JPH0915365A - Gd2O3添加UO2ペレットの製造方法 - Google Patents

Gd2O3添加UO2ペレットの製造方法

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JPH0915365A
JPH0915365A JP7167486A JP16748695A JPH0915365A JP H0915365 A JPH0915365 A JP H0915365A JP 7167486 A JP7167486 A JP 7167486A JP 16748695 A JP16748695 A JP 16748695A JP H0915365 A JPH0915365 A JP H0915365A
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Japan
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mixing
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JP7167486A
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Akira Komono
野 彰 薦
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 焼結密度を制御するパラメータとしてハンマ
ミル粉砕機の回転数を用いて生産性に優れたGd
添加UOペレットの製造法を提供する。 【解決手段】 Gdを添加したUOペレットの
製造方法において、まずUO粉末とGd粉末を
粉末の流動性を利用して予備的に混合する工程、次いで
この凝集粒子をハンマミル方式粉砕機を用いて混合する
工程を含むGd添加UOペレットの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Gd添加U
ペレットの製造方法に関し、特にUOペレットの
焼結密度を制御することが可能なペレットの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】酸化ガドリニウム(Gd)を添加
したUOペレットの従来からの一般的な製造法は、図
1(b)に示すように、UO粉末とGd粉末を
機械的に混合し、予備成形し、造粒、成形を経て焼結す
る工程からなる。UO粉末とGdを機械的に混
合する手段としては、V型容器と容器内部の撹拌翼が回
転することにより粉末を混合する、図3に示すV型混合
方式やボールの衝撃力により粉末を粉砕しながら混合す
る、図4に示すボールミル混合方式が一般的である。
【0003】従来、焼結されたGd添加UO
レットの焼結密度を制御するには、成形圧力および焼結
温度を制御パラメータとして使用している。しかし、成
形圧力と焼結温度の2つのパラメータのみでは粉末特性
や混合状態そのものに起因する焼結特性を変えることは
できず、そのため焼結密度の制御に一定の制約が課せら
れることになる。すなわち、焼結性が高い場合は、成形
圧力を低くするか、あるいは焼結温度を低くすることを
選択する。しかし、成形圧力を低くすると強度が落ち、
焼結温度を低くするとデンシフィケーション値(焼きし
まり量)に悪影響を及ぼすことになる。また、焼結性が
低い場合は、成形圧力および焼結温度を高くするが、こ
れに伴って機器の仕様上の限界点が問題となってくる。
従って、Gd添加UOペレットの製造におい
て、限られた範囲の成形圧力および焼結温度しか採用す
ることができなくなり、品質上の制限も受けることとな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Gd
を添加したUOペレットの焼結密度を制御するパラメ
ータとして、成形圧力および焼結温度以外のパラメータ
を用いることにより、焼結密度を制御することが可能な
ペレットの製造方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】Gdを添加したU
ペレットは、固溶体を形成し、GdのUO
への固溶状態の変化に伴ってその焼結密度も変わる。固
溶状態を変化させるファクターとしては、成形圧力
(成形体密度)、焼結温度、粉末(UOとGd
)の特性、UO粉末とGd粉末の混合状
態、が挙げられる。
【0006】本発明者らは、Gd添加UOペレ
ットの焼結密度を制御するためには、従来使用されてい
た成形圧力および焼結温度の制御ファクターだけで
なく、粉末(UOとGd)の特性およびU
粉末とGd粉末の混合状態を制御ファクター
として使用することに着目した。さらに、UO粉末と
Gd粉末を混合する方法として、従来使用されて
いるV型混合方式やボールミル混合方式に代えて、ハン
マミル方式を採用すれば焼結密度の制御が一層向上する
ことを見い出した。
【0007】本発明は、下記の事項をその要旨としてい
る。Gdを添加したUOペレットの製造方法に
おいて、まずUO粉末とGd粉末を粉末の流動
性を利用して予備的に混合する工程、および次いでこの
凝集粒子をハンマミル方式粉砕機を用いて混合する工程
を含み、これによってペレットの焼結密度を制御するこ
とを特徴とするGd添加UOペレットの製造方
法。
【0008】以下に、本発明を詳細に説明する。UO
粉末およびGd粉末は、一般的に凝集粒子を形成
している。その粒子の大きさは、UO粉末で10μm
〜1000μm、Gd粉末で1μm〜30μmと
不均一である。また、その混合割合は、通常Gd
粉末が1〜10重量%程度である。この両粉末を混合す
るに際し、一般に使用されているV型混合方式で混合す
ると、前述した凝集粒子の大きさの不均一および混合割
合の差により凝集粒子の破砕が充分に行われず、均一性
に劣る混合粉末しか得られない。また、ボールミル混合
方式を採用した場合では、凝集粒子の粉砕は可能である
が、破砕された粉末の粒子径と混合状態を細かく制御す
ることは難しい。
【0009】本発明は、UO粉末とGd粉末を
ハンマミル方式の粉砕機を用いて混合することを特徴と
している。ハンマミル方式の粉砕機を使用すると、ハン
マの回転数、粉末の供給量、スクリーンサイズを変化さ
せることにより、粉末の粒子径および混合状態を細かく
制御することができる。更に、これにより焼結密度を幅
広く所望の値に制御することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によりさら
に説明する。図1(a)に示す予備混合工程とハンマミ
ルを用いた混合工程を含む本発明法と図1(b)に示す
V型混合機を用いた混合工程を含む従来の製造法によ
り、それぞれGd7.5重量%添加したUO
結ペレットを製造した。本発明法のハンマミル混合方式
による混合工程においては、ハンマ回転数を5000r
pm、6000rpmおよび7000rpmの3段階に
変化させた。
【0011】これらの試料について成形圧力と焼結体密
度、成形体密度との関係を調査した。その結果を焼結特
性試験結果として、図5に示す。図5に示すように、本
発明法によれば、ハンマの回転数を5000rpm、6
000rpmおよび7000rpmと変えることにより
焼結体密度も規則的と変化している。このことから、ハ
ンマの回転数を変えることによりUO焼結ペレットの
焼結特性を細やかに自由に制御することができる。ま
た、ハンマミルで混合後の凝集粒子径はUO粉末が5
〜50μm、Gd粉末が1〜15μmであり、混
合前のUO粉末が10〜1000μm、Gd
末が1〜30μmであるのに比べると、混合性が向上し
たことが分る。
【0012】
【発明の効果】焼結密度を制御するために、従来は成形
圧力と焼結温度を制御ファクターとして用いていたが、
本発明によりハンマミル粉砕機の回転数を第3の制御フ
ァクターとして用いることにより、焼結密度の制御が確
実に行うことができると共に大きな余裕度が得られる。
さらにこれにより、Gd添加UOペレットの生
産性が向上し品質の改善も図られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】Gd添加UOペレットの製造工程図で
あって、(a)は本発明製造法の工程、(b)は従来の
製造法の工程を示す説明図である。
【図2】本発明製造法に採用するハンマミル混合方式の
説明図である。
【図3】従来の製造法に適用されていたV型混合方式の
説明図である。
【図4】従来の製造法に適用されていたボールミル混合
方式の説明図である。
【図5】本発明製造法に係る粉砕混合機のハンマ回転数
によって変化する焼結密度と成形密度を示す焼結性試験
結果のグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Gdを添加したUOペレットの製
    造方法において、まずUO粉末とGd粉末を粉
    末の流動性を利用して予備的に混合する工程、および次
    いでこの凝集粒子をハンマミル方式粉砕機を用いて混合
    する工程を含み、これによってペレットの焼結密度を制
    御することを特徴とする、Gd添加UOペレッ
    トの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793282B1 (ko) * 2006-12-28 2008-01-10 한국원자력연구원 가연성 흡수체가 고농도로 고용된 핵연료 고용체 분말의건식 제조 방법
JP2008286529A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Toshiba Corp 原子燃料サイクル施設の臨界管理方法、二酸化ウラン粉末の製造方法、原子炉燃料棒および燃料集合体
CN111243770A (zh) * 2020-01-13 2020-06-05 清华大学 一种制备单分散二氧化铀微球的方法

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