JPH09501491A - 分裂生成物維持特性を向上させた核燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分裂生成物を維持するための特性を向上させたＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰＵＯ₂をベースとする核燃料。該燃料はＣｒもしくはＭｏのような、酸素をトラップして金属を含み、超化学量論酸化物（Ｕ、Ｔｈ）Ｏ_2+X及び／又は（Ｕ、Ｐｕ）Ｏ_2+X（０＜Ｘ≦０．０１）のものより小であるか同等である自由生成エンタルピーをもつ酸化物を形成することのできる金属を含む。これによって、Ｕ、Ｔｈ及び／又はＰｕの分裂の間に放出される酸素原子はトラップされ；このようにして分裂生成物維持水準は上昇し核燃料成分の高い燃焼水準を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 分裂生成物維持特性を向上させた核燃料 本発明は、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰｕＯ₂をベースとし、向上した分裂生 成物維持特性を有する核燃料に関する。 酸化物、特に酸化ウランをベースとする核燃料の場合、これらの燃料の使用に よって起きる問題の一つは、原子炉の操作中に燃料成分中の分裂気体が放出され ることが原因である。これは、上記分裂生成物が、シースもしくは缶の内部圧力 及び分裂生成物とシースもしくは缶との相互作用が制限されるように、特に実際 の燃料ペレットのような成分中に封鎖されていなければならないからである。 したがって現在のところ、分裂気体の放出が著しくなる限界点を越えないよう に、核成分の燃焼率がＵで５０GWj/tに制限されている。 しかしながら、特に、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のような電気原子炉の操作者 は、６０〜７０GWj/tUの最小価を達成するためにロッド内に含まれる二酸化ウラ ンペレットの燃焼率を増加させることにより核燃料の制御を最適化することを願 っている。 上記の改善のための研究は、現在までに二酸化ウラン粒子のサイズを増大させ るための操作を用いてきたが、これは照射された大粒子燃料により放出される気 体量が照射された小粒子燃料により放出されるよりも少ないことが判明している ためである。核燃料中に沈殿を形成する操作もまた、分裂気体を上記沈殿に固定 するために使用されている。 二酸化ウラン粒子のサイズを増加させるために、ｉＯ、ＮｂＯ、ＣｒＯ、Ａｌ Ｏ、ＶＯ及びＭｇＯのような添加剤を、その結晶成長を活性化するために溶解も しくは焼結されることのある二酸化ウラン粉末に加えることは、加えた酸化物の 特性が二酸化ウラン溶液中で維持され、金属原子に還元されないように上記 焼結が湿式水素（wet hydrogen）環境下で行われることを条件にすれば可能であ る。ミクロ構造（microstructure）大粒子を得るための上記のような添加剤の使 用は、例えば、Killeen、Journal of Nuclear Materials，88，1980，177-184頁 、Sawbridgeら、Report CEGB RD/B/N 4866，July 1980 及び Radfordら、Scient ific Paper 81-7D2-PTFOR-P2，1981に記載されている。しかしながら、このタイ プの所定の添加剤の使用は、二酸化ウラン中のカチオン及び分裂気体の拡散係数 を増加させる可能性があり、このことは分裂生成物の維持には望ましくなく、ミ クロ構造大粒子の利点を最大限に生かすことはできない。 核燃料の維持率を向上させるための別の方法は、分裂生成物の固定を確実にす るために、二酸化ウラン粒子中に第二段階のナノ沈殿（nanoprecipitate）を分 散させることからなる。このタイプのナノ沈殿は、Sawbridgeら、Journal of Nu clear Materials，95，1980，119-128頁及び ＦＲ−Ａ−２０２６２５１に記載 のような酸化マグネシウム含有物からなるものであってもよい。 本発明は、核燃料中の分裂生成物の維持率を向上させるために、これまでに記 載のものとは異なる方法を利用する。本方法は、ウラン及び／又はプルトニウム 原子の分裂により放出される酸素原子をトラップすることからなり、２における 燃料の、Ｍ＝Ｕ＋ＰｕもしくはＵ＋ＴｈもしくはＵ＋Ｐｕ＋ＴｈであるＯ／Ｕ（ Ｔｈ，Ｐｕ）もしくはＯ／Ｍ化学量論を維持し、こうして燃料中の拡散係数の増 加及びその熱伝導率の縮小を避けようとするものである。 したがって、拡散係数の増加は、粒子境界での分裂生成物の蓄積に至る機構で あり、やがて上記分裂生成物の放出がおこる。同様に、燃料の熱伝導率の縮小は 、同一の線形パワーについて燃料の温度を増大させ、その結果一方では分裂生成 物の溶解性を減少させ、他方ではこれらの拡散を補助する効果をもつために、不 利である。 本発明はまた、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰｕＯ₂をベースとするセラミック 核 燃料内での分裂生成物の維持を向上させるための方法に関し、セラミック核燃料 中に、原子炉の操作温度Ｔにおいて、化学式（Ｕ、Ｔｈ）Ｏ_2+x及び／又は（Ｕ 、Ｐｕ）Ｏ_2+xで、上記化学式中ｘは０＜ｘ≦０．０１であるような超化学量論 酸化物の同一の温度Ｔにおける自由生成エンタルピーより低い自由生成エンタル ピーを有する酸化物を形成することによって酸素をトラップすることのできる、 少なくとも一の金属を含むことからなるものである。 このような添加剤の使用は、結果として核燃料の上述のＯ／Ｕ（Ｔｈもしくは Ｐｕ）もしくはＯ／Ｍ比を２の値に保つことを可能にし、このようにすれば拡散 係数の増加を避けて低い値を保ち、燃料の熱伝導率の低下を避けることが可能に なる。したがって、高い分裂生成物維持率が得られる。 本処置は、ＵＯ₂及び／又はＰｕＯ₂及び／又はＴｈＯ₂粒子のサイズを増大さ せる既知の方法及び分裂気体の固定のための沈殿を形成する既知の方法と併用す ることができ、このことは非常に興味深く、燃料の性能特性を向上させることが 可能である。 二酸化ウランをベースとする燃料の場合には、０＜ｘ≦０．０１である超化学 量論酸化物ＵＯ_2+xの自由生成エンタルピーは、Journal of Nuclear Materials ，130，1985，pp 473-488 に記載のように、酸化電位に表され、LindemerとBesm annの法則に基づいて計算される。この場合で上記文献の480頁に示されるように 上記の超化学量論酸化物の酸化電位△Ｇ（Ｏ₂）は、下式によってJ/moleで表す ことができ、 −３６００００+２１４Ｔ+４ＲＴＬｎ［２ｘ（１-２ｘ）／（１-４ｘ）²］ 上式中、Ｒは気体のモル定数、Ｔはケルビンで表示した温度であり、ｘは上記の 定義通りである。 さらにまた、二酸化ウランをベースとする燃料については、燃料中に含まれる 金属は次式によって定義される酸化電位を有する酸化物を形成することができね ばならず、 △Ｇ（Ｏ₂）＝ＲＴＬｎ（ｐＯ₂） 上式中、Ｒは気体のモル定数であり、Ｔはケルビンで表示した原子炉操作温度で ｐ（Ｏ₂）は部分酸素圧であって、LindemerとBesmannの法則によってＵＯ_2+xに ついて上記に評価した値と同等もしくはより小である。適切な金属の例は、Ｃｒ 、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＵである。 本発明は、酸素をトラップすることのできる少なくとも一の金属が分散され、 上述の特性を有する、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰｕＯ₂をベースとするセラミ ック物質を含む原子炉のための燃料にも関する。 本発明によれば、酸化物ベースのセラミック物質は、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂、ＰｕＯ₂ もしくはこれらの混合物、混合酸化物ＵＯ₂−ＰｕＯ₂もしくはＵＯ₂−ＴｈＯ₂ 、希土類の酸化物のようなＵＯ₂をベースとする混合酸化物及び他の酸化物もし くはＰｕＯ₂をベースとする混合酸化物によって構成することができる。 上述のように、上記セラミック物質はＵＯ₂をベースとし、上記の分散した金 属はＵＯ_2+xの酸化電位より低い酸化電位を有する酸化物を形成することができ ることが好ましい。 一般に、６０GWj/t^-1の燃焼率を得るためには、上記の分散した金属は燃料物 質の０．１〜２重量％を占める。好ましくは、該金属はクロムであって、燃料物 質の０．１〜１重量％、より好ましくは０．２〜０．５重量％を占める。 さらにまた、燃料粒子のサイズを増大させるため及び／又は分裂生成物のつな がりを促進するために、燃料物質はＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ３、 Ｖ₂Ｏ₅及びＭｇＯのような添加剤を含むことができ、他の特性を向上させるため に例えばＳｉＯ₂等の他の添加剤も同様に含むことができる。 本発明の燃料物質は、金属の形態もしくは酸化物あるいは酸素化化合物のいず れかの形態の金属に、溶解されるセラミック物質粉末を加えることにより、従来 の焼結もしくは溶解法によって調製することができる。 第１の場合、低温圧縮によって粉末を成形した後、金属を酸化しないように、 例えば０．０５体積％以下の水含有量を有する乾式水素環境において焼結を行う 。 第２の場合、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰｕＯ₂粒子のサイズ増大を同時に得 ることを望むならば、焼結温度にてＵＯ₂、ＴｈＯ₂、ＰｕＯ₂中の酸化物もしく は酸素化化合物を用い、その量としては、溶解度限界（solubility limit）を超 えても超えなくてもよく、焼結の間酸化物を保ち、結晶成長を活性化するために 、湿式のもしくは例えば１体積％以上の水含有量を有するような加湿した水素（ humidified hydrogen）の下で、低温圧縮による粉末成形の後に焼結を行う。焼 結の後、焼結された物質は、酸化物もしくは酸素化化合物を金属に還元するため に、例えば０．０５体積％以下の水含有量を有するような乾式水素（dry hydrog en）下での還元処理を経る。 第２の場合は、この操作法によって下記のいずれかのミクロ構造大粒子（直径 ４０μm）を得ることが可能となる： 加えた酸化物もしくは酸素化化合物量が溶解度限界を下回る場合には、粒子内の 、ナノメートルの金属沈殿（直径１００nm未満）、 加えた酸化物もしくは酸素化化合物量が溶解度限界を上回る場合には、粒子内の 、ナノメートルの金属沈殿（直径１００nm未満）及びミクロメートルの金属沈殿 （直径０．３μm以上）。 しかしながら、第２の場合において、粉末成形に続く低温圧縮により大粒子構 造を同時に得ることを望まないならば、焼結は、同時に酸化物もしくは酸素化化 合物を金属に還元するために、例えば０．０５体積％以下の水含有量を有するよ うな乾式水素環境で行う。この場合は、粒子内の、ミクロメートルの金属沈殿が 得られる（直径０．３μm以上）。 これら全ての場合において、例えばペレットを形成するような、低温圧縮によ る粉末の成形は、例えば２００〜７００MPaの圧力下で、多軸圧縮による従来の 方法によって行うことができる。 熱処理には、１６００〜１７５０℃の温度が通常用いられる。 追加の還元熱処理のある場合には、熱処理は１３００〜１７５０℃の温度にて 行うことができる。 酸化物もしくは酸素化化合物の形態の金属添加剤を含むセラミック物質粉末は 、構成成分の粉末を混合すること、もしくは溶液中に塩の形態で添加剤を含むス リップ（slip）を用いるアトマイズ乾燥（atomization-drying）方法、もしくは ウラン塩と添加剤の塩との共沈により調製することができる。 このように、本発明の方法は、添加される金属の酸素トラップ能だけでなく、 ＵＯ₂結晶成長を活性化し、燃料内の分裂生成物の維持を向上させるための金属 酸化物の特性を利用することを可能にすることから、非常に興味深いものである 。 本発明の他の特性及び利点は、下記の非限定的記載から、次記のことを示す添 付の図面を参照して知ることができる。 図１、２＆３ 様々な酸素化化合物の酸化電位（kJ/mol）の変化を温度（℃ ）の関数として示す図である。 図４ 本発明による燃料物質の顕微鏡写真である。 図５ 本発明による燃料物質中にトラップされた酸素原子を示す顕 微鏡写真である。 図６ 制御された酸化に従う従来技術の燃料物質の構造比較の目的 で与える顕微鏡写真である。 図７ 小粒子構造を有する本発明による燃料物質の顕微鏡写真であ る。 図８ ミクロ構造大粒子を有する本発明による燃料物質の顕微鏡写 真である。 図１は、ＵＯ₂のLindemerとBesmannの式を基に計算した酸化電位をkJ/moleで 表し、超化学量論酸化物ＵＯ_2+x及び超化学量論酸化物ＵＯ_2-xについても同様に して、℃で表した温度の関数として示すものである。 図２は、Ｃｒ／Ｃｒ₂Ｏ₃対の酸化電位（kJ/mole）の変化を温度（℃）の関数 として示すもので、懸かる温度範囲全域に渡っており、上記酸化物の酸化電位は 図１の超化学量論酸化物ＵＯ_2+xのものよりも小であることを示すものである。 図３は、ＭｏＯ₂の酸化電位（kJ/mole）の変化を温度の関数として示し、同一 温度における超化学量論酸化物ＵＯ_2+xのものよりも依然として小であることを 示すものである。 その結果これら二つの成分は、ＵＯ₂をベースとする燃料物質のための酸素を トラップすることのできる金属として適切であり、下記の実施例は上記二つの成 分のＵＯ₂との使用を詳説するものである。全ての実施例において、平均粒子サ イズ０．５〜１００μmのＵＯ₂粉末を使用する。実施例１ 本実施例においては、Ｃｒのミクロメーターの金属沈殿と合体したＵＯ₂ペレ ットの調製を行う。 ＵＯ₂粉末１００gと２μm以下の平均粒子サイズを有するＣｒ金属粉末０．１g とを混合した後、この混合物を３５０MPaでの一軸性圧縮によりペレット形態と したが、マトリックス（鋳型）には油圧プレス中で油をさしておいた。上記ペレ ットをモリブデンボート中に置き、乾式水素下で１７００℃にて４時間焼結した 。こうしてＣｒのミクロメーターの金属沈殿をもつＵＯ₂ミクロ構造小粒子を与 えた。 図４は、上記の構造を６００倍の倍率で示した顕微鏡写真である。上記顕微鏡 写真では、粒子間もしくは粒子内の金属沈殿（白色の粒子）が認められることは 明らかであり、電子回析パターンによりこれら含有物の金属特性が確認された。 酸素をトラップするための上記燃料の作用を確かめるために、純粋酸素の場合 に２．０２４の平均Ｏ／Ｕ比を達成することが可能な条件である、０．０１体積 ％の酸素を有するヘリウム雰囲気中における７００℃での熱処理により、ペレッ トの制御付き酸化（managed oxiddation）を行った。 図５は、上述の酸化を経た燃料物質の構造を４００倍の倍率で示した顕微鏡写 真である。燃料物質が酸素をトラップし、ＵＯ₂マトリックスを既に得た相しか ないことが判る。 図６は、比較の目的のため、実施例１と同様であるがクロム添加のない条件の 下で、２．０２４の平均Ｏ／Ｕ比を得るために同様の制御付き酸化を経た場合に 得られた、二酸化ウランのペレットを示す。図６は、ＵＯ₂マトリックス中に不 必要なＵ₄Ｏ₉が存在することを示している。 このように、図５及び６を比較すれば、金属クロム含有物の、ＵＯ₂のＵ₄Ｏ₉ への転化を防ぐ効果を知ることができる。実施例２ 本実施例においては、ミクロメートルの金属Ｃｒ沈殿をもつＵＯ₂ミクロ構造 小 粒子を有する二酸化ウラン核燃料ペレットの調製を行った。 この場合はＵＯ₂１００gをＣｒ₂Ｏ₃粉末（粒子サイズ２μm以下）０．１５gと 混合し、続いてこの混合物からペレットを製剤し、実施例１のように乾式水素雰 囲気の下で焼結した。 この場合は、加えた酸化クロムは乾式水素の下での焼結の間に金属クロムに還 元され、ミクロ構造大粒子を形成するようにＵＯ₂の結晶成長を活性化してはい ない。すなわち、金属Ｃｒ沈殿をもつミクロ構造小粒子が得られた。図７は、上 記の構造を示す。実施例３ 本実施例においては、金属Ｃｒ沈殿をもつＵＯ₂ミクロ構造小粒子を有する核 燃料の調製を行なった。 ＵＯ₂１５０g、溶解クロム塩：（ＮＨ₄）₂ＣｒＯ₄０．６g及び蒸留水２５０g を含むスリップのアトマイズ乾燥による粉末の調製を行った。得られた粉末は、 その後クロム塩をＣｒ₂Ｏ₃に転化させるために、アルミナ実験用管状炉（alumin a laboratory tubular furnace）中アルゴン供給の下（３００ml/分）４００℃ にて、アルミナボート中で２時間か焼した。 この場合は、クロムの酸素化化合物は、ＵＯ₂結晶成長の活性剤としてはたら くことのないように焼結の間に金属クロムに還元された。したがって、ＵＯ₂ミ クロ構造小粒子には、金属クロム沈殿がともに得られた。実施例４ 本実施例においては、ナノメートル、ミクロメートルでＣｒの金属沈殿をもつ ＵＯ₂ミクロ構造大粒子を有する核燃料の調製を行なった。 実施例３のように（ＮＨ₄）₂ＣｒＯ₄１．５g、すなわち１７００℃でのＵＯ₂ 中におけるＣｒ₂Ｏ₃溶解度限界を上回るＣｒ₂Ｏ₃含有量を用いてアトマイズ乾燥 により粉末を調製した。得られた粉末は、実施例３に従って処理され、アルミナ 実験用管状炉中アルゴン供給の下（３００ml/分）４００℃にて、アルミナボー ト中で２時間か焼した。その後、実施例１のように、これを３５０MPaでの多軸 圧縮によってペレットの形態にした。その後、これを、クロムを酸化物の形態に 保ち、ＵＯ₂粒子サイズの増大を促進するために、１．７体積％の水で加湿した 水素環境下で１７００℃にて４時間焼結した。 焼結の後、Ｃｒ₂Ｏ₃酸化物を金属クロムに還元するために水含有量０．０５体 積％を有する乾式水素の下で、１３００℃にて５時間、焼き鈍し処理を行った。 焼結の間、Ｃｒ₂Ｏ₃を酸化物形態に保つことにより、これを結晶成長のための 活性剤として用いることが可能となり、この方法でミクロ構造大粒子を得、その 後の乾式水素下での焼き鈍し処理によってＣｒ₂Ｏ₃を金属クロムに還元し、続い てナノメートル、ミクロメートルの金属沈殿を得ることが可能となった。 これらの条件の下で得られた物質のミクロ構造は図８に示され、ＵＯ₂の大粒 子１及びミクロメートルのクロム含有物５を見ることができる。ナノメートルの クロム含有物は、電子回析により示される。実施例５ 実施例３のようにアトマイズ乾燥によって、ただし（ＮＨ₄）₂ＣｒＯ₄０．２g 、すなわち１７００℃でのＵＯ₂中におけるＣｒ₂Ｏ₃溶解度限界を下回るＣｒ₂Ｏ₃ 当量の含有量を用いて、粉末を調製した。これに続いて、ペレットの形態への 粉末の圧縮、及びクロムを酸化物の形態に保つためのミクロ構造大粒子を得るた めに実施例４のような焼結を行った。これに続いて、Ｃｒ₂Ｏ₃を金属クロムに還 元するために実施例４のような焼き鈍し処理を行った。 この場合には、還元の間にミクロメートルの、金属沈殿を形成する過剰なＣｒ₂ Ｏ₃が存在しないことから、ＵＯ₂ミクロ構造大粒子がＣｒのナノメートルの金 属沈殿とともに得られた。実施例６ 本実施例は、実施例４と同様の操作方法を採用するが、（ＮＨ₄）₂ＣｒＯ₄１ ．５g及び超微細ＳｉＯ₂０．０４gを、ＵＯ₂１５０gと蒸留水２５０gを入れたス リップ中で使用した。アトマイズ乾燥により得られた粉末は、実施例４と同様の 条件下で、ペレット形態に圧縮され、その後加湿水素環境下で焼結され、乾式水 素下で焼き鈍し処理を受けた。これにより、金属クロム沈殿をもつＵＯ₂ミクロ 構造大粒子及び粒子境界にシリカ相を得た。実施例７ 本実施例においては、ＵＯ₂１００g及びＭｏＯ₃０．６gの混合物を金属ウラン ボールジャー（ball Jar）中で共粉砕し、続いて実施例１と同様の条件下でこの 粉末混合物をペレット形態に圧縮及び焼結した。 この場合には、焼結の間にモリブデン酸化物はモリブデンに還元され、ＵＯ₂ 粒子の結晶成長を活性化することは不可能である。したがって、ＵＯ₂ミクロ構 造小粒子がＭｏのミクロメートルの金属沈殿とともに得られた。実施例８ ＵＯ₂１５０g及びアンモニアパラモリブデン酸塩（ＮＨ₄）₆Ｍｏ₇Ｏ₂₄・４Ｈ₂ Ｏ及び蒸留水２５０gから構成される水性懸濁液のアトマイズ乾燥により粉末を 得た。その後この粉末を実施例１と同様に処理した。これによりＵＯ₂ミクロ構 造小粒子が、ミクロメートル、金属Ｍｏ沈殿とともに得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 フラマトム フランス国 92400 クルブボワ プラス ドゥ ラ クポル １ トゥール フィ ア (72)発明者 ドゥオー，フィリップ フランス国 38320 エイバン アレ デ アーセル 10 (72)発明者 ペール，ヴェロニク フランス国 26300 ブルグ―ドゥ―ペア ジュ レジダンス ル クロス―ド イセ ル リュ ドゥ ダンケルク １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． セラミック燃料中に、原子炉の操作温度Ｔにおいて自由生成エンタルピー を有する酸化物を形成することにより酸素をトラップすることのできる少なくと も一の金属を含むことからなり、上記自由生成エンタルピーが、超化学量論酸化 物もしくは、化学式（Ｕ、Ｔｈ）Ｏ_2+x及び／又は（Ｕ、ＰＵ）Ｏ_2+xの酸化物で 、ｘが０＜ｘ≦０．０１であるものの同一の温度Ｔにおける自由生成エンタルピ ーと同等か、又は小であることを特徴とするＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はＰｕＯ₂ をベースとするセラミック核燃料内での分裂生成物の維持を向上させるための方 法。 ２． 上記核燃料が二酸化ウランＵＯ₂をベースとすること、及び上記金属が下 記の化学式により定義される酸素電圧を有する酸化物を形成できることを特徴と し、 △Ｇ（Ｏ₂）＝ＲＴＬｎ（ｐＯ₂） 上式中、Ｒは気体のモル定数であり、Ｔはケルビンで表示した原子炉操作温度で ｐＯ₂は部分酸素圧であって、同一の温度Ｔにおいて０＜ｘ≦０．０１であるＵ Ｏ_2+xの酸化電圧と同等か又は小であり、上記Ｔは下式 −360,000 ＋ 214T ＋ 4RTLn［2x(1-2x)/(1-4x)²］ より小か又は同等であって、式中、Ｒ、Ｔ及びｘは上記の意味を有することを特 徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 上記金属が、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＵより選択されることを特徴と する請求項１又は２に記載の方法。 ４． 酸化物を形成するために酸素をトラップすることのできる少なくとも一の 金属が分散されており、上記酸化物の自由生成エンタルピーが超化学量論酸化物 （Ｕ、Ｔｈ）Ｏ_2+x及び／又は（Ｕ、Ｐｕ）Ｏ_2+xの自由生成エンタルピーと同等 か又は小であって、上記化学式中ｘは、原子炉中で達する温度において ０＜ｘ≦０．０１であるような、ＵＯ₂、ＴｈＯ₂及び／又はｐｕＯ₂をベースと するセラミックを含むことを特徴とする原子炉のための燃料物質。 ５． 上記の金属が、化学式： △Ｇ（Ｏ₂）＝ＲＴＬｎ（ｐＯ₂） により定義される酸化電圧を有する酸化物を形成することができ、式中Ｒは気体 のモル定数であり、Ｔはケルビンで表示した原子炉操作温度でｐＯ₂は部分酸素 圧であって、下式 360,000 ＋ 214T ＋ 4RTLn［2x(1-2x)/(1-4x)²］ より小か又は同等であり、式中Ｒ及びＴは上述の意味を有し、 ｘは０＜ｘ≦０．０１であることを特徴とする請求項４に記載の物質。 ６． 上記金属が、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＵより選択されることを特徴と する請求項４又は５に記載の方法。 ７． 上記金属がＣｒであって、燃料物質のＣｒ含有量が０．１〜１重量％であ ることを特徴とする請求項６に記載の物質。 ８． 上記クロム含有量が０．２〜０．５重量％であることを特徴とする請求項 ７に記載の物質。 ９． 上記セラミック物質がＵＯ₂と希土類酸化物との混合酸化物であることを 特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の物質。 １０． 酸素をトラップすることのできる金属を含むセラミック物質粉末の調製 方法であって、上記混合物は低温圧縮によって成形され、このように成形された 粉末は、乾式水素環境下で焼結されることを特徴とする請求項４から９のいずれ か１項に記載の核燃料物質の調製方法。 １１． 酸素をトラップすることのできる金属の酸化物もしくは酸素化化合物を 含むセラミック物質の粉末の調製方法であって、上記粉末に低温圧縮によって成 形され、上記粉末は、酸化物もしくは酸素化化合物を維持するように湿式水素環 境下で焼結され、続いて酸化物もしくは酸素化化合物を金属へ還元するために乾 式水素環境下で熱還元処理を行うことを特徴とする請求項４から９のいずれか１ 項に記載の核燃料物質の調整方法。 １２． 酸素をトラップすることのできる金属の酸化物もしくは酸素化化合物を 含むセラミック物質粉末の調製方法であって、上記粉末に低温圧縮によって成形 された後に乾式水素環境下で焼結され、同時に酸化物もしくは酸素化化合物から 金属へ還元するために乾式水素環境下で熱還元処理を行うことを特徴とする請求 項４から９のいずれか１項に記載の核燃料物質の調整方法。 １３． 上記セラミック粉末がＵＯ₂粉末であることを特徴とする請求項１０か ら１２のいずれか１項に記載の方法。 １４． 上記焼結が６００〜１７５０℃の温度で行われることを特徴とする請求 項１３に記載の方法。 １５． 上記熱処理が１３００〜１７５０℃の温度で行われることを特徴とする 請求項１１に記載の方法。 １６． 上記金属の酸素化化合物がクロム酸アンモニウムもしくはパラモリブデ ン酸アンモニウムであることを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に 記載の方法。