JPH0940426A - 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
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- JPH0940426A JPH0940426A JP19132995A JP19132995A JPH0940426A JP H0940426 A JPH0940426 A JP H0940426A JP 19132995 A JP19132995 A JP 19132995A JP 19132995 A JP19132995 A JP 19132995A JP H0940426 A JPH0940426 A JP H0940426A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性度がより高く、残留フッ素量がより少な
く、焼結特性に優れ、かつ結晶粒径の大きな核燃料ペレ
ットの製造に適したＵＯ2粉末を得る。 【解決手段】 ＵＯ2Ｆ2水溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子のいず
れかにアンモニアを作用させて得られる重ウラン酸アン
モニウム（ＡＤＵ）粉末を第１工程で乾燥雰囲気で焙焼
してＵ3Ｏ8粉末を生成させ、第２工程でこのＵ3Ｏ8粉末
を乾燥還元雰囲気又は加湿還元雰囲気で還元してＵＯ2
粉末を生成させ、第３工程でこのＵＯ2粉末を加湿還元
雰囲気で焙焼して残留不純物を除去する。このとき第１
工程、第２工程及び第３工程の各処理温度を工程順に高
くして第３工程の最高処理温度を７００℃以下にする。
く、焼結特性に優れ、かつ結晶粒径の大きな核燃料ペレ
ットの製造に適したＵＯ2粉末を得る。 【解決手段】 ＵＯ2Ｆ2水溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子のいず
れかにアンモニアを作用させて得られる重ウラン酸アン
モニウム（ＡＤＵ）粉末を第１工程で乾燥雰囲気で焙焼
してＵ3Ｏ8粉末を生成させ、第２工程でこのＵ3Ｏ8粉末
を乾燥還元雰囲気又は加湿還元雰囲気で還元してＵＯ2
粉末を生成させ、第３工程でこのＵＯ2粉末を加湿還元
雰囲気で焙焼して残留不純物を除去する。このとき第１
工程、第２工程及び第３工程の各処理温度を工程順に高
くして第３工程の最高処理温度を７００℃以下にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉燃料の製造
に適した二酸化ウラン（ＵＯ2）粉末を六フッ化ウラン
（ＵＦ6）の変換により製造する方法に関する。更に詳
しくは結晶粒径の大きな核燃料ペレットを製造するに適
した二酸化ウラン粉末の製造方法に関するものである。
に適した二酸化ウラン（ＵＯ2）粉末を六フッ化ウラン
（ＵＦ6）の変換により製造する方法に関する。更に詳
しくは結晶粒径の大きな核燃料ペレットを製造するに適
した二酸化ウラン粉末の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の製造方法として、湿式法
と乾式法が知られており、湿式法の中ではＡＤＵ（重ウ
ラン酸アンモニウム）法が最も多く用いられている。Ａ
ＤＵ法は、ＵＦ6ガスを気液反応で加水分解してウラニ
ルイオン含有液とし、この含有液にアンモニア水溶液を
添加して重ウラン酸アンモニウムを沈殿させ、これを濾
過し、乾燥し、焙焼・還元して二酸化ウラン粉末を得る
方法である。
と乾式法が知られており、湿式法の中ではＡＤＵ（重ウ
ラン酸アンモニウム）法が最も多く用いられている。Ａ
ＤＵ法は、ＵＦ6ガスを気液反応で加水分解してウラニ
ルイオン含有液とし、この含有液にアンモニア水溶液を
添加して重ウラン酸アンモニウムを沈殿させ、これを濾
過し、乾燥し、焙焼・還元して二酸化ウラン粉末を得る
方法である。
【０００３】一方、近年の原子力発電における技術革新
の試みのひとつとして、原子炉燃料をより長期間使用す
る、いわゆる高燃焼度化の計画が検討されている。この
高燃焼度化に伴って燃料からの核分裂生成ガス（ＦＰガ
ス）の放出が増大し、これによる燃料棒内の内圧上昇及
びペレット−被覆管ギャップの熱伝導度の低下が起こ
り、燃料の健全性が低下する可能性があるため、高燃焼
度化を実現するにはＦＰガスのペレット外への放出を低
減することが必要である。このＦＰガスの保持効果を高
めるためには、ペレットの結晶粒径を大きくするのが有
効であることが判っている。一般に、核燃料ペレットの
結晶粒径を大きくするためにはＵＯ2粉末の比表面積を
増大し、ＵＯ2粉末中の残留フッ素を低減させる必要が
ある。
の試みのひとつとして、原子炉燃料をより長期間使用す
る、いわゆる高燃焼度化の計画が検討されている。この
高燃焼度化に伴って燃料からの核分裂生成ガス（ＦＰガ
ス）の放出が増大し、これによる燃料棒内の内圧上昇及
びペレット−被覆管ギャップの熱伝導度の低下が起こ
り、燃料の健全性が低下する可能性があるため、高燃焼
度化を実現するにはＦＰガスのペレット外への放出を低
減することが必要である。このＦＰガスの保持効果を高
めるためには、ペレットの結晶粒径を大きくするのが有
効であることが判っている。一般に、核燃料ペレットの
結晶粒径を大きくするためにはＵＯ2粉末の比表面積を
増大し、ＵＯ2粉末中の残留フッ素を低減させる必要が
ある。
【０００４】従来、こうした観点からＵＯ2粉末中の残
留フッ素量を低減させ、かつＵＯ2粉末の比表面積を増
大してその活性度を高めることを主目的とした「六フッ
化ウランを二酸化ウランに変換する方法」が提案されて
いる（特開平３−１３１７２）。この公報には流動層反
応装置を用いて製造されるＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水
溶液を作用させてＡＤＵを生成させ、このＡＤＵを乾
燥、脱水した後、水素ガス或いは水素ガスと水蒸気にて
ＵＯ2粉末に変換する第１の方法及び上記ＡＤＵを乾
燥、脱水した後、水蒸気にてＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8に
変換し、このＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8を水素ガス或いは
水素ガスと水蒸気にてＵＯ2粉末に変換する第２の方法
が示されている。
留フッ素量を低減させ、かつＵＯ2粉末の比表面積を増
大してその活性度を高めることを主目的とした「六フッ
化ウランを二酸化ウランに変換する方法」が提案されて
いる（特開平３−１３１７２）。この公報には流動層反
応装置を用いて製造されるＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水
溶液を作用させてＡＤＵを生成させ、このＡＤＵを乾
燥、脱水した後、水素ガス或いは水素ガスと水蒸気にて
ＵＯ2粉末に変換する第１の方法及び上記ＡＤＵを乾
燥、脱水した後、水蒸気にてＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8に
変換し、このＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8を水素ガス或いは
水素ガスと水蒸気にてＵＯ2粉末に変換する第２の方法
が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に示
される第１の方法では焙焼・還元温度を５００〜７００
℃に低く保つことにより、生成するＵＯ2粉末の比表面
積を増大してその活性度を高めることができるが、その
反面に残留フッ素量が増大するという不都合が生じる。
また上記公報に示される第２の方法で脱フッ素を十分に
行おうとするとＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8の生成工程を５
００℃以上の高温度で行うことが必要となり、最終的に
得られるＵＯ2粉末の比表面積が減少してその活性度を
十分に高められない不都合が生じる。本発明の目的は、
活性度がより高く、残留フッ素量がより少なく、焼結特
性に優れ、かつ結晶粒径の大きな核燃料ペレットの製造
に適したＵＯ2粉末を得る二酸化ウラン粉末の製造方法
を提供することにある。
される第１の方法では焙焼・還元温度を５００〜７００
℃に低く保つことにより、生成するＵＯ2粉末の比表面
積を増大してその活性度を高めることができるが、その
反面に残留フッ素量が増大するという不都合が生じる。
また上記公報に示される第２の方法で脱フッ素を十分に
行おうとするとＵＯ3及び／又はＵ3Ｏ8の生成工程を５
００℃以上の高温度で行うことが必要となり、最終的に
得られるＵＯ2粉末の比表面積が減少してその活性度を
十分に高められない不都合が生じる。本発明の目的は、
活性度がより高く、残留フッ素量がより少なく、焼結特
性に優れ、かつ結晶粒径の大きな核燃料ペレットの製造
に適したＵＯ2粉末を得る二酸化ウラン粉末の製造方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ＵＯ2Ｆ2水溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子のいずれかにアンモニ
アを作用させて得られる重ウラン酸アンモニウム（以
下、ＡＤＵという）粉末を焙焼・還元してＵＯ2粉末に
変換する二酸化ウラン粉末の製造方法の改良であって、
上記焙焼・還元が、ＡＤＵ粉末をＵ3Ｏ8粉末に焙焼する
第１工程と、このＵ3Ｏ8粉末をＵＯ2粉末に還元する第
２工程と、このＵＯ2粉末中の残留不純物を除去する第
３工程とを含み、第１工程、第２工程及び第３工程の各
処理温度が工程順に高くなり、第３工程の最高処理温度
が７００℃以下であって、第１工程の焙焼が乾燥雰囲気
で行われ、第２工程の還元が乾燥・還元雰囲気又は加湿
・還元雰囲気で行われ、第３工程の残留不純物の除去が
加湿・還元雰囲気で行われる方法である。上記第１工程
の焙焼を低温の乾燥雰囲気で行うと、ＡＤＵの分解速度
が速くなるため、活性度の高いＵ3Ｏ8粉末が中間生成物
として得られる。第２工程でこのＵ3Ｏ8粉末を第１工程
より高いが第３工程より低い温度で乾燥・還元雰囲気又
は加湿・還元雰囲気で還元すると、ＵＯ2粉末になる。
第３工程でこのＵＯ2粉末を第２工程より高いが７００
℃以下の温度で加湿・還元雰囲気で還元すると、加湿に
より脱フッ素が十分に行われ、残留不純物が除去され
る。また第３工程の最高処理温度が７００℃以下である
ことから、第１工程で高めた活性度の顕著な低下は見ら
れず、比較的高い活性度のＵＯ2粉末が得られる。この
ＵＯ2粉末は高い活性度を有し、十分に脱フッ素されて
いるため、結晶粒径の大きな核燃料ペレットの製造に適
する。
ＵＯ2Ｆ2水溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子のいずれかにアンモニ
アを作用させて得られる重ウラン酸アンモニウム（以
下、ＡＤＵという）粉末を焙焼・還元してＵＯ2粉末に
変換する二酸化ウラン粉末の製造方法の改良であって、
上記焙焼・還元が、ＡＤＵ粉末をＵ3Ｏ8粉末に焙焼する
第１工程と、このＵ3Ｏ8粉末をＵＯ2粉末に還元する第
２工程と、このＵＯ2粉末中の残留不純物を除去する第
３工程とを含み、第１工程、第２工程及び第３工程の各
処理温度が工程順に高くなり、第３工程の最高処理温度
が７００℃以下であって、第１工程の焙焼が乾燥雰囲気
で行われ、第２工程の還元が乾燥・還元雰囲気又は加湿
・還元雰囲気で行われ、第３工程の残留不純物の除去が
加湿・還元雰囲気で行われる方法である。上記第１工程
の焙焼を低温の乾燥雰囲気で行うと、ＡＤＵの分解速度
が速くなるため、活性度の高いＵ3Ｏ8粉末が中間生成物
として得られる。第２工程でこのＵ3Ｏ8粉末を第１工程
より高いが第３工程より低い温度で乾燥・還元雰囲気又
は加湿・還元雰囲気で還元すると、ＵＯ2粉末になる。
第３工程でこのＵＯ2粉末を第２工程より高いが７００
℃以下の温度で加湿・還元雰囲気で還元すると、加湿に
より脱フッ素が十分に行われ、残留不純物が除去され
る。また第３工程の最高処理温度が７００℃以下である
ことから、第１工程で高めた活性度の顕著な低下は見ら
れず、比較的高い活性度のＵＯ2粉末が得られる。この
ＵＯ2粉末は高い活性度を有し、十分に脱フッ素されて
いるため、結晶粒径の大きな核燃料ペレットの製造に適
する。
【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、第１工程の焙焼及び第２工程の還元がそれ
ぞれ乾燥・還元雰囲気で行われる方法である。第１工程
における処理と第２工程における処理とを同一の雰囲気
にすることにより、第１工程と第２工程とを同一の焙焼
・還元炉で連続して行うことができる。
明であって、第１工程の焙焼及び第２工程の還元がそれ
ぞれ乾燥・還元雰囲気で行われる方法である。第１工程
における処理と第２工程における処理とを同一の雰囲気
にすることにより、第１工程と第２工程とを同一の焙焼
・還元炉で連続して行うことができる。
【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、第１工程における最高温度が３５０
〜５２０℃であり、第２工程における最高温度が４３０
〜５５０℃であり、第３工程における最高温度が５５０
〜７００℃である方法である。第１工程の最高温度が３
５０℃未満の場合、中間生成物のＵ3Ｏ8を得るために非
常に長い時間が必要となり実用的でない。また最高温度
が５２０℃を超えると、生成したＵ3Ｏ8粉末の焼結が進
行するため、その活性度が低くなり、その結果最終生成
物のＵＯ2粉末の活性度も低下し、好ましくない。第２
工程の最高温度が４３０℃未満の場合、ＵＯ2への還元
に非常に長い時間が必要となり、実用的でない。また最
高温度が５５０℃を超えると、ＵＯ2への還元が完了し
ていないＵ3Ｏ8の焼結が進行し、その結果最終生成物の
ＵＯ2粉末の活性度も低下し、好ましくない。第３工程
の保持温度が５５０℃未満の場合、脱フッ素が不十分と
なり、また保持温度が７００℃を超えると、ＵＯ2粉末
の活性度が低下し、好ましくない。
係る発明であって、第１工程における最高温度が３５０
〜５２０℃であり、第２工程における最高温度が４３０
〜５５０℃であり、第３工程における最高温度が５５０
〜７００℃である方法である。第１工程の最高温度が３
５０℃未満の場合、中間生成物のＵ3Ｏ8を得るために非
常に長い時間が必要となり実用的でない。また最高温度
が５２０℃を超えると、生成したＵ3Ｏ8粉末の焼結が進
行するため、その活性度が低くなり、その結果最終生成
物のＵＯ2粉末の活性度も低下し、好ましくない。第２
工程の最高温度が４３０℃未満の場合、ＵＯ2への還元
に非常に長い時間が必要となり、実用的でない。また最
高温度が５５０℃を超えると、ＵＯ2への還元が完了し
ていないＵ3Ｏ8の焼結が進行し、その結果最終生成物の
ＵＯ2粉末の活性度も低下し、好ましくない。第３工程
の保持温度が５５０℃未満の場合、脱フッ素が不十分と
なり、また保持温度が７００℃を超えると、ＵＯ2粉末
の活性度が低下し、好ましくない。
【０００９】請求項４に係る発明は、請求項３に係る発
明であって、第１工程はその最高温度で保持されないか
又は高々１８０分間保持され、第２工程はその最高温度
で３０〜１８０分間保持され、第３工程はその最高温度
で３０〜１８０分間保持される方法である。第１工程、
第２工程及び第３工程の各工程の最高温度で一定時間保
持すると、それぞれの作用が十分に行われる。しかし、
第１工程での最高温度の保持時間が１８０分間を超える
と、生成するＵ3Ｏ8の活性度が低下し、それに伴ってＵ
Ｏ2の活性度も低下するため、好ましくない。第２工程
での最高温度の保持時間が３０分間未満の場合、ＵＯ2
への還元反応が完了せず、また１８０分間を超えるとＵ
Ｏ2の活性度が低下するため、好ましくない。第３工程
での最高温度の保持時間が３０分間未満の場合、ＵＯ2
に残留する不純物であるフッ素量が高くなり、また１８
０分間を超えると、ＵＯ2の活性度が低下するため、好
ましくない。
明であって、第１工程はその最高温度で保持されないか
又は高々１８０分間保持され、第２工程はその最高温度
で３０〜１８０分間保持され、第３工程はその最高温度
で３０〜１８０分間保持される方法である。第１工程、
第２工程及び第３工程の各工程の最高温度で一定時間保
持すると、それぞれの作用が十分に行われる。しかし、
第１工程での最高温度の保持時間が１８０分間を超える
と、生成するＵ3Ｏ8の活性度が低下し、それに伴ってＵ
Ｏ2の活性度も低下するため、好ましくない。第２工程
での最高温度の保持時間が３０分間未満の場合、ＵＯ2
への還元反応が完了せず、また１８０分間を超えるとＵ
Ｏ2の活性度が低下するため、好ましくない。第３工程
での最高温度の保持時間が３０分間未満の場合、ＵＯ2
に残留する不純物であるフッ素量が高くなり、また１８
０分間を超えると、ＵＯ2の活性度が低下するため、好
ましくない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明で焙焼・還元されるＡＤＵ
は、ＵＯ2Ｆ2水溶液にアンモニア水溶液又はアンモニア
ガスを作用させて得られるＡＤＵスラリーをろ過し乾燥
したＡＤＵ、或いはＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水溶液を
作用させた後、得られるＡＤＵなどが挙げられる。後者
の方法では、アンモニア水溶液にＵＯ2Ｆ2粒子を添加す
る場合と、ＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水溶液を噴霧する
場合がある。アンモニア水溶液にＵＯ2Ｆ2粒子を添加し
た場合には沈殿物をろ過し乾燥する。本発明のＡＤＵ
は、ＵＦ6ガスと水の反応により生成されたＵＯ2Ｆ2水
溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニアを作用させてＨＦを
分離することにより不純物としてのＦ含有量を少なくし
たＡＤＵである。
は、ＵＯ2Ｆ2水溶液にアンモニア水溶液又はアンモニア
ガスを作用させて得られるＡＤＵスラリーをろ過し乾燥
したＡＤＵ、或いはＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水溶液を
作用させた後、得られるＡＤＵなどが挙げられる。後者
の方法では、アンモニア水溶液にＵＯ2Ｆ2粒子を添加す
る場合と、ＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニア水溶液を噴霧する
場合がある。アンモニア水溶液にＵＯ2Ｆ2粒子を添加し
た場合には沈殿物をろ過し乾燥する。本発明のＡＤＵ
は、ＵＦ6ガスと水の反応により生成されたＵＯ2Ｆ2水
溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子にアンモニアを作用させてＨＦを
分離することにより不純物としてのＦ含有量を少なくし
たＡＤＵである。
【００１１】第２工程の還元は、乾燥・還元雰囲気又は
加湿・還元雰囲気で行われる。乾燥・還元雰囲気で還元
する場合、第１工程も乾燥・還元雰囲気で行えば、前述
したように第１工程及び第２工程を同一の焙焼・還元炉
で連続処理ができる。第２工程の還元を加湿・還元雰囲
気で行う場合、脱フッ素処理が早めに行うことができる
他、第２工程及び第３工程を同一の還元炉で連続処理で
きる。本発明の乾燥雰囲気としては、窒素ガス雰囲気が
好ましい。また乾燥・還元雰囲気としては、水素ガス雰
囲気又は水素ガスと窒素ガスを所定の容量比で混合した
雰囲気が好ましい。また加湿・還元雰囲気としては、水
素ガスと水蒸気とを所定の容量比で混合した雰囲気又は
水素ガス、窒素ガス及び水蒸気を所定の容量比で混合し
た雰囲気が好ましい。
加湿・還元雰囲気で行われる。乾燥・還元雰囲気で還元
する場合、第１工程も乾燥・還元雰囲気で行えば、前述
したように第１工程及び第２工程を同一の焙焼・還元炉
で連続処理ができる。第２工程の還元を加湿・還元雰囲
気で行う場合、脱フッ素処理が早めに行うことができる
他、第２工程及び第３工程を同一の還元炉で連続処理で
きる。本発明の乾燥雰囲気としては、窒素ガス雰囲気が
好ましい。また乾燥・還元雰囲気としては、水素ガス雰
囲気又は水素ガスと窒素ガスを所定の容量比で混合した
雰囲気が好ましい。また加湿・還元雰囲気としては、水
素ガスと水蒸気とを所定の容量比で混合した雰囲気又は
水素ガス、窒素ガス及び水蒸気を所定の容量比で混合し
た雰囲気が好ましい。
【００１２】第１工程、第２工程及び第３工程の各工程
において、保持される温度が高いほど保持時間は短くて
良く、昇温速度や使用する焙焼・還元炉の特性、雰囲気
ガスの供給条件などを勘案して最高温度及びその保持時
間が決められる。第１工程ではその最高温度が上記温度
範囲のうち上限に近い温度、例えば５２０℃である場合
には必ずしもその温度で保持しなくてもよい。この場合
第２工程は第１工程の最高温度より高い５２０〜５５０
℃の温度範囲で処理される。第１工程での好ましい保持
時間は６０分以下である。第２工程での好ましい保持時
間は６０〜１２０分間である。また第３工程での好まし
い保持時間は６０〜１２０分間である。
において、保持される温度が高いほど保持時間は短くて
良く、昇温速度や使用する焙焼・還元炉の特性、雰囲気
ガスの供給条件などを勘案して最高温度及びその保持時
間が決められる。第１工程ではその最高温度が上記温度
範囲のうち上限に近い温度、例えば５２０℃である場合
には必ずしもその温度で保持しなくてもよい。この場合
第２工程は第１工程の最高温度より高い５２０〜５５０
℃の温度範囲で処理される。第１工程での好ましい保持
時間は６０分以下である。第２工程での好ましい保持時
間は６０〜１２０分間である。また第３工程での好まし
い保持時間は６０〜１２０分間である。
【００１３】
【実施例】次に本発明の具体的態様を示すために、本発
明の実施例を比較例とともに図面に基づいて説明する。 ＜実施例１＞ＵＯ2Ｆ2粉末を純水に溶解することにによ
り調製したＵＯ2Ｆ2水溶液にアンモニア水を添加してＡ
ＤＵのスラリーを調製し、このＡＤＵスラリーを濾過及
び乾燥してＡＤＵ粉末を調製した。このＡＤＵ粉末をサ
ンプルとして図１で示す焙焼・還元工程に基づいて以下
のように処理した。即ち、第１工程として１００グラム
のＡＤＵ粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水素ガ
ス及び窒素ガスから成る乾燥・還元雰囲気（容量比Ｈ2
／Ｎ2＝１／１）で５℃／分の昇温速度で８０分間加熱
し、４００℃まで昇温し、この温度を３０分保持した。
この保持完了時点（図１で“Ａ”として示す）でサンプ
ルの粉末の組成をＸ線回折により測定したところ、Ｕ3
Ｏ8の生成が確認された。
明の実施例を比較例とともに図面に基づいて説明する。 ＜実施例１＞ＵＯ2Ｆ2粉末を純水に溶解することにによ
り調製したＵＯ2Ｆ2水溶液にアンモニア水を添加してＡ
ＤＵのスラリーを調製し、このＡＤＵスラリーを濾過及
び乾燥してＡＤＵ粉末を調製した。このＡＤＵ粉末をサ
ンプルとして図１で示す焙焼・還元工程に基づいて以下
のように処理した。即ち、第１工程として１００グラム
のＡＤＵ粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水素ガ
ス及び窒素ガスから成る乾燥・還元雰囲気（容量比Ｈ2
／Ｎ2＝１／１）で５℃／分の昇温速度で８０分間加熱
し、４００℃まで昇温し、この温度を３０分保持した。
この保持完了時点（図１で“Ａ”として示す）でサンプ
ルの粉末の組成をＸ線回折により測定したところ、Ｕ3
Ｏ8の生成が確認された。
【００１４】第２工程として上記生成したＵ3Ｏ8粉末を
第１工程と同じ焙焼・還元炉の乾燥・還元雰囲気に入れ
た状態で更に５℃／分の昇温速度で２０分間加熱し、５
００℃まで昇温し、この温度を３０分保持した。この保
持完了時点（図１で“Ｂ”として示す）でサンプルの粉
末の組成をＸ線回折により測定したところ、ＵＯ2の生
成が確認された。第３工程として上記生成したＵＯ2粉
末を水素ガス、窒素ガス及び水蒸気から成る第１工程及
び第２工程と同型で別の焙焼・還元炉の加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｎ2／Ｈ2Ｏ＝１／１／１）に入れ、そ
こで５℃／分で更に２０分間加熱し、６００℃とした後
（図１で“Ｃ”として示す）、１時間保持した。この保
持完了時点（図１で“Ｄ”として示す）から、上記生成
したＵＯ2粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１から成る乾燥・還元
雰囲気で室温まで５０℃／分の降温速度で冷却して製品
のＵＯ2粉末を得た。
第１工程と同じ焙焼・還元炉の乾燥・還元雰囲気に入れ
た状態で更に５℃／分の昇温速度で２０分間加熱し、５
００℃まで昇温し、この温度を３０分保持した。この保
持完了時点（図１で“Ｂ”として示す）でサンプルの粉
末の組成をＸ線回折により測定したところ、ＵＯ2の生
成が確認された。第３工程として上記生成したＵＯ2粉
末を水素ガス、窒素ガス及び水蒸気から成る第１工程及
び第２工程と同型で別の焙焼・還元炉の加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｎ2／Ｈ2Ｏ＝１／１／１）に入れ、そ
こで５℃／分で更に２０分間加熱し、６００℃とした後
（図１で“Ｃ”として示す）、１時間保持した。この保
持完了時点（図１で“Ｄ”として示す）から、上記生成
したＵＯ2粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１から成る乾燥・還元
雰囲気で室温まで５０℃／分の降温速度で冷却して製品
のＵＯ2粉末を得た。
【００１５】＜実施例２＞実施例１の第２工程の乾燥・
還元雰囲気を実施例１の第３工程と同じ加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｎ2／Ｈ2Ｏ＝１／１／１）にした以外
は実施例１と実質的に同じ方法を繰返して製品のＵＯ2
粉末を得た。
還元雰囲気を実施例１の第３工程と同じ加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｎ2／Ｈ2Ｏ＝１／１／１）にした以外
は実施例１と実質的に同じ方法を繰返して製品のＵＯ2
粉末を得た。
【００１６】＜比較例１＞実施例１で調製したＡＤＵ粉
末をサンプルとして図２で示す焙焼・還元工程に基づい
て以下のように処理した。即ち、１００グラムのＡＤＵ
粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水素ガス及び水
蒸気から成る加湿・還元雰囲気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１
／１）で５℃／分の昇温速度で１２０分間加熱し、６０
０℃まで昇温した。この昇温完了時点（図２で“Ｅ”と
して示す）でサンプルの粉末の組成をＸ線回折により測
定したところ、Ｕ3Ｏ8とＵＯ2の混合物の生成が確認さ
れた。この混合物を上記と同じ加湿・還元雰囲気（容量
比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で上記６００℃の温度で２時間
保持した後、上記生成した混合粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１
から成る乾燥・還元雰囲気で室温まで５０℃／分の降温
速度で冷却して製品のＵＯ2粉末を得た。
末をサンプルとして図２で示す焙焼・還元工程に基づい
て以下のように処理した。即ち、１００グラムのＡＤＵ
粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水素ガス及び水
蒸気から成る加湿・還元雰囲気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１
／１）で５℃／分の昇温速度で１２０分間加熱し、６０
０℃まで昇温した。この昇温完了時点（図２で“Ｅ”と
して示す）でサンプルの粉末の組成をＸ線回折により測
定したところ、Ｕ3Ｏ8とＵＯ2の混合物の生成が確認さ
れた。この混合物を上記と同じ加湿・還元雰囲気（容量
比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で上記６００℃の温度で２時間
保持した後、上記生成した混合粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１
から成る乾燥・還元雰囲気で室温まで５０℃／分の降温
速度で冷却して製品のＵＯ2粉末を得た。
【００１７】＜比較例２＞実施例１で調製したＡＤＵ粉
末をサンプルとして図３で示す焙焼・還元工程に基づい
て以下のように処理した。即ち、１００グラムのＡＤＵ
粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水蒸気から成る
加湿雰囲気で５℃／分の昇温速度で１００分間加熱し、
５００℃まで昇温し、水蒸気雰囲気でこの温度で２時間
保持した。この保持完了時点（図３で“Ｆ”として示
す）でサンプルの粉末の組成をＸ線回折により測定した
ところ、ＵＯ3とＵ3Ｏ8との混合物の生成が確認され
た。上記生成した混合物粉末を上記と同じ焙焼・還元炉
を使用し、水素ガス及び水蒸気から成る加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で５℃／分の昇温速度
で２０分間加熱し、６００℃まで昇温した。この昇温完
了時点（図３で“Ｇ”として示す）でサンプルの粉末の
組成をＸ線回折により測定したところ、Ｕ3Ｏ8とＵＯ2
の混合物の生成が確認された。水素ガス及び水蒸気から
成る加湿・還元雰囲気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で
この温度（６００℃）で２時間保持した後、生成した上
記混合粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１から成る乾燥・還元雰囲
気で室温まで５０℃／分の降温速度で冷却して製品のＵ
Ｏ2粉末を得た。
末をサンプルとして図３で示す焙焼・還元工程に基づい
て以下のように処理した。即ち、１００グラムのＡＤＵ
粉末を横型管状の焙焼・還元炉に入れ、水蒸気から成る
加湿雰囲気で５℃／分の昇温速度で１００分間加熱し、
５００℃まで昇温し、水蒸気雰囲気でこの温度で２時間
保持した。この保持完了時点（図３で“Ｆ”として示
す）でサンプルの粉末の組成をＸ線回折により測定した
ところ、ＵＯ3とＵ3Ｏ8との混合物の生成が確認され
た。上記生成した混合物粉末を上記と同じ焙焼・還元炉
を使用し、水素ガス及び水蒸気から成る加湿・還元雰囲
気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で５℃／分の昇温速度
で２０分間加熱し、６００℃まで昇温した。この昇温完
了時点（図３で“Ｇ”として示す）でサンプルの粉末の
組成をＸ線回折により測定したところ、Ｕ3Ｏ8とＵＯ2
の混合物の生成が確認された。水素ガス及び水蒸気から
成る加湿・還元雰囲気（容量比Ｈ2／Ｈ2Ｏ＝１／１）で
この温度（６００℃）で２時間保持した後、生成した上
記混合粉末をＨ2／Ｎ2＝１／１から成る乾燥・還元雰囲
気で室温まで５０℃／分の降温速度で冷却して製品のＵ
Ｏ2粉末を得た。
【００１８】＜評価＞実施例１、実施例２、比較例１及
び比較例２でそれぞれ得られたＵＯ2粉末の比表面積と
残留フッ素量並びにこれらのＵＯ2粉末を成形圧３／ｃ
ｍ2でペレット状に成形し、水素雰囲気中１７５０℃で
５時間焼結して得たＵＯ2焼結体の焼結密度と結晶粒径
を以下の表１に示す。
び比較例２でそれぞれ得られたＵＯ2粉末の比表面積と
残留フッ素量並びにこれらのＵＯ2粉末を成形圧３／ｃ
ｍ2でペレット状に成形し、水素雰囲気中１７５０℃で
５時間焼結して得たＵＯ2焼結体の焼結密度と結晶粒径
を以下の表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１から明らかなように、実施例１及び実
施例２で得られたＵＯ2粉末は１２ｍ2／ｇと大きな比表
面積を有しており、これはＵＯ2粉末の活性度が高いこ
とを示す。またその残留フッ素量は１ｐｐｍ以下であ
り、十分に脱フッ素が行われていることを示す。更にそ
の焼結密度及び結晶粒径の値から焼結特性は良好であ
り、結晶粒径の大きな核燃料ペレットを製造するに適し
たＵＯ2粉末であることが判る。
施例２で得られたＵＯ2粉末は１２ｍ2／ｇと大きな比表
面積を有しており、これはＵＯ2粉末の活性度が高いこ
とを示す。またその残留フッ素量は１ｐｐｍ以下であ
り、十分に脱フッ素が行われていることを示す。更にそ
の焼結密度及び結晶粒径の値から焼結特性は良好であ
り、結晶粒径の大きな核燃料ペレットを製造するに適し
たＵＯ2粉末であることが判る。
【００２１】これに対して、比較例１で得られたＵＯ2
粉末の残留フッ素量は４５ｐｐｍと大きく、脱フッ素が
不十分であり、またその比表面積は７．５ｍ2／ｇと小
さく、活性度が低下していることを示す。更にその結晶
粒径の値の５５μｍは本発明の実施例１及び実施例２の
値に比べて小さいことが判る。また比較例２で得られた
ＵＯ2粉末の残留フッ素量は３３ｐｐｍと大きく、脱フ
ッ素が不十分であり、またその比表面積は３．１ｍ2／
ｇと小さく、活性度が低下していることを示す。更にそ
の結晶粒径の値の１３μｍは本発明の実施例１及び実施
例２の値に比べて小さいことが判る。
粉末の残留フッ素量は４５ｐｐｍと大きく、脱フッ素が
不十分であり、またその比表面積は７．５ｍ2／ｇと小
さく、活性度が低下していることを示す。更にその結晶
粒径の値の５５μｍは本発明の実施例１及び実施例２の
値に比べて小さいことが判る。また比較例２で得られた
ＵＯ2粉末の残留フッ素量は３３ｐｐｍと大きく、脱フ
ッ素が不十分であり、またその比表面積は３．１ｍ2／
ｇと小さく、活性度が低下していることを示す。更にそ
の結晶粒径の値の１３μｍは本発明の実施例１及び実施
例２の値に比べて小さいことが判る。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、不
純物としてのＦ含有量を少なくしたＡＤＵ粉末を第１工
程で乾燥雰囲気で焙焼してＵ3Ｏ8粉末を生成させ、第２
工程でこのＵ3Ｏ8粉末を乾燥・還元雰囲気又は加湿・還
元雰囲気で還元してＵＯ2粉末を生成させ、第３工程で
このＵＯ2粉末を加湿・還元雰囲気で焙焼して残留不純
物を除去し、第１工程、第２工程及び第３工程の各処理
温度を工程順に高くして第３工程の最高処理温度を７０
０℃以下にしたので、活性度がより高く、残留フッ素量
がより少なく、焼結特性に優れ、かつ結晶粒径の大きな
核燃料ペレットの製造に適したＵＯ2粉末を得ることが
できる。
純物としてのＦ含有量を少なくしたＡＤＵ粉末を第１工
程で乾燥雰囲気で焙焼してＵ3Ｏ8粉末を生成させ、第２
工程でこのＵ3Ｏ8粉末を乾燥・還元雰囲気又は加湿・還
元雰囲気で還元してＵＯ2粉末を生成させ、第３工程で
このＵＯ2粉末を加湿・還元雰囲気で焙焼して残留不純
物を除去し、第１工程、第２工程及び第３工程の各処理
温度を工程順に高くして第３工程の最高処理温度を７０
０℃以下にしたので、活性度がより高く、残留フッ素量
がより少なく、焼結特性に優れ、かつ結晶粒径の大きな
核燃料ペレットの製造に適したＵＯ2粉末を得ることが
できる。
【図１】本発明の実施例１を説明する焙焼・還元の時間
と温度との関係を示す線図。
と温度との関係を示す線図。
【図２】比較例１を説明する焙焼・還元の時間と温度と
の関係を示す線図。
の関係を示す線図。
【図３】比較例２を説明する焙焼・還元の時間と温度と
の関係を示す線図。
の関係を示す線図。
フロントページの続き (72)発明者 佐々木 良治 茨城県那珂郡那珂町大字向山字六人頭1002 番地の14 三菱マテリアル株式会社那珂エ ネルギー研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 ＵＯ2Ｆ2水溶液又はＵＯ2Ｆ2粒子のいず
れかにアンモニアを作用させて得られる重ウラン酸アン
モニウム粉末を焙焼・還元してＵＯ2粉末に変換する二
酸化ウラン粉末の製造方法において、 前記焙焼・還元は、前記重ウラン酸アンモニウム粉末を
Ｕ3Ｏ8粉末に焙焼する第１工程と、前記Ｕ3Ｏ8粉末をＵ
Ｏ2粉末に還元する第２工程と、前記ＵＯ2粉末中の残留
不純物を除去する第３工程とを含み、 前記第１工程、第２工程及び第３工程の各処理温度が工
程順に高くなり、前記第３工程の最高処理温度が７００
℃以下であって、 前記第１工程の焙焼が乾燥雰囲気で行われ、前記第２工
程の還元が乾燥・還元雰囲気又は加湿・還元雰囲気で行
われ、前記第３工程の残留不純物の除去が加湿・還元雰
囲気で行われることを特徴とする二酸化ウラン粉末の製
造方法。 - 【請求項２】 前記第１工程の焙焼及び第２工程の還元
がそれぞれ乾燥・還元雰囲気で行われる請求項１記載の
二酸化ウラン粉末の製造方法。 - 【請求項３】 第１工程における最高温度が３５０〜５
２０℃であり、第２工程における最高温度が４３０〜５
５０℃であり、第３工程における最高温度が５５０〜７
００℃である請求項１又は２記載の二酸化ウラン粉末の
製造方法。 - 【請求項４】 第１工程はその最高温度で保持されない
か又は高々１８０分間保持され、第２工程はその最高温
度で３０〜１８０分間保持され、第３工程はその最高温
度で３０〜１８０分間保持される請求項３記載の二酸化
ウラン粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19132995A JPH0940426A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19132995A JPH0940426A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0940426A true JPH0940426A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16272749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19132995A Withdrawn JPH0940426A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 二酸化ウラン粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0940426A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100792151B1 (ko) * | 2006-11-14 | 2008-01-04 | 한국원자력연구원 | 결정립 형상이 제어된 우라늄산화물 소결체 및 그 제조방법 |
| KR101024102B1 (ko) * | 2009-01-15 | 2011-03-22 | 한국원자력연구원 | 자화율 차이가 큰 고농도 희토류 원소 고용 구산화삼우라늄과 삼산화우라늄 혼합 분말 제조 방법 및 구산화삼우라늄과 삼산화우라늄 분리 방법 |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP19132995A patent/JPH0940426A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100792151B1 (ko) * | 2006-11-14 | 2008-01-04 | 한국원자력연구원 | 결정립 형상이 제어된 우라늄산화물 소결체 및 그 제조방법 |
| KR101024102B1 (ko) * | 2009-01-15 | 2011-03-22 | 한국원자력연구원 | 자화율 차이가 큰 고농도 희토류 원소 고용 구산화삼우라늄과 삼산화우라늄 혼합 분말 제조 방법 및 구산화삼우라늄과 삼산화우라늄 분리 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |