JPH0812263B2 - 二酸化ウラン粉末の製造方法 - Google Patents
二酸化ウラン粉末の製造方法Info
- Publication number
- JPH0812263B2 JPH0812263B2 JP2037734A JP3773490A JPH0812263B2 JP H0812263 B2 JPH0812263 B2 JP H0812263B2 JP 2037734 A JP2037734 A JP 2037734A JP 3773490 A JP3773490 A JP 3773490A JP H0812263 B2 JPH0812263 B2 JP H0812263B2
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- Japan
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- powder
- molar ratio
- adu
- aqueous solution
- uranium dioxide
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- 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
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- 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、塩化ウラニル溶液を原料として、流動性に
優れた二酸化ウラン粉末を得るための製造方法に関す
る。
優れた二酸化ウラン粉末を得るための製造方法に関す
る。
「従来の技術と解決すべき課題」 従来、核燃料原料となる二酸化ウラン粉末の製造方法
としては、ADU法が最も良く知られている。この方法で
は、ウラン濃縮製品である六フッ化ウランをフッ化ウラ
ニル溶液または硝酸ウラニル溶液に変換した後、アンモ
ニアと反応させてADU沈澱を生成させ、このADUを濾過お
よび乾燥した後、焙焼および還元してUO2に変換する。
としては、ADU法が最も良く知られている。この方法で
は、ウラン濃縮製品である六フッ化ウランをフッ化ウラ
ニル溶液または硝酸ウラニル溶液に変換した後、アンモ
ニアと反応させてADU沈澱を生成させ、このADUを濾過お
よび乾燥した後、焙焼および還元してUO2に変換する。
このADU法においては、微粒子状のADU粉末を経由する
点が大きな利点であり、製品のUO2粉末はその性状を受
け継いで比表面積が大きい、すなわち活性な微粉末にな
る。このように活性なUO2粉末を原料として核燃料ペレ
ットを製造すると、比較的低温での焼結が可能となり、
製造コスト軽減が図れるばかりでなく、結晶粒径や気孔
分布等の結晶組織のコントロールが容易になり、ペレッ
トの性能向上を図ることができる。しかしその一方、こ
のUO2微粉末は流動性が比較的悪く、取り扱い上の問題
が多い欠点を有していた。
点が大きな利点であり、製品のUO2粉末はその性状を受
け継いで比表面積が大きい、すなわち活性な微粉末にな
る。このように活性なUO2粉末を原料として核燃料ペレ
ットを製造すると、比較的低温での焼結が可能となり、
製造コスト軽減が図れるばかりでなく、結晶粒径や気孔
分布等の結晶組織のコントロールが容易になり、ペレッ
トの性能向上を図ることができる。しかしその一方、こ
のUO2微粉末は流動性が比較的悪く、取り扱い上の問題
が多い欠点を有していた。
ところで近年、ウラン濃縮に関する技術革新の試みの
中で、化学交換法を利用した濃縮方法が注目を集めてい
る。この方法は、４価ウラン（U4+）と６価ウラン（UO2
2+）の同位体平衡において、６価側にU235が、４価側に
U238がそれぞれ濃縮される性質を利用したもので、さら
にイオン交換法によるU4+とUO2 2+の分離を組み合わせる
ことにより、ウラン濃縮を行なう。
中で、化学交換法を利用した濃縮方法が注目を集めてい
る。この方法は、４価ウラン（U4+）と６価ウラン（UO2
2+）の同位体平衡において、６価側にU235が、４価側に
U238がそれぞれ濃縮される性質を利用したもので、さら
にイオン交換法によるU4+とUO2 2+の分離を組み合わせる
ことにより、ウラン濃縮を行なう。
この化学交換法で得られる濃縮製品は、一般にUO2Cl2
溶液であるが、従来、UO2Cl2溶液から核燃料原料である
UO2粉末を得る方法は殆ど検討されておらず、工業的な
製法は未確立である。なお、UO2Cl2溶液においても、前
述のADU法からの類推としてアンモニアとの反応でADUを
生成させ、さらにUO2に変換する方法が考えられる。し
かし、この方法で得られるUO2粉末は、前記ADU法の場合
と同様に流動性に乏しいことが予想され、取り扱い上の
問題があるために改良が望まれる。
溶液であるが、従来、UO2Cl2溶液から核燃料原料である
UO2粉末を得る方法は殆ど検討されておらず、工業的な
製法は未確立である。なお、UO2Cl2溶液においても、前
述のADU法からの類推としてアンモニアとの反応でADUを
生成させ、さらにUO2に変換する方法が考えられる。し
かし、この方法で得られるUO2粉末は、前記ADU法の場合
と同様に流動性に乏しいことが予想され、取り扱い上の
問題があるために改良が望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、UO2Cl2溶
液を原料とし、比表面積が核燃料の原料として必要な大
きさを有し、かつ流動性に優れるUO2粉末を製造する方
法の提供を課題とする。
液を原料とし、比表面積が核燃料の原料として必要な大
きさを有し、かつ流動性に優れるUO2粉末を製造する方
法の提供を課題とする。
「課題を解決するための手段」 以下、本発明に係わる二酸化ウラン粉末の製造方法を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
この方法では、原料としてUO2Cl2を含有する水溶液を
使用する。原料溶液中のUO2Cl2濃度は50〜600gU/であ
ることが望ましく、50gU/未満では貯槽、反応槽が非
常に大きくなり、また、廃液発生量が膨大となるので工
業的に成立せず、600gU/より大では核燃料原料として
必要な比表面積を有する粉末を得ることができないとい
う問題が生じる。なお、原料溶液には予め塩酸が含まれ
ていてもよい。
使用する。原料溶液中のUO2Cl2濃度は50〜600gU/であ
ることが望ましく、50gU/未満では貯槽、反応槽が非
常に大きくなり、また、廃液発生量が膨大となるので工
業的に成立せず、600gU/より大では核燃料原料として
必要な比表面積を有する粉末を得ることができないとい
う問題が生じる。なお、原料溶液には予め塩酸が含まれ
ていてもよい。
この方法の第１段階では、上記UO2Cl2溶液に塩酸を添
加し、HCl/Uモル比を1.5〜2.5、望ましくは２に調節す
る。
加し、HCl/Uモル比を1.5〜2.5、望ましくは２に調節す
る。
次いで、第２および第３段階として、この水溶液にア
ンモニアを２回に別けて添加する。
ンモニアを２回に別けて添加する。
第２段階では、アンモニア水の添加により溶液中のNH
3/Uモル比を1.5〜4.0、好ましくは２〜３とする。する
と、下記の２式のうち（１）式が主反応、（２）式が副
反応として進行し、大部分が（NH4）2UO2Cl4、一部がAD
Uであるような沈澱が生成する。
3/Uモル比を1.5〜4.0、好ましくは２〜３とする。する
と、下記の２式のうち（１）式が主反応、（２）式が副
反応として進行し、大部分が（NH4）2UO2Cl4、一部がAD
Uであるような沈澱が生成する。
UO2CI2＋2HCI＋2NH4OH→（NH4）2UO2CI4＋2H2O （１） UO2CI2＋3NH4OH→（NH4）2U2O7＋2NH4Cl＋3/2H2O（２） （１）式で生成する（NH4）2UO2Cl4は結晶性の粒状物
質であるため、（NH4）2UO2Cl4の含有量が多いほど前記
沈澱の濾過性および沈降性が向上する。
質であるため、（NH4）2UO2Cl4の含有量が多いほど前記
沈澱の濾過性および沈降性が向上する。
なお、第１段階においてHCl/Uモル比が1.5より小さい
と、（２）式の反応が進行する割合が増し、微粒子状AD
Uの生成量が増大するため、沈澱の濾過性および沈降性
が悪化して好ましくない。一方、HCl/Uモル比が2.5より
大きいと、第２段階で塩酸を中和するためのアンモニア
の使用量が増すので好ましくない。この観点から特にHC
l/Uモル比は２とすることが最適である。
と、（２）式の反応が進行する割合が増し、微粒子状AD
Uの生成量が増大するため、沈澱の濾過性および沈降性
が悪化して好ましくない。一方、HCl/Uモル比が2.5より
大きいと、第２段階で塩酸を中和するためのアンモニア
の使用量が増すので好ましくない。この観点から特にHC
l/Uモル比は２とすることが最適である。
第２段階においてNH3/Uモル比が1.5より小さいと、
（１）式および（２）式のいずれの沈澱反応も生じにく
くなる。また、NH3/Uモル比が4.0より大きいと、（１）
式よりも（２）式の反応が主となり、沈澱中に濾過性お
よび沈降性の悪い微粒子状ADUが顕著に多くなり好まし
くない。この観点から、第２段階でのNH3/Uモル比は２
〜３とすることがさらに望ましい。
（１）式および（２）式のいずれの沈澱反応も生じにく
くなる。また、NH3/Uモル比が4.0より大きいと、（１）
式よりも（２）式の反応が主となり、沈澱中に濾過性お
よび沈降性の悪い微粒子状ADUが顕著に多くなり好まし
くない。この観点から、第２段階でのNH3/Uモル比は２
〜３とすることがさらに望ましい。
第２段階における沈降が完了したら、次に第３段階と
して、沈澱の生じた水溶液にアンモニアをさらに添加
し、pHを10以上とする。すると次式（３）に示す反応に
より、第２段階で生成した沈澱中の（NH4）2UO2Cl4がAD
Uに変換される。
して、沈澱の生じた水溶液にアンモニアをさらに添加
し、pHを10以上とする。すると次式（３）に示す反応に
より、第２段階で生成した沈澱中の（NH4）2UO2Cl4がAD
Uに変換される。
(NH4)2UO2CI4＋3NH4OH→(NH4)2U2O7＋2NH4Cl＋3/2H2O
（３） ここで生成するADUは、もとの（NH4）2UO2Cl4粒子の
性状を受け継ぎ、粒径が大きい濾過性および沈降性に優
れた沈降になる。そして、このような沈澱からは流動性
の良いUO2粉末を得ることができる。
（３） ここで生成するADUは、もとの（NH4）2UO2Cl4粒子の
性状を受け継ぎ、粒径が大きい濾過性および沈降性に優
れた沈降になる。そして、このような沈澱からは流動性
の良いUO2粉末を得ることができる。
なお、第３段階では、pHが10未満では（NH4）2UO2Cl4
が十分にADUに変換されず、このような沈澱からは比表
面積が2m2/g以上の、核燃料原料に要求される活性なUO2
粉末を得ることができない。さらに、濾液中に残留する
ウランが多くなり、Ｕ収率が悪化する問題も生じる。
が十分にADUに変換されず、このような沈澱からは比表
面積が2m2/g以上の、核燃料原料に要求される活性なUO2
粉末を得ることができない。さらに、濾液中に残留する
ウランが多くなり、Ｕ収率が悪化する問題も生じる。
次に第４段階として、生成したADU沈澱を濾過および
乾燥したうえ、さらに第５段階としてこのADU粉末を焙
焼・還元し、流動性に優れた高活性のUO2粉末を得る。
これら第４および第５段階の条件は従来法と全く同様で
あるから、ここでは説明を省く。
乾燥したうえ、さらに第５段階としてこのADU粉末を焙
焼・還元し、流動性に優れた高活性のUO2粉末を得る。
これら第４および第５段階の条件は従来法と全く同様で
あるから、ここでは説明を省く。
「実施例」 次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。
UO2Cl2の200gU/水溶液を準備し、これに塩酸を加え
てHCl/Uモル比を1.0〜3.0の５種に調節した（第１段
階）。
てHCl/Uモル比を1.0〜3.0の５種に調節した（第１段
階）。
次いで、それぞれの水溶液にアンモニア水を添加して
攪拌し、NH3/Uモル比を1.0〜4.5の範囲で７種に調節し
た（第２段階）。
攪拌し、NH3/Uモル比を1.0〜4.5の範囲で７種に調節し
た（第２段階）。
沈降が完了した後、各溶液にさらにアンモニア水をpH
が９または10になるように添加して、生成した沈澱を十
分熟成させた（第３段階）。
が９または10になるように添加して、生成した沈澱を十
分熟成させた（第３段階）。
そして得られた各沈澱を濾過および乾燥した後、水素
気流中において650℃で焙焼・還元し、UO2粉末に変換し
た。
気流中において650℃で焙焼・還元し、UO2粉末に変換し
た。
第１ないし第３段階での各条件と、得られたUO2粉末
の比表面積および安息角を次頁の第１表に示す。なお、
比表面積の測定にはBET法を、また安息角の測定には注
入法を採用した。
の比表面積および安息角を次頁の第１表に示す。なお、
比表面積の測定にはBET法を、また安息角の測定には注
入法を採用した。
第１表から明らかなように、第１段階でHCl/Uモル比
が1.5〜2.5、第２段階のNH3/Uモル比が1.5〜4.0、かつ
第３段階でのpHが10であれば、UO2粉末の比表面積が2m2
/g以上と活性で、安息角が40゜未満と流動性が良好なUO
2粉末が得られた。
が1.5〜2.5、第２段階のNH3/Uモル比が1.5〜4.0、かつ
第３段階でのpHが10であれば、UO2粉末の比表面積が2m2
/g以上と活性で、安息角が40゜未満と流動性が良好なUO
2粉末が得られた。
一方、第２段階でのNH3/Uモル比が1.0（No.6）である
と第２段階で（NH4）2UO2Cl4の沈澱が生成せず、第３段
階で微細なADU沈澱が生成したために、得られたUO2粉末
は比表面積は大きく高活性であるが、安息角が大きく流
動性に乏しかった。
と第２段階で（NH4）2UO2Cl4の沈澱が生成せず、第３段
階で微細なADU沈澱が生成したために、得られたUO2粉末
は比表面積は大きく高活性であるが、安息角が大きく流
動性に乏しかった。
また、第２段階のNH3/Uモル比を4.5（No.12）とした
場合にも、No.6と同様に高活性であるが流動性に乏しい
UO2粉末しか得られなかった。
場合にも、No.6と同様に高活性であるが流動性に乏しい
UO2粉末しか得られなかった。
さらに、第３段階でpHが９（No.6）であると、流動性
は非常に良いが活性度の乏しい粉末しか得られなかっ
た。
は非常に良いが活性度の乏しい粉末しか得られなかっ
た。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる二酸化ウラン粉
末の製造方法によれば、塩化ウラニル溶液を原料とし
て、比表面積が大きく活性で、かつ流動性に優れた、核
燃料原料に好適な二酸化ウラン粉末を製造することが可
能である。
末の製造方法によれば、塩化ウラニル溶液を原料とし
て、比表面積が大きく活性で、かつ流動性に優れた、核
燃料原料に好適な二酸化ウラン粉末を製造することが可
能である。
Claims (1)
- 【請求項１】塩化ウラニル（UO2Cl2）を含む水溶液から
二酸化ウラン（UO2）粉末を製造する方法であって、 UO2Cl2濃度が50〜600gU/lである前記水溶液に塩酸を添
加してHCl/Uモル比を1.5〜2.5に調節する第１段階と、 この水溶液とアンモニアとをNH3/Uモル比が1.5〜4.0と
なる範囲で反応させ、塩化ウラニルアンモニウム（（NH
4）2UO2Cl4が主成分である沈澱を生成させる第２段階
と、 沈澱の生じた水溶液にアンモニアをさらに添加してpHを
10以上とし、前記沈澱を重ウラン酸アンモニウム（AD
U）に変換する第３段階と、 このADUを濾過および乾燥する第４段階と、 乾燥したADUを焙焼・還元してUO2粉末に変換する第５段
階とを具備することを特徴とする二酸化ウラン粉末の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2037734A JPH0812263B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2037734A JPH0812263B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03239993A JPH03239993A (ja) | 1991-10-25 |
| JPH0812263B2 true JPH0812263B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=12505717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2037734A Expired - Lifetime JPH0812263B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812263B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP2037734A patent/JPH0812263B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03239993A (ja) | 1991-10-25 |
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