JPH0780686B2 - ウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方法 - Google Patents
ウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方法Info
- Publication number
- JPH0780686B2 JPH0780686B2 JP2201596A JP20159690A JPH0780686B2 JP H0780686 B2 JPH0780686 B2 JP H0780686B2 JP 2201596 A JP2201596 A JP 2201596A JP 20159690 A JP20159690 A JP 20159690A JP H0780686 B2 JPH0780686 B2 JP H0780686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- uranium
- particulate
- oxide
- cooling gas
- passivating
- 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
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
- C01G43/025—Uranium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/4584—Coating or impregnating of particulate or fibrous ceramic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
- G21C3/62—Ceramic fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/20—Two-dimensional structures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/78—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by stacking-plane distances or stacking sequences
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
- C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
- C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
- C01P2006/82—Compositional purity water content
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般的には、原子炉で用いる濃縮ウラン酸化
物を含んでいる核分裂性核燃料の製造に関する。二酸化
ウラン等のように酸素の比率の低い酸化ウランは通常、
酸化し続ける傾向が強く、その結果、燃料処理及び／又
は供給にとって都合の悪い属性が現れることが多い。特
に、本発明は、新たに形成される粒子状ウラン酸化物内
に導入される所望の酸素／ウラン比を制御又は保存し、
その後、酸化を促進する条件を伴うことが多い処理操作
に酸素感受性ウランをかけるときの自発酸化を有効に防
止するための手段に関する。
物を含んでいる核分裂性核燃料の製造に関する。二酸化
ウラン等のように酸素の比率の低い酸化ウランは通常、
酸化し続ける傾向が強く、その結果、燃料処理及び／又
は供給にとって都合の悪い属性が現れることが多い。特
に、本発明は、新たに形成される粒子状ウラン酸化物内
に導入される所望の酸素／ウラン比を制御又は保存し、
その後、酸化を促進する条件を伴うことが多い処理操作
に酸素感受性ウランをかけるときの自発酸化を有効に防
止するための手段に関する。
従来の技術 原子力発電所に供給される核分裂性燃料グレードの酸化
ウランは通常、六フッ化ウランから製造される。原子炉
燃料用として六フッ化ウランを酸化ウランに化学的に変
換する過程を工業的に実施するために産業界で行われて
いる方法としては、２つの基本的な化学的方法と、その
各々のいくつかの変形とがある。
ウランは通常、六フッ化ウランから製造される。原子炉
燃料用として六フッ化ウランを酸化ウランに化学的に変
換する過程を工業的に実施するために産業界で行われて
いる方法としては、２つの基本的な化学的方法と、その
各々のいくつかの変形とがある。
１つの主要な化学的変換過程は、業界で一般に「湿式」
法と言われている。というのは、この変換反応は、反応
体が溶解しているか、及び／又は固体で懸濁している水
性媒質若しくは液相による影響を受けるか、又はそのよ
うな水性媒質若しくは液相内で行われるからである。通
常、このいわゆる湿式法では、液体の水中で六フッ化ウ
ラン（UF6）を加水分解して加水分解生成物のフッ化ウ
ラニル（UO2F2）を形成させ、このフッ化ウラニルに水
酸化アンモニウムを加えてフッ化ウラニルを固体の二ウ
ラン酸アンモニウム［（NH4）2U2O7］として沈殿させ、
その後、この固体を脱水し還元性雰囲気内で焼してウ
ランの酸化物（例えば、UO2）を生成する。このタイプ
の湿式法は通常、二ウラン酸アンモニウムの形成を伴う
ので「ADU」法と言われることが多い。
法と言われている。というのは、この変換反応は、反応
体が溶解しているか、及び／又は固体で懸濁している水
性媒質若しくは液相による影響を受けるか、又はそのよ
うな水性媒質若しくは液相内で行われるからである。通
常、このいわゆる湿式法では、液体の水中で六フッ化ウ
ラン（UF6）を加水分解して加水分解生成物のフッ化ウ
ラニル（UO2F2）を形成させ、このフッ化ウラニルに水
酸化アンモニウムを加えてフッ化ウラニルを固体の二ウ
ラン酸アンモニウム［（NH4）2U2O7］として沈殿させ、
その後、この固体を脱水し還元性雰囲気内で焼してウ
ランの酸化物（例えば、UO2）を生成する。このタイプ
の湿式法は通常、二ウラン酸アンモニウムの形成を伴う
ので「ADU」法と言われることが多い。
他の主要な化学的変換過程は、反応が主として気体媒質
内で行われ、その成分に関して気相反応から成るので、
当業界で一般に「乾式」法と言われている。通常、この
いわゆる乾式法は、一段階法か又は二段階法のいずれか
である。一段階法では、単に、粒子状酸化ウランの流動
床内で六フッ化ウランガス（UF6）を水蒸気と水素ガス
との混合物に接触させることにより、固体の酸化ウラン
（例えば、U3O8）と、フッ化水素（HF）とを生成する。
次に、このU3O8を還元性雰囲気内で焼して、酸化状態
の低くなったウラン酸化物（例えば、UO2）にする。二
段階法では、六フッ化ウランガス（UF6）を水蒸気で加
水分解して、フッ化ウラニル（UO2F2）を生成した後
に、このフッ化ウラニルを水蒸気と水素ガスとの両者で
還元して、ウランの酸化物（例えば、UO2）にする。
内で行われ、その成分に関して気相反応から成るので、
当業界で一般に「乾式」法と言われている。通常、この
いわゆる乾式法は、一段階法か又は二段階法のいずれか
である。一段階法では、単に、粒子状酸化ウランの流動
床内で六フッ化ウランガス（UF6）を水蒸気と水素ガス
との混合物に接触させることにより、固体の酸化ウラン
（例えば、U3O8）と、フッ化水素（HF）とを生成する。
次に、このU3O8を還元性雰囲気内で焼して、酸化状態
の低くなったウラン酸化物（例えば、UO2）にする。二
段階法では、六フッ化ウランガス（UF6）を水蒸気で加
水分解して、フッ化ウラニル（UO2F2）を生成した後
に、このフッ化ウラニルを水蒸気と水素ガスとの両者で
還元して、ウランの酸化物（例えば、UO2）にする。
このような従来法では工業的に製造される酸化ウラン
は、そのままでは原子炉で燃料として用いるのに適さな
い微細で比較的多孔質の粉末を含んでいる。これは通
常、比較的均一なサイズの自由流動性粉末ではなく、む
しろいろいろなサイズの粒子の凝集塊であり、そのた
め、均一に充填して適切でばらつきのない密度のユニッ
トにするのに向かない。これらの酸化ウラン粉末は、粒
子の表面積が非常に大きいことが多い。
は、そのままでは原子炉で燃料として用いるのに適さな
い微細で比較的多孔質の粉末を含んでいる。これは通
常、比較的均一なサイズの自由流動性粉末ではなく、む
しろいろいろなサイズの粒子の凝集塊であり、そのた
め、均一に充填して適切でばらつきのない密度のユニッ
トにするのに向かない。これらの酸化ウラン粉末は、粒
子の表面積が非常に大きいことが多い。
従って、化学的変換によって得られた酸化ウラン粗生成
物は通常、適当な粒度の粉末を得るために、粉砕や粒子
の分級等のような従来の粉末精練法によって加工、処理
する。そのような処理では、いろいろな粒度を有してい
るいろいろな起源の酸化ウラン粉末を混和することが多
い。普通、粉末化した酸化ウランは、空気圧手段を用い
た上述のような処理法によって処理、搬送される。従っ
て、酸化ウランは大量の空気、即ち酸素にさらされる可
能性がある。
物は通常、適当な粒度の粉末を得るために、粉砕や粒子
の分級等のような従来の粉末精練法によって加工、処理
する。そのような処理では、いろいろな粒度を有してい
るいろいろな起源の酸化ウラン粉末を混和することが多
い。普通、粉末化した酸化ウランは、空気圧手段を用い
た上述のような処理法によって処理、搬送される。従っ
て、酸化ウランは大量の空気、即ち酸素にさらされる可
能性がある。
適切に処理された酸化ウラン粉末は、プレス成形して
「グリーンペレット」、即ち未焼成ペレットにする。次
いでこれを焼結してばらばらの粉末粒子を融合させて、
ウランの酸化物の理論密度の約98％のユニット密度を有
し、原子炉の燃料系で利用するのに適している一体化さ
れた物体にする。
「グリーンペレット」、即ち未焼成ペレットにする。次
いでこれを焼結してばらばらの粉末粒子を融合させて、
ウランの酸化物の理論密度の約98％のユニット密度を有
し、原子炉の燃料系で利用するのに適している一体化さ
れた物体にする。
「UO2」は実際に組成がUO1.7からUO2.25まで変化し得る
単一の安定相を表すので、二酸化ウランは定比例の法則
の例外である。酸化ウランの熱伝導率は、酸素／ウラン
の比が増大するにつれて低下する。従って、核分裂する
燃料内部で発生した熱を外部の熱交換媒体に最も効率良
く伝えられるようにするためには、実用的な低いO/U比
を有している二酸化ウランを原子炉燃料として用いるこ
とが好ましい。しかしながら、二酸化ウラン粉末は空気
中で容易に酸化され湿気を吸収するので、この粉末の酸
素／ウラン（O/U）比は核燃料として用いるとき、原子
炉を有効に作動させることができる値を超えるまでに大
きく増大する。
単一の安定相を表すので、二酸化ウランは定比例の法則
の例外である。酸化ウランの熱伝導率は、酸素／ウラン
の比が増大するにつれて低下する。従って、核分裂する
燃料内部で発生した熱を外部の熱交換媒体に最も効率良
く伝えられるようにするためには、実用的な低いO/U比
を有している二酸化ウランを原子炉燃料として用いるこ
とが好ましい。しかしながら、二酸化ウラン粉末は空気
中で容易に酸化され湿気を吸収するので、この粉末の酸
素／ウラン（O/U）比は核燃料として用いるとき、原子
炉を有効に作動させることができる値を超えるまでに大
きく増大する。
通常の原子炉設備の燃料として適切な酸化ウランのO/U
は、約1.70/1から2.015/1まで変化することができ、実
際問題として約2.0のO/U比が用いられており、2.015程
度の高いO/U比も有効に用いられている。これは、工業
的焼結操作で一貫して製造することができるからであ
る。場合によっては、二酸化ウランのO/U比を焼結温度
で約2.00よりも高い値に保つのが実用的であることがあ
る。例えば、特定の製造法では、O/U比が2.195程度に高
い核燃料を製造し、その後、焼結生成物を還元性雰囲気
内で処理して所望のO/U比を得る方が適していることも
ある。しかしながら、そのような余計な操作は通常、コ
ストを増大させるだけで有益な効果はない。
は、約1.70/1から2.015/1まで変化することができ、実
際問題として約2.0のO/U比が用いられており、2.015程
度の高いO/U比も有効に用いられている。これは、工業
的焼結操作で一貫して製造することができるからであ
る。場合によっては、二酸化ウランのO/U比を焼結温度
で約2.00よりも高い値に保つのが実用的であることがあ
る。例えば、特定の製造法では、O/U比が2.195程度に高
い核燃料を製造し、その後、焼結生成物を還元性雰囲気
内で処理して所望のO/U比を得る方が適していることも
ある。しかしながら、そのような余計な操作は通常、コ
ストを増大させるだけで有益な効果はない。
O/U比の低い酸化ウランは自然に酸化して、この比が高
くなるか又は現実に空気中で燃焼する傾向が特に高く、
これは所期の用途に対して有害な性質を酸化ウランにも
たらす上に危険であり得る。このウランの酸化に対する
親和性の程度と、酸化反応の速度とは、いくつかの条
件、特に周囲の温度、酸素分圧及び酸化ウラン粒子の表
面積による影響を受ける。更に、ウランの酸化反応は発
熱であるので、ウランの酸化及びその速度は自己増殖性
であると共に自己加速性である。
くなるか又は現実に空気中で燃焼する傾向が特に高く、
これは所期の用途に対して有害な性質を酸化ウランにも
たらす上に危険であり得る。このウランの酸化に対する
親和性の程度と、酸化反応の速度とは、いくつかの条
件、特に周囲の温度、酸素分圧及び酸化ウラン粒子の表
面積による影響を受ける。更に、ウランの酸化反応は発
熱であるので、ウランの酸化及びその速度は自己増殖性
であると共に自己加速性である。
この酸化ウランの更に酸化し易い傾向のため、ウランの
粒子状酸化物を酸素を除いてない非保護性の雰囲気内で
貯蔵したり、又は粉砕、分級若しくは混和等の処理をし
たりするときに大きな要因又は潜在的な問題が生じる。
粒子状酸化物を酸素を除いてない非保護性の雰囲気内で
貯蔵したり、又は粉砕、分級若しくは混和等の処理をし
たりするときに大きな要因又は潜在的な問題が生じる。
酸素含量の高い酸化ウランが存在すると、加工、処理又
は製造の点で、又、核燃料の性能の点で、その挙動が変
化することが知られている。例えば、二酸化ウランUO2
の化学量論比を超える酸素の割合は、ウランの酸化物の
焼結速度に対して、その完了を促進することにより、及
び／又は温度の低下を可能にすることにより、決定的な
影響を与える。
は製造の点で、又、核燃料の性能の点で、その挙動が変
化することが知られている。例えば、二酸化ウランUO2
の化学量論比を超える酸素の割合は、ウランの酸化物の
焼結速度に対して、その完了を促進することにより、及
び／又は温度の低下を可能にすることにより、決定的な
影響を与える。
一方、一般に、原子炉で核燃料として利用する酸化ウラ
ンの酸素含量が高いと、全体として有害である。酸素含
量の高い酸化ウランは、燃料塊の熱伝導率を低下させ、
原子炉内での作動中照射条件下で燃料体の直径方向の膨
張を増大させ、とりわけ酸化ウラン燃料から放出される
核分裂生成物の割合を増大させる。
ンの酸素含量が高いと、全体として有害である。酸素含
量の高い酸化ウランは、燃料塊の熱伝導率を低下させ、
原子炉内での作動中照射条件下で燃料体の直径方向の膨
張を増大させ、とりわけ酸化ウラン燃料から放出される
核分裂生成物の割合を増大させる。
酸素含量が酸化ウラン核燃料に及ぼす影響は、バニスタ
（M.J.Bannister）により、「核物質雑誌（Journal of
Nuclear Materials）」第26巻（1968年）第174頁〜第18
4頁の「二酸化ウラン粉末の貯蔵挙動（The Storage Beh
avior of Uranium Dioxide Powders）と題する論文で詳
細に考察されている。
（M.J.Bannister）により、「核物質雑誌（Journal of
Nuclear Materials）」第26巻（1968年）第174頁〜第18
4頁の「二酸化ウラン粉末の貯蔵挙動（The Storage Beh
avior of Uranium Dioxide Powders）と題する論文で詳
細に考察されている。
発明の概要 本発明は、ウランの酸化物の自発的で制御されない酸
化、即ち自然燃焼反応を抑制するための改良された生産
法を包含している。この方法は、酸化ウランの粒子の表
面を不動態化してその表面上に水和化合物を形成させる
ことから成っている。本発明の方法には、ウランの粒子
状酸化物を、正確に組み合わされた条件から成る制御さ
れた酸化反応系に対する連続法が伴う。これにより、酸
化ウランの粒子を覆って酸化に抵抗する保護表面が生成
され、熱力学的に不安定な酸化ウランの酸素／ウラン比
が保存される。
化、即ち自然燃焼反応を抑制するための改良された生産
法を包含している。この方法は、酸化ウランの粒子の表
面を不動態化してその表面上に水和化合物を形成させる
ことから成っている。本発明の方法には、ウランの粒子
状酸化物を、正確に組み合わされた条件から成る制御さ
れた酸化反応系に対する連続法が伴う。これにより、酸
化ウランの粒子を覆って酸化に抵抗する保護表面が生成
され、熱力学的に不安定な酸化ウランの酸素／ウラン比
が保存される。
本発明の方法によって、最初に導入された酸素含量の程
度と実質的に同じ酸素含量を安定して示す酸化ウラン生
成物が得られる。この生成物は、空気や他の酸素含有雰
囲気内で示すO/U比を大きく変化又は増大させることな
く、更に処理、貯蔵及び／又は加工することができる。
度と実質的に同じ酸素含量を安定して示す酸化ウラン生
成物が得られる。この生成物は、空気や他の酸素含有雰
囲気内で示すO/U比を大きく変化又は増大させることな
く、更に処理、貯蔵及び／又は加工することができる。
発明の目的 本発明の主たる目的は、酸化ウランの自発的な又は制御
されない表面酸化、即ち自然燃焼反応を防止するための
改良方法を提供することにある。
されない表面酸化、即ち自然燃焼反応を防止するための
改良方法を提供することにある。
又、酸化ウランのO/U比を固定し且つ保存するためにウ
ランの熱力学的に不安定な酸化物を連続的に処理する方
法を提供することも本発明の１つの目的である。
ランの熱力学的に不安定な酸化物を連続的に処理する方
法を提供することも本発明の１つの目的である。
本発明の他の目的は、酸化に抵抗する保護性の水和物表
面でウランの粒子状酸化物の表面を不動態化するための
連続的な生産方法を提供することにある。
面でウランの粒子状酸化物の表面を不動態化するための
連続的な生産方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、露出された粒子状酸化ウラ
ンの表面領域への酸素の化学吸着を抑制する保護性の水
和物表面層をウランの粒子状酸化物上に形成するための
連続的な方法を提供することにある。
ンの表面領域への酸素の化学吸着を抑制する保護性の水
和物表面層をウランの粒子状酸化物上に形成するための
連続的な方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、空気その他の酸化性雰囲気内
で処理、貯蔵又は加工するときに酸化に抵抗して安定で
ある粒子形態のウラン酸化物を生産する改良手段を提供
することにある。
で処理、貯蔵又は加工するときに酸化に抵抗して安定で
ある粒子形態のウラン酸化物を生産する改良手段を提供
することにある。
本発明の連続的な方法のもう１つの他の目的は、粒子表
面、例えば表面積の大きい粒子の制御されない酸化に対
して持続的に抵抗するウランの不安定な粒子状酸化物を
提供することにある。
面、例えば表面積の大きい粒子の制御されない酸化に対
して持続的に抵抗するウランの不安定な粒子状酸化物を
提供することにある。
実施例 本発明は、ウランの不安定な酸化物を不動態化して、そ
の有益な属性を損なうことなく、後の加工、処理及び使
用のためにその酸化物の性質を高めるための有効で実用
的な手段、並びにその結果得られる不動態化された酸素
安定性のウラン酸化物を発見したことに基づくものであ
る。本発明の改良された生産方法は、ウランの不安定な
酸化物が通常有している酸素と反応する親和性を克服す
るために、連続的処理としてその酸化物に対して施され
る特定の順序の条件の組み合わせから成っている。特
に、本発明では、ウランの不安定酸化物を、限られた時
間にわたって特定の温度範囲に維持しながら、所定の雰
囲気に連続してさらし、こうして処理されたウランの酸
化物をほぼ室温、即ち周囲温度まで冷却することを含ん
でいる。
の有益な属性を損なうことなく、後の加工、処理及び使
用のためにその酸化物の性質を高めるための有効で実用
的な手段、並びにその結果得られる不動態化された酸素
安定性のウラン酸化物を発見したことに基づくものであ
る。本発明の改良された生産方法は、ウランの不安定な
酸化物が通常有している酸素と反応する親和性を克服す
るために、連続的処理としてその酸化物に対して施され
る特定の順序の条件の組み合わせから成っている。特
に、本発明では、ウランの不安定酸化物を、限られた時
間にわたって特定の温度範囲に維持しながら、所定の雰
囲気に連続してさらし、こうして処理されたウランの酸
化物をほぼ室温、即ち周囲温度まで冷却することを含ん
でいる。
本発明によって処理されるウランの酸化物としては、酸
素／ウランの比が約1.7/1から約2.25/1までの範囲にあ
る酸化度の低いウランの酸化物（低級酸化物）、例えば
二酸化ウラン（UO2）等が典型的であり、従って、これ
らは不安定で、空気やその他の酸化性雰囲気にさらされ
た際により高い酸化度の酸化物（高級酸化物）、例えば
U3O8、U3O7、U4O9等に酸化される傾向がある。本発明の
教示に従って不動態化される酸化ウランの一般的なもの
は、核燃料の製造の際に用いられる新たに製造された二
酸化ウランから成っており、酸素／ウラン比が約1.8/1
から約2.2/1までの通常望まれる低級酸化物含量を有し
ており、比較的変化の少ない露出粒子表面を有している
ものである。
素／ウランの比が約1.7/1から約2.25/1までの範囲にあ
る酸化度の低いウランの酸化物（低級酸化物）、例えば
二酸化ウラン（UO2）等が典型的であり、従って、これ
らは不安定で、空気やその他の酸化性雰囲気にさらされ
た際により高い酸化度の酸化物（高級酸化物）、例えば
U3O8、U3O7、U4O9等に酸化される傾向がある。本発明の
教示に従って不動態化される酸化ウランの一般的なもの
は、核燃料の製造の際に用いられる新たに製造された二
酸化ウランから成っており、酸素／ウラン比が約1.8/1
から約2.2/1までの通常望まれる低級酸化物含量を有し
ており、比較的変化の少ない露出粒子表面を有している
ものである。
核燃料の製造で用いられる酸化ウラン内に高級酸化物が
存在すると、焼結された酸化ウランペレットにセラミッ
ク欠陥、例えば不均一な結晶粒度、大きい開放気孔及び
密閉気孔、低い焼結密度、窪み、並びに高い高密度化が
発生する。従って、これらの問題の発生源としての酸素
を排除するために、又はウランの低級酸化物が有してい
る更に高度の酸素含量を有している高級酸化物に酸化さ
れるという固有の親和性を制御するために、いずれの手
段を採るか注意しなければならない。
存在すると、焼結された酸化ウランペレットにセラミッ
ク欠陥、例えば不均一な結晶粒度、大きい開放気孔及び
密閉気孔、低い焼結密度、窪み、並びに高い高密度化が
発生する。従って、これらの問題の発生源としての酸素
を排除するために、又はウランの低級酸化物が有してい
る更に高度の酸素含量を有している高級酸化物に酸化さ
れるという固有の親和性を制御するために、いずれの手
段を採るか注意しなければならない。
本発明では、少量の酸素を含有しており、残部がアルゴ
ン、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン等、及びこ
れらの混合物のような不活性又は非酸化性気体媒質から
成っている調節された雰囲気にウランの不安定な酸化物
を連続的にさらす。本発明のこの処理時の酸素含量は、
この雰囲気の容積の約0.3容量％〜約0.6容量％とすべき
である。本発明のほとんどの応用では、周囲の処理雰囲
気の酸素割合は約0.4容量％〜約0.5容量％であることが
好ましい。
ン、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン等、及びこ
れらの混合物のような不活性又は非酸化性気体媒質から
成っている調節された雰囲気にウランの不安定な酸化物
を連続的にさらす。本発明のこの処理時の酸素含量は、
この雰囲気の容積の約0.3容量％〜約0.6容量％とすべき
である。本発明のほとんどの応用では、周囲の処理雰囲
気の酸素割合は約0.4容量％〜約0.5容量％であることが
好ましい。
この適当な気体混合物の調節された雰囲気は処理の間
中、酸化ウランと接触させるために、好ましくは約１立
方フィート（0.028立方メートル）／分の気体混合物に
対して、約２キログラム重／時〜約４キログラム重／時
の粒子状酸化ウランの割合で連続的に供給される。毎時
３キログラムの粒子状ウラン酸化物に対して毎分１立方
フィート（0.028立方メートル）のガスの割合で供給す
ることが好ましい。
中、酸化ウランと接触させるために、好ましくは約１立
方フィート（0.028立方メートル）／分の気体混合物に
対して、約２キログラム重／時〜約４キログラム重／時
の粒子状酸化ウランの割合で連続的に供給される。毎時
３キログラムの粒子状ウラン酸化物に対して毎分１立方
フィート（0.028立方メートル）のガスの割合で供給す
ることが好ましい。
又、本発明では、所与の酸素含量を有している調節され
た雰囲気にさらされる不安定なウラン酸化物を、約40℃
〜約250℃の範囲の温度に保ちながらそのような雰囲気
内に維持する。この処理に適用される温度条件は、約50
℃〜約200℃の範囲であることが好ましい。
た雰囲気にさらされる不安定なウラン酸化物を、約40℃
〜約250℃の範囲の温度に保ちながらそのような雰囲気
内に維持する。この処理に適用される温度条件は、約50
℃〜約200℃の範囲であることが好ましい。
このプロセスに適した温度条件は、発熱性の酸化反応で
発生した熱エネルギを、調節された雰囲気を供給する気
体流によって除去することで維持することが最も便利で
ある。酸化ウランと接触しながらこの系を通過する実質
的に連続な酸素含有ガス混合物流は、不必要な熱を運び
去り酸化反応を支配する。従って、酸化の速度とガスの
対流による熱の除去速度とのバランスをとることが好ま
しい。
発生した熱エネルギを、調節された雰囲気を供給する気
体流によって除去することで維持することが最も便利で
ある。酸化ウランと接触しながらこの系を通過する実質
的に連続な酸素含有ガス混合物流は、不必要な熱を運び
去り酸化反応を支配する。従って、酸化の速度とガスの
対流による熱の除去速度とのバランスをとることが好ま
しい。
ウランの酸化物を特定の雰囲気及び温度で処理する長さ
は、少なくとも約12分から約120分までの時間である。
この処理は、約30分から約60分までの比較的短い、従っ
て、経済的な時間にわたって実施することが好ましい。
もちろん、これはガス処理装置の能力及び処理を受ける
酸化ウラン材料の容積に大きく左右される。
は、少なくとも約12分から約120分までの時間である。
この処理は、約30分から約60分までの比較的短い、従っ
て、経済的な時間にわたって実施することが好ましい。
もちろん、これはガス処理装置の能力及び処理を受ける
酸化ウラン材料の容積に大きく左右される。
更に、本発明によると、規定量の酸素と混合された不活
性ガスの調節された雰囲気は、密閉された回転型反応容
器の長さ全体にわたって酸化ウラン粒子が連続流として
通過している間に、ウランの粒子状酸化物と向流の連続
法として適用される。細長い容器全体にわたって起こる
この酸素含有ガス雰囲気の連続流と酸化ウラン粒子の連
続流との向流接触によって、一様な反応と、酸化反応を
終わらせることになる酸化ウラン粒子からの熱の除去と
に有効で均一なガスと粒子との混合が達成される。この
向流のガス流による熱の除去は、反応容器ユニットに入
る粒子の顕熱と、制御された酸化反応で発生する熱との
両者を除くと共に、反応ユニットから排出されるときの
粒子の温度をほぼ室温まで、即ち少なくとも約25℃まで
下げるようにする。
性ガスの調節された雰囲気は、密閉された回転型反応容
器の長さ全体にわたって酸化ウラン粒子が連続流として
通過している間に、ウランの粒子状酸化物と向流の連続
法として適用される。細長い容器全体にわたって起こる
この酸素含有ガス雰囲気の連続流と酸化ウラン粒子の連
続流との向流接触によって、一様な反応と、酸化反応を
終わらせることになる酸化ウラン粒子からの熱の除去と
に有効で均一なガスと粒子との混合が達成される。この
向流のガス流による熱の除去は、反応容器ユニットに入
る粒子の顕熱と、制御された酸化反応で発生する熱との
両者を除くと共に、反応ユニットから排出されるときの
粒子の温度をほぼ室温まで、即ち少なくとも約25℃まで
下げるようにする。
ここで図面を参照する。ウランの粒子状酸化物を不動態
化するための本発明の改良法は、図示した円筒形ユニッ
ト10のような回転型ガス／粒子接触反応容器で実施され
る。不動態化ユニット10は細長い回転可能な反応容器12
を含んでおり、反応容器12は、この容器12を通って一方
の方向に動く粒子の連続流と、この容器12を通って反対
の方向に動く連続ガス流との間の十分な混合接触が達成
されるように構築されている。
化するための本発明の改良法は、図示した円筒形ユニッ
ト10のような回転型ガス／粒子接触反応容器で実施され
る。不動態化ユニット10は細長い回転可能な反応容器12
を含んでおり、反応容器12は、この容器12を通って一方
の方向に動く粒子の連続流と、この容器12を通って反対
の方向に動く連続ガス流との間の十分な混合接触が達成
されるように構築されている。
不動態化ユニット10は、ウランの粒子状酸化物をプロセ
ス焼器等のような供給源から反応容器12内へ連続的に
供給するための、デアロックバルブ（複数のこともあ
る）を備えた供給口導管14と、粒子状材料を回転可能な
容器12の長さ全体にわたって軸方向に連続して通過させ
るための、同様にエアロックバルブ（複数のこともあ
る）を備えた排出口導管16とを含んでいる。スクリュー
フィーダ18は、ウランの粒子状酸化物の連続流を容器12
に供給する際の助けとなる。
ス焼器等のような供給源から反応容器12内へ連続的に
供給するための、デアロックバルブ（複数のこともあ
る）を備えた供給口導管14と、粒子状材料を回転可能な
容器12の長さ全体にわたって軸方向に連続して通過させ
るための、同様にエアロックバルブ（複数のこともあ
る）を備えた排出口導管16とを含んでいる。スクリュー
フィーダ18は、ウランの粒子状酸化物の連続流を容器12
に供給する際の助けとなる。
回転可能な反応容器12内の雰囲気を提供する酸化性冷却
用ガスの向流連続流は、そのガスを粒子排出口16の近く
に導入するための、エアロックバルブ（複数でもよい）
を有しているガス供給口導管20を介して容器12内に入れ
られる。粒子の入口14の近くにあり、エアロックバルブ
（複数でもよい）を有しているガス排気用導管24と連通
しているガス収集プレナム22によって、反応容器内雰囲
気は廃ガスフィルタ・ユニット26内に排出され、次いで
適当に廃棄される。
用ガスの向流連続流は、そのガスを粒子排出口16の近く
に導入するための、エアロックバルブ（複数でもよい）
を有しているガス供給口導管20を介して容器12内に入れ
られる。粒子の入口14の近くにあり、エアロックバルブ
（複数でもよい）を有しているガス排気用導管24と連通
しているガス収集プレナム22によって、反応容器内雰囲
気は廃ガスフィルタ・ユニット26内に排出され、次いで
適当に廃棄される。
回転型反応容器12の長さ全体を通って連続的に通過する
ウランの粒子状酸化物の滞留時間は、不動態化反応容器
の回転数、直径、長さ及び傾きの関数である。
ウランの粒子状酸化物の滞留時間は、不動態化反応容器
の回転数、直径、長さ及び傾きの関数である。
ウランの粒子状酸化物の連続法とは反対の方向で反応容
器12を連続的に通過する冷却ガス雰囲気は、規定量の酸
素を含有している窒素から成っていることが好ましい。
このガスは、ウランの粒子状酸化物の反応を冷却、終了
させるために比較的低い温度で反応容器に導入される。
このガスを回転型反応器12に導入するときの好ましい温
度は、約18℃〜25℃の範囲である。
器12を連続的に通過する冷却ガス雰囲気は、規定量の酸
素を含有している窒素から成っていることが好ましい。
このガスは、ウランの粒子状酸化物の反応を冷却、終了
させるために比較的低い温度で反応容器に導入される。
このガスを回転型反応器12に導入するときの好ましい温
度は、約18℃〜25℃の範囲である。
以上のように規定された雰囲気、温度及び時間の条件に
よって生じる本発明のメカニズムは、制御された表面酸
化反応から成っており、これにより、酸化ウラン粒子を
覆って、以後の酸素化学吸着を抑制する保護性の水和物
表面層又はコーティングを生成する。形成される水和物
の不動態化表面は、一水和物、即ち水酸化ウラニルUO2
（OH）2、又は二水和物、即ち水酸化ウラニル水和物UO2
（OH）2・H2Oから成っており、通常はこれら一水和物と
二水和物との両者の組み合わせから成っている。更に、
酸化ウラン粒子と保護水和物表面層又はコーティングと
の間に第２の物体、即ち中間層が形成されている徴候が
認められる。これは、U4O9又はUO2+xから成っているも
のと思われる。
よって生じる本発明のメカニズムは、制御された表面酸
化反応から成っており、これにより、酸化ウラン粒子を
覆って、以後の酸素化学吸着を抑制する保護性の水和物
表面層又はコーティングを生成する。形成される水和物
の不動態化表面は、一水和物、即ち水酸化ウラニルUO2
（OH）2、又は二水和物、即ち水酸化ウラニル水和物UO2
（OH）2・H2Oから成っており、通常はこれら一水和物と
二水和物との両者の組み合わせから成っている。更に、
酸化ウラン粒子と保護水和物表面層又はコーティングと
の間に第２の物体、即ち中間層が形成されている徴候が
認められる。これは、U4O9又はUO2+xから成っているも
のと思われる。
形成される不動態化水和物、即ち一水和物又は二水和物
の割合は一般的には、酸化ウラン粒子の表面の温度によ
って制御される。表面温度が約100℃よりも高いと、制
御された酸化反応で主として一水和物が形成される。約
100℃以下では、表面の制御された酸化反応によって主
として二水和物が形成される。形成される一水和物の割
合は、表面反応の温度が上昇するにつれて増大する。
の割合は一般的には、酸化ウラン粒子の表面の温度によ
って制御される。表面温度が約100℃よりも高いと、制
御された酸化反応で主として一水和物が形成される。約
100℃以下では、表面の制御された酸化反応によって主
として二水和物が形成される。形成される一水和物の割
合は、表面反応の温度が上昇するにつれて増大する。
この２種の水和物化合物、即ち一水和物と二水和物と
は、次に示すように異なった性質を示す。
は、次に示すように異なった性質を示す。
本発明による制御された表面酸化で生成する水和物層又
はコーティングは、厚さが３オングストローム〜約10オ
ングストロームである。
はコーティングは、厚さが３オングストローム〜約10オ
ングストロームである。
酸化ウラン粒子を覆う不動態水和物層の形成を完了した
ら、処理材料は速やかに室温まで冷却すべきである。少
なくとも約25℃まで急冷に冷却すると、新たに形成され
た水和物の結晶化プロセスが完了し、はずみのついた速
い持続性の酸化反応が防止される。
ら、処理材料は速やかに室温まで冷却すべきである。少
なくとも約25℃まで急冷に冷却すると、新たに形成され
た水和物の結晶化プロセスが完了し、はずみのついた速
い持続性の酸化反応が防止される。
本発明で規定された反応条件による不動態水和物粒子表
面部分の形成は、反応熱と共に示す次の反応式によって
要約される。
面部分の形成は、反応熱と共に示す次の反応式によって
要約される。
二水和物又は一水和物反応 UO2＋1/202＋（ｙ＋１）H2O →UO2（OH）2・yH2O ΔＨr＝−50.5kcal/g.mol U4O9の反応 UO2＋1/802→UO2.25 ΔＨr＝−10.9kcal/g.mol 4UO2＋1/202→U4O9 本発明のプロセス設計によると、顕熱及び反応熱が、水
和反応を制御し終了させるための向流ガス流によってウ
ランの粒子状酸化物から伝達されて消散する。次の式
は、温度低下反応条件を表す。
和反応を制御し終了させるための向流ガス流によってウ
ランの粒子状酸化物から伝達されて消散する。次の式
は、温度低下反応条件を表す。
（ガスへの熱伝達）＝（水和反応熱） ＋（U4O9反応熱） ＋（供給粉末の顕熱） 数学的には、 FCp（Tgout-Tgin） ＝｛ΔＨr（水和物）｝×（水和物生成速度） ＋（ΔＨr）×（U4O9生成速度） ＋WpCp（Tpin-Tpout） と表される。
ここで、Ｆはガス流量、Wpは粉末供給速度、Tg及びTpは
それぞれガス及び粉末の温度、Hrは反応熱、Cpは比熱で
ある。
それぞれガス及び粉末の温度、Hrは反応熱、Cpは比熱で
ある。
不動態化反応器に供給する向流供給ガスの酸素濃度は、
排出される粉末の最終O/U比の関数である。これは次式
で与えられる。
排出される粉末の最終O/U比の関数である。これは次式
で与えられる。
FC＝Wp（O/Uf−2.000） ここで、Ｃはガス流中の酸素分率、O/Ufは排出される粉
末のO/U比である。
末のO/U比である。
導入ガスの酸素濃度は、0.3％〜0.6％の範囲である。
本発明によって向上されたプロセス条件及び効果の例
は、以下の評価によって立証される。
は、以下の評価によって立証される。
本発明の改良された不動態化プロセスの数学モデルを用
いて、生成物の特性に及ぼす操作パラメータの影響を例
証する。上に挙げた式は系内で起こる酸化反応と熱伝達
の効果とを表している。ある与えられた組の入力パラメ
ータに基づいて、以下の生成物特性が確認される。
いて、生成物の特性に及ぼす操作パラメータの影響を例
証する。上に挙げた式は系内で起こる酸化反応と熱伝達
の効果とを表している。ある与えられた組の入力パラメ
ータに基づいて、以下の生成物特性が確認される。
入力パラメータ 1.最終O/U比＝2.040 2.ガス流量＝20ft3／分 3.粉末流量＝60kg/時 4.表面積＝3.5m2/g 5.嵩密度＝2g/cm3 このモデルにより、UO2粉末の連続流に対する不動態化
プロセスのパラメータによる検討が可能である。これら
の結果を表１にまとめて示す。
プロセスのパラメータによる検討が可能である。これら
の結果を表１にまとめて示す。
第１図は、本発明の方法の実施のためのプロセス手段の
線図である。 符号の説明 10……不動態化ユニット、12……回転型反応容器、14…
…供給口導管、16……排出口導管、18……スクリューフ
ィーダ、20……ガス供給口導管、22……ガス収集用プレ
ナム、24……ガス排気用導管、26……廃ガスフィルタ・
ユニット。
線図である。 符号の説明 10……不動態化ユニット、12……回転型反応容器、14…
…供給口導管、16……排出口導管、18……スクリューフ
ィーダ、20……ガス供給口導管、22……ガス収集用プレ
ナム、24……ガス排気用導管、26……廃ガスフィルタ・
ユニット。
フロントページの続き (72)発明者 ジョン・リー・ハーモン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウィルミングトン、ポンド・ドライブ、 5406番
Claims (20)
- 【請求項１】粒子表面への酸素の化学吸着を抑制するよ
うに保護性の水和物表面層をウランの粒子状酸化物の表
面部に形成することにより該ウランの粒子状酸化物の表
面部を不動態化する方法であって、 不活性ガス雰囲気と、該不活性ガス雰囲気の0.3容量％
〜0.6容量％の割合の酸素とを含んでいる冷却ガスの連
続向流と混合接触して移動する粒子状ウラン酸化物の連
続流を回転型反応容器の長さ全体にわたって通す工程を
備えたウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方
法。 - 【請求項２】前記ウランの粒子状酸化物は、少なくとも
25℃の温度まで冷却される請求項１に記載の不動態化す
る方法。 - 【請求項３】前記冷却ガスは、窒素と混合した酸素を含
んでいる請求項１に記載の不動態化する方法。 - 【請求項４】冷却ガス流に対する粒子状ウラン酸化物流
の比は、毎分0.028立方メートルの冷却ガスに対して毎
時2kg〜4kgのウラン酸化物である請求項１に記載の不動
態化する方法。 - 【請求項５】ウラン酸化物粒子表面への酸素の化学吸着
を抑制するように保護性の水和物表面層をウランの粒子
状酸化物の表面部に形成することにより該ウランの粒子
状酸化物の表面部を不動態化する方法であって、 不活性ガスと、当該冷却ガスの0.3容量％〜0.6容量％の
割合の酸素とを含んでいる冷却ガスの連続向流と混合接
触して移動する熱い粒子状ウラン酸化物の連続流を回転
型反応容器の長さ全体にわたって通すことにより、前記
熱い粒子状ウラン酸化物を少なくとも25℃に冷却する工
程を備えたウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化す
る方法。 - 【請求項６】前記冷却ガスは、窒素と混合した酸素を含
んでいる請求項５に記載の不動態化する方法。 - 【請求項７】冷却ガス流に対する粒子状ウラン酸化物流
の比は、毎分0.028立方メートルの冷却ガスに対して毎
時3kgのウラン酸化物である請求項５に記載の不動態化
する方法。 - 【請求項８】前記ウランの粒子状酸化物の表面に形成さ
れる保護性の水和物層は、主として二水和物である請求
項５に記載の不動態化する方法。 - 【請求項９】前記ウランの粒子状酸化物の表面に形成さ
れる保護性の水和物層は、主として一水和物である請求
項５に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１０】ウラン酸化物粒子表面への酸素の化学吸
着を抑制するように保護性の水和物表面層をウランの粒
子状酸化物の表面部に形成することにより該ウランの粒
子状酸化物の表面部を不動態化する方法であって、 不活性ガスと、当該冷却ガスの0.3容量％〜0.6容量％の
割合の酸素とを含んでいる冷却ガスの連続向流と混合表
面接触して移動する熱い粒子状ウラン酸化物の連続流を
回転型反応容器の軸方向の長さ全体にわたって通すこと
により、前記ウランの粒子状酸化物の表面に保護性の水
和物層を形成すると共に前記熱い粒子状ウラン酸化物を
少なくとも25℃に冷却する工程を備えたウランの粒子状
酸化物の表面部を不動態化する方法。 - 【請求項１１】前記冷却ガスは、不活性ガスと、該冷却
ガスの0.4容量％〜0.5容量％の割合の酸素とを含んでい
る請求項10に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１２】前記冷却ガスは、窒素と混合した酸素を
含んでいる請求項10に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１３】冷却ガス流に対する粒子状ウラン酸化物
流の比は、毎分0.028立方メートルの冷却ガスに対して
毎時2kg〜4kgのウラン酸化物である請求項10に記載の不
動態化する方法。 - 【請求項１４】前記ウランの粒子状酸化物の表面に形成
される保護性の水和物層は、主として二水和物である請
求項10に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１５】前記ウランの粒子状酸化物の表面に形成
される保護性の水和物層は、主として一水和物である請
求項10に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１６】ウラン酸化物粒子表面への酸素の化学吸
着を抑制するように保護性の水和物表面層をウランの粒
子状酸化物の表面部に形成することにより該ウランの粒
子状酸化物の表面部を不動態化する方法であって、 40〜60℃の温度で導入され、冷却ガス（15℃〜25℃の温
度で導入され、不活性ガスと、当該冷却ガスの0.3容量
％〜0.6容量％の割合の酸素とを含んでいる）の連続向
流と混合表面接触して移動する熱い粒子状ウラン酸化物
の連続流を回転型反応容器の軸方向の長さ全体にわたっ
て通すことにより、前記ウランの粒子状酸化物の表面に
保護性の水和物層を形成すると共に前記熱い粒子状ウラ
ン酸化物を少なくとも25℃に冷却する工程を備えたウラ
ンの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方法。 - 【請求項１７】前記冷却ガスは、窒素と混合した酸素を
含んでいる請求項16に記載の不動態化する方法。 - 【請求項１８】ウラン酸化物粒子表面への酸素の化学吸
着を抑制するように保護性の水和物表面層をウランの粒
子状酸化物の表面部に形成することにより該ウランの粒
子状酸化物の表面部を不動態化する方法であって、 40℃〜60℃の温度で導入され、冷却ガス（15℃の〜25℃
の温度で細長い密閉式回転型反応容器に導入され、窒素
と、当該冷却ガスの0.3容量％〜0.6容量％の割合の酸素
とを含んでいる）の連続向流と混合表面接触して移動す
る熱い粒子状ウラン酸化物の連続流を前記回転型反応容
器の軸方向に通すことにより、前記ウランの粒子状酸化
物の表面に保護性の水和物層を形成すると共に前記熱い
粒子状ウラン酸化物を少なくとも25℃に冷却する工程を
備えたウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方
法。 - 【請求項１９】冷却ガス流に対する粒子状ウラン酸化物
の比は、毎分0.028立方メートルの冷却ガスに対して毎
時2kg〜4kgのウラン酸化物である請求項18に記載の不動
態化する方法。 - 【請求項２０】前記回転型反応容器内に導入される冷却
ガスの温度は、18℃〜25℃の範囲である請求項18に記載
の不動態化する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/387,187 US5069888A (en) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | Process for passivating uranium oxides to control oxidation |
| US387,187 | 1989-07-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397624A JPH0397624A (ja) | 1991-04-23 |
| JPH0780686B2 true JPH0780686B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=23528847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2201596A Expired - Fee Related JPH0780686B2 (ja) | 1989-07-31 | 1990-07-31 | ウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069888A (ja) |
| EP (1) | EP0411299B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0780686B2 (ja) |
| DE (1) | DE69017788D1 (ja) |
| ES (1) | ES2069628T3 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5514306A (en) * | 1993-02-01 | 1996-05-07 | General Electric Company | Process to reclaim UO2 scrap powder |
| US5434897A (en) * | 1994-03-21 | 1995-07-18 | General Electric Company | Hydride damage resistant fuel elements |
| US5897832A (en) * | 1996-04-30 | 1999-04-27 | Porter; Brooks S. | Cleaning method utilizing ozonated water and apparatus for producing ozonated water |
| KR100264739B1 (ko) * | 1997-09-01 | 2000-09-01 | 장인순 | 감손우라늄 폐기물 처리를 위한 공기조절식 산화장치 |
| US6228337B1 (en) * | 1998-12-02 | 2001-05-08 | Cameco Corporation | Method for reducing uranium trioxide |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA646474A (en) * | 1962-08-07 | Carteret Yvette | Method of inhibiting spontaneous oxidation of uranium dioxide powders | |
| LU38450A1 (ja) * | 1959-04-28 | |||
| US3923933A (en) * | 1968-10-29 | 1975-12-02 | Gen Electric | Process for preparing sintered uranium dioxide grains |
| US3761547A (en) * | 1970-07-17 | 1973-09-25 | Gen Electric | Process for controlling surface area of ceramic powders |
| US3872022A (en) * | 1970-08-10 | 1975-03-18 | Gen Electric | Sintering uranium oxide in the reaction products of hydrogen-carbon dioxide mixtures |
| US4052330A (en) * | 1975-03-20 | 1977-10-04 | Gen Electric | Sintering uranium oxide using a preheating step |
| FR2525208B1 (fr) * | 1982-04-19 | 1986-01-31 | Commissariat Energie Atomique | Procede de traitement d'une poudre d'oxyde metallique et utilisation de la poudre traitee pour la fabrication de pastilles de combustible nucleaire |
| DE3227868C2 (de) * | 1982-07-26 | 1984-07-26 | Alkem Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zum Behandeln von Plutoniumdioxid oder Plutonium-Uran-Mischdioxid |
| US4572810A (en) * | 1984-09-17 | 1986-02-25 | General Electric Company | Method for providing uranium hydroxide on UO2 particles prior to generation of fugitive binder for sintering |
| US4751098A (en) * | 1986-07-22 | 1988-06-14 | Westinghouse Electric Corp. | Reoxidation of partially oxidizable powders |
-
1989
- 1989-07-31 US US07/387,187 patent/US5069888A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-06-22 ES ES90111830T patent/ES2069628T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-22 DE DE69017788T patent/DE69017788D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-22 EP EP90111830A patent/EP0411299B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-31 JP JP2201596A patent/JPH0780686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69017788D1 (de) | 1995-04-20 |
| US5069888A (en) | 1991-12-03 |
| EP0411299A1 (en) | 1991-02-06 |
| JPH0397624A (ja) | 1991-04-23 |
| ES2069628T3 (es) | 1995-05-16 |
| EP0411299B1 (en) | 1995-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2708407B2 (ja) | 二酸化ウランの製造方法 | |
| US4687601A (en) | Process for the preparation of pulverulent metallic oxides from metallic nitrates | |
| US6110437A (en) | Method for preparing a mixture of powdered metal oxides from nitrates thereof in the nuclear industry | |
| US3953556A (en) | Method of preparing uranium nitride or uranium carbonitride bodies | |
| JP2011026191A (ja) | 工程間に介在させた強制密閉弁手段を利用するｕｏ２の２工程乾式製法 | |
| JPH0313172B2 (ja) | ||
| JPH0780686B2 (ja) | ウランの粒子状酸化物の表面部を不動態化する方法 | |
| Lerch et al. | Nuclear fuel conversion and fabrication chemistry | |
| US5514306A (en) | Process to reclaim UO2 scrap powder | |
| JPH033610B2 (ja) | ||
| US5066429A (en) | Method for passivating uranium oxides to control oxidation, and the oxidation resisting uranium product thereof | |
| US3578419A (en) | Scrap nuclear fuel material recovery process | |
| JPH0314781B2 (ja) | ||
| EP0355438B1 (en) | Method for passivating uranium oxides to control oxidation, and the oxidation resisting uranium product thereof | |
| JPS62297215A (ja) | Ｕｏ↓２ペレツトの結晶粒径をコントロ−ルする方法 | |
| JPS6018959B2 (ja) | ウラン組成物の脱弗素還元法 | |
| JP2671265B2 (ja) | ウランおよび／またはプルトニウムの窒化物の製造方法 | |
| Wydeven | Thermal decomposition of gadolinium-doped silver carbonate | |
| EP0084129B1 (en) | Method for treating nuclear fuel scrap | |
| Ching-Tsven | Dry-ADU process for UO2 production | |
| KR910008356B1 (ko) | 핵연료 스크랩의 처리방법 | |
| Morrow et al. | Hydrogen reduction of low-surface area uranium trioxide | |
| Larson et al. | Process to reclaim UO 2 scrap powder | |
| JPS61291419A (ja) | 六フツ化ウランを二酸化ウランに変換する方法 | |
| Hase et al. | SINTERABILITY OF SUB-MICRON-SIC PREPARED FROM SILICONIZATION OF CARBON BLACK |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |