2）に変換する工程と、(4) 上記工程(3)で得
られた二酸化ウランの粉末を成形した後、焼結して二酸
化ウランの焼結ペレットに加工する工程とを含むことに
ある。
【０００８】以下、本発明を詳述する。本発明はＵＯ2
粉末を製造する過程で、ウラニル溶液が遊離の酸を含有
する各種の製法において、最初にこの遊離の酸を含有し
ないウラニル溶液を作製する。この遊離の酸を含有する
ウラニル溶液としては、前述した式(a)のフッ酸を含有
するフッ化ウラニル溶液及び前述した式(c)の硝酸を含
有する硝酸ウラニル溶液の他に、塩酸を含有する塩化ウ
ラニル溶液、硫酸を含有する硫酸ウラニル溶液、酢酸を
含有する酢酸ウラニル溶液等が挙げられる。また単一の
遊離の酸に限らず、２種類以上の酸、例えばフッ酸と硫
酸が混合したフッ化ウラニル溶液と硝酸ウラニル溶液の
混合液でもよい。本発明で用いられる遊離の酸の種類又
は濃度は各製法によって異なるけれども、この遊離の酸
の種類に依らずまた酸の濃度が高くても本発明は上記目
的を達成することができる。遊離の酸をウラニル溶液か
らなくすために、三酸化ウラン（ＵＯ3）又は八酸化三
ウラン（Ｕ3Ｏ8）のいずれか又は双方を遊離の酸を十分
に消費する量だけウラニル溶液に添加する。この添加は
ウラニル溶液をｐＨ３以下に調整して、大気圧下、２５
〜１００℃に加熱し攪拌しながら行い、かつＵＯ3粉末
又はＵ3Ｏ8粉末の未溶解分がウラニル溶液に残留し始め
るようになるまで行うことが好ましい。
粉末を製造する過程で、ウラニル溶液が遊離の酸を含有
する各種の製法において、最初にこの遊離の酸を含有し
ないウラニル溶液を作製する。この遊離の酸を含有する
ウラニル溶液としては、前述した式(a)のフッ酸を含有
するフッ化ウラニル溶液及び前述した式(c)の硝酸を含
有する硝酸ウラニル溶液の他に、塩酸を含有する塩化ウ
ラニル溶液、硫酸を含有する硫酸ウラニル溶液、酢酸を
含有する酢酸ウラニル溶液等が挙げられる。また単一の
遊離の酸に限らず、２種類以上の酸、例えばフッ酸と硫
酸が混合したフッ化ウラニル溶液と硝酸ウラニル溶液の
混合液でもよい。本発明で用いられる遊離の酸の種類又
は濃度は各製法によって異なるけれども、この遊離の酸
の種類に依らずまた酸の濃度が高くても本発明は上記目
的を達成することができる。遊離の酸をウラニル溶液か
らなくすために、三酸化ウラン（ＵＯ3）又は八酸化三
ウラン（Ｕ3Ｏ8）のいずれか又は双方を遊離の酸を十分
に消費する量だけウラニル溶液に添加する。この添加は
ウラニル溶液をｐＨ３以下に調整して、大気圧下、２５
〜１００℃に加熱し攪拌しながら行い、かつＵＯ3粉末
又はＵ3Ｏ8粉末の未溶解分がウラニル溶液に残留し始め
るようになるまで行うことが好ましい。
【０００９】ＵＯ3又はＵ3Ｏ8の添加により、ウラニル
溶液が硝酸ウラニル溶液であれば、次の(1)式の反応
が、またフッ化ウラニル溶液であれば次の(1')式の反応
がそれぞれ生じる。なお、両式ではウラニル溶液中の遊
離の酸とＵＯ3又はＵ3Ｏ8との反応のみを示す。 HNO3 ＋ UO3又はU3O8 → UO2(NO3)2 ＋ NOx↑ ＋ H2O …(1) HF ＋ UO3又はU3O8 → UO2F2 ＋ UO2F2・xHF・yH2O↓ ＋ H2O …(1') 上記(1)及び(1')の反応により遊離の酸を消費した後、
反応生成液から固相を濾過、遠心分離等の手段で分離す
ることにより遊離の酸を含有しないウラニル溶液が得ら
れる。
溶液が硝酸ウラニル溶液であれば、次の(1)式の反応
が、またフッ化ウラニル溶液であれば次の(1')式の反応
がそれぞれ生じる。なお、両式ではウラニル溶液中の遊
離の酸とＵＯ3又はＵ3Ｏ8との反応のみを示す。 HNO3 ＋ UO3又はU3O8 → UO2(NO3)2 ＋ NOx↑ ＋ H2O …(1) HF ＋ UO3又はU3O8 → UO2F2 ＋ UO2F2・xHF・yH2O↓ ＋ H2O …(1') 上記(1)及び(1')の反応により遊離の酸を消費した後、
反応生成液から固相を濾過、遠心分離等の手段で分離す
ることにより遊離の酸を含有しないウラニル溶液が得ら
れる。
【００１０】次に、遊離の酸を含有しないウラニル溶液
に過酸化水素水を添加して過酸化ウラン（ＵＰＯ，Uran
ium Peroxide）水和物を沈殿させる。この過酸化水素水
の添加量は、ウランに対するモル比（Ｈ2Ｏ2／Ｕのモル
比）で１〜１６、好ましくは２〜８である。添加量のモ
ル比が１未満であるとイオン化しているウランが沈殿し
ない。一方１６を超えると経済的に不利であり、また反
応装置が大きくなり、更に廃液量が多くなり、好ましく
ない。過酸化水素水の添加は大気圧下、０〜４０℃で行
うことが好ましい。
に過酸化水素水を添加して過酸化ウラン（ＵＰＯ，Uran
ium Peroxide）水和物を沈殿させる。この過酸化水素水
の添加量は、ウランに対するモル比（Ｈ2Ｏ2／Ｕのモル
比）で１〜１６、好ましくは２〜８である。添加量のモ
ル比が１未満であるとイオン化しているウランが沈殿し
ない。一方１６を超えると経済的に不利であり、また反
応装置が大きくなり、更に廃液量が多くなり、好ましく
ない。過酸化水素水の添加は大気圧下、０〜４０℃で行
うことが好ましい。
【００１１】硝酸ウラニル溶液からの反応を次の(2)式
に、またフッ化ウラニル溶液からの反応を次の(2')式で
それぞれ示す。 UO2(NO3)2 ＋ H2O2 ＋ H2O → UO4・nH2O↓ ＋ HNO3 …(2) UO2F2 ＋ H2O2 ＋ H2O → UO4・nH2O↓ ＋ HF …(2') 上記(2)及び(2')の反応により沈殿した過酸化ウラン水
和物を沈殿した液から液相を濾過、遠心分離等の手段で
分離することにより回収する。
に、またフッ化ウラニル溶液からの反応を次の(2')式で
それぞれ示す。 UO2(NO3)2 ＋ H2O2 ＋ H2O → UO4・nH2O↓ ＋ HNO3 …(2) UO2F2 ＋ H2O2 ＋ H2O → UO4・nH2O↓ ＋ HF …(2') 上記(2)及び(2')の反応により沈殿した過酸化ウラン水
和物を沈殿した液から液相を濾過、遠心分離等の手段で
分離することにより回収する。
【００１２】続いて、回収した過酸化ウラン水和物を大
気圧下、３０〜１５０℃で乾燥し、更に水素気流中のよ
うな還元雰囲気中で５５０〜８５０℃で焙焼還元して二
酸化ウランに変換する。硝酸ウラニル溶液からのこの還
元反応及びフッ化ウラニル溶液からのこの還元反応はそ
れぞれ同一であって、次の(3)式で示される。 UO4・nH2O ＋ H2 → UO2 ＋ H2O↑ …(3)
気圧下、３０〜１５０℃で乾燥し、更に水素気流中のよ
うな還元雰囲気中で５５０〜８５０℃で焙焼還元して二
酸化ウランに変換する。硝酸ウラニル溶液からのこの還
元反応及びフッ化ウラニル溶液からのこの還元反応はそ
れぞれ同一であって、次の(3)式で示される。 UO4・nH2O ＋ H2 → UO2 ＋ H2O↑ …(3)
【００１３】得られたＵＯ2粉末を用いて公知の方法に
より焼結ペレットを製造する。具体的には、ＵＯ2粉末
に潤滑剤を加えて３トン／ｃｍ2程度の圧力で成形して
圧粉体（グリーンペレット）とし、次いで潤滑剤を除去
した後、水素気流中で１４００〜１８００℃の範囲の特
定の温度で焼結する。
より焼結ペレットを製造する。具体的には、ＵＯ2粉末
に潤滑剤を加えて３トン／ｃｍ2程度の圧力で成形して
圧粉体（グリーンペレット）とし、次いで潤滑剤を除去
した後、水素気流中で１４００〜１８００℃の範囲の特
定の温度で焼結する。
【００１４】
【作用】硝酸、フッ酸のような遊離の酸にＵＯ3、Ｕ3Ｏ
8のウラン酸化物を添加すると、このウラン酸化物は遊
離の硝酸、フッ酸と反応して硝酸ウラニル、フッ化ウラ
ニルとなって溶解し、母液のウラニル溶液と混合する。
ウラン酸化物の添加量を遊離の酸の消費に十分な量とす
ることにより、実質的に液相中の遊離の酸を無くすこと
ができる。そして、未溶解のウラン酸化物を固液分離に
より除去することにより遊離の酸を含有しないウラニル
溶液を得ることができる。
8のウラン酸化物を添加すると、このウラン酸化物は遊
離の硝酸、フッ酸と反応して硝酸ウラニル、フッ化ウラ
ニルとなって溶解し、母液のウラニル溶液と混合する。
ウラン酸化物の添加量を遊離の酸の消費に十分な量とす
ることにより、実質的に液相中の遊離の酸を無くすこと
ができる。そして、未溶解のウラン酸化物を固液分離に
より除去することにより遊離の酸を含有しないウラニル
溶液を得ることができる。
【００１５】遊離の酸を含有しないウラニル溶液に対し
て、アンモニア水を添加してＡＤＵを生成して、このＡ
ＤＵからＵＯ2粉末、更に焼結ペレットを得る方法は特
開昭６３−４５１２７号公報に示す通りである。このＡ
ＤＵを経由する替わりに、過酸化水素水を添加して過酸
化ウラン水和物を生成・経由する方法が安定して良好な
品質の製品を造る上で有効である。ＡＤＵを経由する方
法の場合には、ＡＤＵの沈殿条件が製品の品質に大きく
影響し、例えば、大粒径ペレットの原料となるような高
活性なＵＯ2粉末を製造しようとするとウラニル溶液に
対するアンモニア水の添加速度を非常に速くするなどの
コントロールが必要であった。これに対して、過酸化ウ
ラン水和物を経由する方法の場合には、過酸化水素水を
添加する際の条件はそれ程厳密である必要はなく、非常
に容易に高活性なＵＯ2粉末を得ることが可能であり、
この粉末からは通常の成形、焼結の工程により容易に焼
結密度が理論密度に近くしかも結晶粒径の大きいペレッ
トが得られる。
て、アンモニア水を添加してＡＤＵを生成して、このＡ
ＤＵからＵＯ2粉末、更に焼結ペレットを得る方法は特
開昭６３−４５１２７号公報に示す通りである。このＡ
ＤＵを経由する替わりに、過酸化水素水を添加して過酸
化ウラン水和物を生成・経由する方法が安定して良好な
品質の製品を造る上で有効である。ＡＤＵを経由する方
法の場合には、ＡＤＵの沈殿条件が製品の品質に大きく
影響し、例えば、大粒径ペレットの原料となるような高
活性なＵＯ2粉末を製造しようとするとウラニル溶液に
対するアンモニア水の添加速度を非常に速くするなどの
コントロールが必要であった。これに対して、過酸化ウ
ラン水和物を経由する方法の場合には、過酸化水素水を
添加する際の条件はそれ程厳密である必要はなく、非常
に容易に高活性なＵＯ2粉末を得ることが可能であり、
この粉末からは通常の成形、焼結の工程により容易に焼
結密度が理論密度に近くしかも結晶粒径の大きいペレッ
トが得られる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。本発
明はこれらの実施例により制限されない。 ＜実施例１＞八酸化三ウラン（Ｕ3Ｏ8）を６規定の硝酸
に溶解して約１規定の遊離硝酸を含有するウラン濃度２
００ｇＵ／Ｌの硝酸ウラニル溶液を調製した。この硝酸
ウラニル溶液に対してＵＯ3粉末を６０℃で攪拌加熱し
ながら添加・溶解し、最終的に未溶解分が残留するまで
過剰に添加した。次に、この溶液から未溶解残物を濾紙
にて濾過して除去した後、３０％濃度の過酸化水素水を
過剰（過酸化水素水／硝酸ウラニル溶液のＨ2Ｏ2／Ｕモ
ル比で２）に添加してＵＰＯの沈殿を生成した。沈殿ス
ラリーから沈殿物を濾過・回収して乾燥させた後、水素
気流中６５０℃で２時間焙焼還元してＵＯ2粉末に変換
した。得られたＵＯ2粉末を３トン／ｃｍ2の成形圧で円
柱状に成形した後、加湿水素気流中１７５０℃で４時間
焼結しＵＯ2焼結ペレットを得た。
明はこれらの実施例により制限されない。 ＜実施例１＞八酸化三ウラン（Ｕ3Ｏ8）を６規定の硝酸
に溶解して約１規定の遊離硝酸を含有するウラン濃度２
００ｇＵ／Ｌの硝酸ウラニル溶液を調製した。この硝酸
ウラニル溶液に対してＵＯ3粉末を６０℃で攪拌加熱し
ながら添加・溶解し、最終的に未溶解分が残留するまで
過剰に添加した。次に、この溶液から未溶解残物を濾紙
にて濾過して除去した後、３０％濃度の過酸化水素水を
過剰（過酸化水素水／硝酸ウラニル溶液のＨ2Ｏ2／Ｕモ
ル比で２）に添加してＵＰＯの沈殿を生成した。沈殿ス
ラリーから沈殿物を濾過・回収して乾燥させた後、水素
気流中６５０℃で２時間焙焼還元してＵＯ2粉末に変換
した。得られたＵＯ2粉末を３トン／ｃｍ2の成形圧で円
柱状に成形した後、加湿水素気流中１７５０℃で４時間
焼結しＵＯ2焼結ペレットを得た。
【００１７】＜実施例２＞六フッ化ウラン（ＵＦ6）の
湿式加水分解により得られた３．４規定の遊離のフッ酸
を含むウラン濃度２００ｇＵ／Ｌのフッ化ウラニル溶液
に対してＵＯ3粉末を６０℃で攪拌加熱しながら添加・
溶解し、最終的に未溶解分が残留するまで過剰に添加し
た。次に、この溶液から未溶解残物を濾過して除去した
後、３０％濃度の過酸化水素水を過剰（過酸化水素水／
フッ化ウラニル溶液のＨ2Ｏ2／Ｕモル比で２）に添加し
てＵＰＯの沈殿を生成した。以下実施例１と同様に操作
してＵＯ2粉末とＵＯ2焼結ペレットを得た。実施例１及
び実施例２で得られたＵＯ2粉末の比表面積と焼結ペレ
ットの焼結密度及び結晶粒径をそれぞれ測定した。それ
らの結果を表１に示す。ここで、比表面積はＢＥＴ法で
測定し、また焼結密度は液浸法で測定し理論密度（Ｔ
Ｄ，Theoretical Density）に対する割合（％）で示
し、更に結晶粒径はペレット切断面を研磨し湿式エッチ
ングした後に顕微鏡観察し横断法により測定した。
湿式加水分解により得られた３．４規定の遊離のフッ酸
を含むウラン濃度２００ｇＵ／Ｌのフッ化ウラニル溶液
に対してＵＯ3粉末を６０℃で攪拌加熱しながら添加・
溶解し、最終的に未溶解分が残留するまで過剰に添加し
た。次に、この溶液から未溶解残物を濾過して除去した
後、３０％濃度の過酸化水素水を過剰（過酸化水素水／
フッ化ウラニル溶液のＨ2Ｏ2／Ｕモル比で２）に添加し
てＵＰＯの沈殿を生成した。以下実施例１と同様に操作
してＵＯ2粉末とＵＯ2焼結ペレットを得た。実施例１及
び実施例２で得られたＵＯ2粉末の比表面積と焼結ペレ
ットの焼結密度及び結晶粒径をそれぞれ測定した。それ
らの結果を表１に示す。ここで、比表面積はＢＥＴ法で
測定し、また焼結密度は液浸法で測定し理論密度（Ｔ
Ｄ，Theoretical Density）に対する割合（％）で示
し、更に結晶粒径はペレット切断面を研磨し湿式エッチ
ングした後に顕微鏡観察し横断法により測定した。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１の結果より、実施例１で硝酸ウラニル
溶液を、実施例２でフッ化ウラニル溶液をそれぞれ原料
とした場合、ともにＵＯ2粉末の比表面積が非常に大き
く、かつ焼結ペレットの焼結密度は理論密度に極めて近
く、その結晶粒径が大きいことが判る。
溶液を、実施例２でフッ化ウラニル溶液をそれぞれ原料
とした場合、ともにＵＯ2粉末の比表面積が非常に大き
く、かつ焼結ペレットの焼結密度は理論密度に極めて近
く、その結晶粒径が大きいことが判る。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｕ
Ｏ2粉末を製造する過程で、ウラニル溶液が遊離の酸を
含有するときに、ＵＯ3又はＵ3Ｏ8を十分に添加後、固
液分離により遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製
し、この溶液から過酸化ウラン水和物を沈殿させ、沈殿
物を焙焼還元することにより、容易に高活性なＵＯ2粉
末が得られる。この粉末を成形して焼結した焼結ペレッ
トは焼結密度が理論密度に極めて近く、その結晶粒径が
大きい。本発明により製造されたＵＯ2焼結ペレット
は、大きい結晶粒径が要求される高燃焼度用核燃料とし
て有効に利用することができる。
Ｏ2粉末を製造する過程で、ウラニル溶液が遊離の酸を
含有するときに、ＵＯ3又はＵ3Ｏ8を十分に添加後、固
液分離により遊離の酸を含有しないウラニル溶液を作製
し、この溶液から過酸化ウラン水和物を沈殿させ、沈殿
物を焙焼還元することにより、容易に高活性なＵＯ2粉
末が得られる。この粉末を成形して焼結した焼結ペレッ
トは焼結密度が理論密度に極めて近く、その結晶粒径が
大きい。本発明により製造されたＵＯ2焼結ペレット
は、大きい結晶粒径が要求される高燃焼度用核燃料とし
て有効に利用することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 遊離の酸を含有するウラニル溶液から二
酸化ウラン粉末を製造し、前記粉末から二酸化ウラン焼
結ペレットを製造する方法において、(1) 前記ウラニ
ル溶液に前記遊離の酸を消費するのに十分な量の三酸化
ウラン（ＵＯ3）又は八酸化三ウラン（Ｕ3Ｏ8）のいず
れか又は双方を添加して反応させた後、前記反応生成液
から固相を分離して前記遊離の酸を含有しないウラニル
溶液を作製する工程と、(2) 前記工程(1)で作製したウ
ラニル溶液に過酸化水素水を添加して過酸化ウラン水和
物を沈殿させた後、前記水和物が沈殿した液から液相を
分離して前記過酸化ウラン水和物を回収する工程と、
(3) 前記工程(2)で回収した過酸化ウラン水和物を乾燥
させた後、前記過酸化ウラン水和物を還元雰囲気中で焙
焼還元して二酸化ウラン（ＵＯ2）に変換する工程と、
(4) 前記工程(3)で得られた二酸化ウランの粉末を成形
した後、焼結して二酸化ウランの焼結ペレットに加工す
る工程とを含むことを特徴とする二酸化ウラン焼結ペレ
ットの製造方法。 - 【請求項２】 ウラニル溶液が硝酸ウラニル溶液、フッ
化ウラニル溶液、塩化ウラニル溶液、硫酸ウラニル溶液
又は酢酸ウラニル溶液のうちの少なくとも１種類を含む
溶液である請求項１記載の二酸化ウラン焼結ペレットの
製造方法。 - 【請求項３】 過酸化水素水の添加量がウランに対する
過酸化水素のモル比で１〜１６である請求項１記載の二
酸化ウラン焼結ペレットの製造方法。 - 【請求項４】 遊離の酸が硝酸、フッ酸、塩酸、硫酸又
は酢酸である請求項１記載の二酸化ウラン焼結ペレット
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269456A JP2536372B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二酸化ウラン焼結ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269456A JP2536372B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二酸化ウラン焼結ペレットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694875A true JPH0694875A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2536372B2 JP2536372B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=17472692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4269456A Expired - Lifetime JP2536372B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二酸化ウラン焼結ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536372B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112607780A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 中核二七二铀业有限责任公司 | 一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP4269456A patent/JP2536372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112607780A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 中核二七二铀业有限责任公司 | 一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2536372B2 (ja) | 1996-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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