JPH0954187A - ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法Info
- Publication number
- JPH0954187A JPH0954187A JP7227186A JP22718695A JPH0954187A JP H0954187 A JPH0954187 A JP H0954187A JP 7227186 A JP7227186 A JP 7227186A JP 22718695 A JP22718695 A JP 22718695A JP H0954187 A JPH0954187 A JP H0954187A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- nuclear fuel
- raw material
- uranium oxide
- pellet
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 核燃料ペレットを製造するに際し、原料の飛
散を防止し、かつハンドリングを容易にすると共に、焼
結特性を向上させて焼結温度を低く抑える。 【解決手段】 外部ゲル化法で生成した重ウラン酸アン
モニウム粒子を空気中にて仮焼して、粒径約0.1 〜1.5
ｍｍのＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 の粒子となし、さらにこれ
より得たＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペ
レットを形成し、このグリーンペレットを約１４００℃
以上で焼結することによりＵＯ2 ペレットを得ることを
特徴とする。
散を防止し、かつハンドリングを容易にすると共に、焼
結特性を向上させて焼結温度を低く抑える。 【解決手段】 外部ゲル化法で生成した重ウラン酸アン
モニウム粒子を空気中にて仮焼して、粒径約0.1 〜1.5
ｍｍのＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 の粒子となし、さらにこれ
より得たＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペ
レットを形成し、このグリーンペレットを約１４００℃
以上で焼結することによりＵＯ2 ペレットを得ることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウラン酸化物粉末
ではなく、ウラン酸化物粒子を原料とした核燃料ペレッ
トの製造方法に関するものである。
ではなく、ウラン酸化物粒子を原料とした核燃料ペレッ
トの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】核燃料ペレットは通常短円柱状を呈する
セラミックス体からなり、多数を燃料棒内に直列状に装
填して、密閉した状態で原子炉に装荷される。
セラミックス体からなり、多数を燃料棒内に直列状に装
填して、密閉した状態で原子炉に装荷される。
【０００３】上記核燃料ペレットは、従来はＵＯ2 粉末
を原料として、この粉末をプレス成型して密度5.2 〜6.
0 g/cm3 のグリーンペレット（圧粉体）となし、このグ
リーンペレットを約１７００〜１７５０℃の高温で焼結
することにより、密度約10.4g/cm3 のＵＯ2 ペレットと
して製造される。
を原料として、この粉末をプレス成型して密度5.2 〜6.
0 g/cm3 のグリーンペレット（圧粉体）となし、このグ
リーンペレットを約１７００〜１７５０℃の高温で焼結
することにより、密度約10.4g/cm3 のＵＯ2 ペレットと
して製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ペレットの製造方法では、上記の如く原料としてウラン
酸化物の粉末を使用しているが、この粉末は通常１μｍ
以下の微粒子がゆるやかに結合した数１０〜数１００μ
ｍの塊状のものであるが、もともとの粉末の直径が上記
１μｍ以下と微小であるため、機械によるハンドリング
がしにくい上に、製造過程において飛散する可能性があ
り、この粉末の飛散による材料損失や被曝の問題は、Ｐ
ｕやＴＲＵ核種、あるいはＦＰ等の希土類元素を上記原
料に混合した場合に特に深刻となる。
ペレットの製造方法では、上記の如く原料としてウラン
酸化物の粉末を使用しているが、この粉末は通常１μｍ
以下の微粒子がゆるやかに結合した数１０〜数１００μ
ｍの塊状のものであるが、もともとの粉末の直径が上記
１μｍ以下と微小であるため、機械によるハンドリング
がしにくい上に、製造過程において飛散する可能性があ
り、この粉末の飛散による材料損失や被曝の問題は、Ｐ
ｕやＴＲＵ核種、あるいはＦＰ等の希土類元素を上記原
料に混合した場合に特に深刻となる。
【０００５】また、上記従来の製造方法では、製造途中
での粉末の酸化安定性を図っていることから、最終的な
密度を前述の如く高く維持するには、焼結温度を前記１
７５０℃前後と高くしなければならない。
での粉末の酸化安定性を図っていることから、最終的な
密度を前述の如く高く維持するには、焼結温度を前記１
７５０℃前後と高くしなければならない。
【０００６】本発明は叙上の如き実状に対処すべくなさ
れたものであり、原料のウラン酸化物として、粉末では
なく所定粒径のＵＯ2 粒子を用いることにより、上記原
料の飛散防止と焼結特性の改善とを図ることを目的とす
るものである。
れたものであり、原料のウラン酸化物として、粉末では
なく所定粒径のＵＯ2 粒子を用いることにより、上記原
料の飛散防止と焼結特性の改善とを図ることを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的に適
合する本発明の核燃料ペレットの製造方法は、外部ゲル
化法で生成した重ウラン酸アンモニウム粒子を空気中に
て約３５０〜７００℃で仮焼して、ＵＯ3 またはＵ3 Ｏ
8 の粒子となし、次いでこれらＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 粒
子を約３００〜９００℃で還元して粒径が成型金型内径
の約1/10〜1/100 のＵＯ2 の還元粒子とし、さらにこの
ＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペレットを
形成し、このグリーンペレットを約１４００℃以上で焼
結することによりＵＯ2 ペレットとなすことを特徴とす
る。
合する本発明の核燃料ペレットの製造方法は、外部ゲル
化法で生成した重ウラン酸アンモニウム粒子を空気中に
て約３５０〜７００℃で仮焼して、ＵＯ3 またはＵ3 Ｏ
8 の粒子となし、次いでこれらＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 粒
子を約３００〜９００℃で還元して粒径が成型金型内径
の約1/10〜1/100 のＵＯ2 の還元粒子とし、さらにこの
ＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペレットを
形成し、このグリーンペレットを約１４００℃以上で焼
結することによりＵＯ2 ペレットとなすことを特徴とす
る。
【０００８】また、上記本発明の核燃料ペレットの製造
方法において、上記仮焼時の温度を約３５０〜５９０℃
として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵＯ3 粒子と
なし、あるいは同じく仮焼時の温度を約５９０〜７００
℃として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵ3 Ｏ8 粒
子となすことも夫々可能である。
方法において、上記仮焼時の温度を約３５０〜５９０℃
として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵＯ3 粒子と
なし、あるいは同じく仮焼時の温度を約５９０〜７００
℃として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵ3 Ｏ8 粒
子となすことも夫々可能である。
【０００９】さらに同様に、前記還元時の雰囲気を、窒
素等の不活性ガスに水素を混入したガス、または水素ガ
スそのものとし、さらに前記還元時の温度を３５０℃以
上とし、また前記重ウラン酸アンモニウム粒子にＰｕ，
ＴＲＵ核種および／またはＦＰ等希土類元素を含有せし
めて、これら各元素を前記ＵＯ2 ペレットに混入するこ
とも夫々可能である。
素等の不活性ガスに水素を混入したガス、または水素ガ
スそのものとし、さらに前記還元時の温度を３５０℃以
上とし、また前記重ウラン酸アンモニウム粒子にＰｕ，
ＴＲＵ核種および／またはＦＰ等希土類元素を含有せし
めて、これら各元素を前記ＵＯ2 ペレットに混入するこ
とも夫々可能である。
【００１０】
【作用】上記本発明の製造方法においては、原料のウラ
ン酸化物が所定径以上の粒子であるため、機械によるハ
ンドリングが容易となり遠隔操作や自動化に適すると共
に、上記粒子は従来の粉末に比べて飛散しにくいことか
ら、製造工程中での損失が非常に少なく、被曝の低減に
も有効である。
ン酸化物が所定径以上の粒子であるため、機械によるハ
ンドリングが容易となり遠隔操作や自動化に適すると共
に、上記粒子は従来の粉末に比べて飛散しにくいことか
ら、製造工程中での損失が非常に少なく、被曝の低減に
も有効である。
【００１１】また、従来のウラン酸化物粉末を原料とし
たペレットは原料粉末の取扱い上の安定性確保のために
活性度が抑制されており、このため焼結温度が約１７０
０〜１７５０℃と高温となるが、本発明では特に安定化
は必要がないために焼結特性が良好となり、これにより
ペレットの焼結温度を前記約１４００〜１６００℃と従
来より低くして前記所要密度のＵＯ2 ペレットを製造す
ることが可能である。なお、従来と同様に１７５０℃前
後ででも焼結することも可能である。
たペレットは原料粉末の取扱い上の安定性確保のために
活性度が抑制されており、このため焼結温度が約１７０
０〜１７５０℃と高温となるが、本発明では特に安定化
は必要がないために焼結特性が良好となり、これにより
ペレットの焼結温度を前記約１４００〜１６００℃と従
来より低くして前記所要密度のＵＯ2 ペレットを製造す
ることが可能である。なお、従来と同様に１７５０℃前
後ででも焼結することも可能である。
【００１２】
【実施例】以下さらに添付図面を参照して、本発明の実
施例を説明する。
施例を説明する。
【００１３】図１は本発明実施例の核燃料ペレットの製
造方法を示すフローチャート図、図２はＵＯ3 粒子とＵ
3 Ｏ8 粒子の還元反応を夫々示すグラフである。
造方法を示すフローチャート図、図２はＵＯ3 粒子とＵ
3 Ｏ8 粒子の還元反応を夫々示すグラフである。
【００１４】本発明では先ず重ウラン酸アンモニウム粒
子（以下ＡＤＵ粒子という）をゲル化法で生成する。
子（以下ＡＤＵ粒子という）をゲル化法で生成する。
【００１５】このゲル化法には、ゲル化助剤を添加した
硝酸ウラニルをアンモニア水中に滴化して粒子化する外
部ゲル化法と、ヘキサメチレンテトラミンや尿素などと
混合した硝酸ウラニル原液を１００℃以上のシリコンオ
イル中に滴化して粒子化する内部ゲル化法とがある。し
かし、内部ゲル化法は混合液の低温保管や高温によるゲ
ル化中でのアンモニアの発生、ならびに粒子化後の油分
の除去などの点で工業化には不向きであるため、本発明
においても外部ゲル化法にてＡＤＵ粒子を生成した。
硝酸ウラニルをアンモニア水中に滴化して粒子化する外
部ゲル化法と、ヘキサメチレンテトラミンや尿素などと
混合した硝酸ウラニル原液を１００℃以上のシリコンオ
イル中に滴化して粒子化する内部ゲル化法とがある。し
かし、内部ゲル化法は混合液の低温保管や高温によるゲ
ル化中でのアンモニアの発生、ならびに粒子化後の油分
の除去などの点で工業化には不向きであるため、本発明
においても外部ゲル化法にてＡＤＵ粒子を生成した。
【００１６】次に、ＡＤＵ粒子を空気中で仮焼してＵＯ
3 粒子又はＵ3 Ｏ8 粒子とする。
3 粒子又はＵ3 Ｏ8 粒子とする。
【００１７】仮焼温度が３５０℃未満では、ＡＤＵ粒子
中に添加している有機材の熱分解除去が不十分であるた
め、好適には約４００〜５５０℃の範囲でＵＯ3 粒子と
する。
中に添加している有機材の熱分解除去が不十分であるた
め、好適には約４００〜５５０℃の範囲でＵＯ3 粒子と
する。
【００１８】一方、仮焼温度が約５９０℃を超えると、
ＵＯ3 粒子はＵ3 Ｏ8 粒子となる。ただし、７００℃以
上ではＵ3 Ｏ8 粒子が脆くなる。したがって、好ましく
は仮焼温度が約４００〜６５０℃の範囲であれば、次工
程の還元に好適なＵＯ3 粒子又はＵ3 Ｏ8 粒子を製造で
きる。
ＵＯ3 粒子はＵ3 Ｏ8 粒子となる。ただし、７００℃以
上ではＵ3 Ｏ8 粒子が脆くなる。したがって、好ましく
は仮焼温度が約４００〜６５０℃の範囲であれば、次工
程の還元に好適なＵＯ3 粒子又はＵ3 Ｏ8 粒子を製造で
きる。
【００１９】そして本発明では、さらに上記ＵＯ3 また
はＵ3 Ｏ8 粒子に対し還元を行うが、図２に上記ＵＯ3
およびＵ3 Ｏ8 粒子を夫々アンモニア分解ガス中で還元
させた結果を示す。なお、還元雰囲気としては、窒素、
アルゴン、ヘリウム等の各不活性ガスに水素を数％〜９
９％程度加えたものや、水素ガスそのものを使用しう
る。
はＵ3 Ｏ8 粒子に対し還元を行うが、図２に上記ＵＯ3
およびＵ3 Ｏ8 粒子を夫々アンモニア分解ガス中で還元
させた結果を示す。なお、還元雰囲気としては、窒素、
アルゴン、ヘリウム等の各不活性ガスに水素を数％〜９
９％程度加えたものや、水素ガスそのものを使用しう
る。
【００２０】ＵＯ3 粒子のＯ／Ｕ比は３であり、約３５
０℃で急速な還元反応が始まる。約４５０℃で還元反応
は終了し、この還元粒子のＯ／Ｕ比は２となる。これに
対し、Ｕ3 Ｏ8 粒子のＯ／Ｕ比は2.67であり、約３５０
℃で還元反応が始まる。約６００℃で還元反応は終了
し、この還元粒子のＯ／Ｕ比は２となる。両者共に、６
００℃以上でもＯ／Ｕ比は２を維持するが、約９００℃
からはこれらの還元粒子の焼結が始まるため、次工程の
プレスには不適である。
０℃で急速な還元反応が始まる。約４５０℃で還元反応
は終了し、この還元粒子のＯ／Ｕ比は２となる。これに
対し、Ｕ3 Ｏ8 粒子のＯ／Ｕ比は2.67であり、約３５０
℃で還元反応が始まる。約６００℃で還元反応は終了
し、この還元粒子のＯ／Ｕ比は２となる。両者共に、６
００℃以上でもＯ／Ｕ比は２を維持するが、約９００℃
からはこれらの還元粒子の焼結が始まるため、次工程の
プレスには不適である。
【００２１】次に、上記還元粒子のプレス成型を行う
が、プレス成型に好適な還元粒子は、そのＯ／Ｕ比を２
〜2.5 の範囲、密度を４〜６g/cm3 の範囲としたものが
望ましい。図２に示したように還元温度を調整すること
によって、ＵＯ3 粒子であれ、Ｕ3 Ｏ8 粒子であれ、夫
々に還元粒子のＯ／Ｕ比は任意に調整できる。ただし、
取出時に若干のＯ／Ｕ比の増加があるので適宜取出条件
を決める必要がある。還元粒子のＯ／Ｕ比は２より若干
高い方がペレット成型したときの焼結性が向上する。
が、プレス成型に好適な還元粒子は、そのＯ／Ｕ比を２
〜2.5 の範囲、密度を４〜６g/cm3 の範囲としたものが
望ましい。図２に示したように還元温度を調整すること
によって、ＵＯ3 粒子であれ、Ｕ3 Ｏ8 粒子であれ、夫
々に還元粒子のＯ／Ｕ比は任意に調整できる。ただし、
取出時に若干のＯ／Ｕ比の増加があるので適宜取出条件
を決める必要がある。還元粒子のＯ／Ｕ比は２より若干
高い方がペレット成型したときの焼結性が向上する。
【００２２】また、プレス成型時にダイス内に還元粒子
を稠密に充填するためには、還元粒子の直径はダイス内
径の1/10以下で、しかも一般的には粒径分布において第
１のピークの径が第２のピークの径の1/10となるような
バイモーダルの粒径分布に調整することが望ましいがシ
ングルモーダルでもさしつかえない。
を稠密に充填するためには、還元粒子の直径はダイス内
径の1/10以下で、しかも一般的には粒径分布において第
１のピークの径が第２のピークの径の1/10となるような
バイモーダルの粒径分布に調整することが望ましいがシ
ングルモーダルでもさしつかえない。
【００２３】例えば、ダイス内に還元粒子を充填し、５
０００kg／cm2 以上の成型圧力でプレスすれば、密度約
5.5 g/cm3 のグリーンペレットを成型できる。なお、通
常、原子燃料用ペレットの成型金型の内径寸法は約１０
ｍｍであり、この内径の1/10〜1/100 である還元粒子の
粒径は約１〜0.1 ｍｍの範囲となる。また、ＵＯ3 やＵ
3 Ｏ8 粒子は、還元時に約３０％の収縮をおこすため
に、これら還元前粒子の粒子径は約1.5 〜0.1 ｍｍとな
る。
０００kg／cm2 以上の成型圧力でプレスすれば、密度約
5.5 g/cm3 のグリーンペレットを成型できる。なお、通
常、原子燃料用ペレットの成型金型の内径寸法は約１０
ｍｍであり、この内径の1/10〜1/100 である還元粒子の
粒径は約１〜0.1 ｍｍの範囲となる。また、ＵＯ3 やＵ
3 Ｏ8 粒子は、還元時に約３０％の収縮をおこすため
に、これら還元前粒子の粒子径は約1.5 〜0.1 ｍｍとな
る。
【００２４】そして、最後の焼結工程において、このグ
リーンペレットを還元雰囲気中、約１４００〜１７５０
℃の範囲で、好適には約１５００℃で焼結させて、密度
10.45 g/cm3 以上のペレットとすることがてきる。還元
粒子のＯ／Ｕ比は２〜2.5 の範囲であっても、焼結完了
後には最終的にはペレットのＯ／Ｕ比は２となる。
リーンペレットを還元雰囲気中、約１４００〜１７５０
℃の範囲で、好適には約１５００℃で焼結させて、密度
10.45 g/cm3 以上のペレットとすることがてきる。還元
粒子のＯ／Ｕ比は２〜2.5 の範囲であっても、焼結完了
後には最終的にはペレットのＯ／Ｕ比は２となる。
【００２５】（実施例１）外部ゲル化法でＡＤＵ粒子を
製造した。即ち、硝酸ウラニルに添加剤としてＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）と４ＨＦ（テトラヒドロフル
フリルアルコール）を混合して滴下原液を調製した。滴
下原液の組成は、ウラン濃度１ｍｏｌ／ｌ、ＰＶＡ３０
g/l 、４ＨＦ３０ｖｏｌ％とした。振動ノズルにより滴
下原液の液滴を生成して、これを２０ｗｔ％のアンモニ
ア水中でゲル化させＡＤＵ粒子とした。振動ノズルによ
り直径約１ｍｍのＡＤＵ粒子とするべく制御した。
製造した。即ち、硝酸ウラニルに添加剤としてＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）と４ＨＦ（テトラヒドロフル
フリルアルコール）を混合して滴下原液を調製した。滴
下原液の組成は、ウラン濃度１ｍｏｌ／ｌ、ＰＶＡ３０
g/l 、４ＨＦ３０ｖｏｌ％とした。振動ノズルにより滴
下原液の液滴を生成して、これを２０ｗｔ％のアンモニ
ア水中でゲル化させＡＤＵ粒子とした。振動ノズルによ
り直径約１ｍｍのＡＤＵ粒子とするべく制御した。
【００２６】仮焼工程として、ＡＤＵ粒子を空気中５５
０℃で仮焼してＵＯ3 粒子とした。約５９０〜６５０℃
の温度範囲で仮焼してＵ3 Ｏ8 粒子としても特に問題は
なかった。仮焼したＵＯ3 粒子の直径は約0.9 ｍｍであ
った。
０℃で仮焼してＵＯ3 粒子とした。約５９０〜６５０℃
の温度範囲で仮焼してＵ3 Ｏ8 粒子としても特に問題は
なかった。仮焼したＵＯ3 粒子の直径は約0.9 ｍｍであ
った。
【００２７】還元工程として、還元は濃度１０ｗｔ％Ｈ
2 ／Ｎ2 ガス中、４４０℃にて２時間行ない、Ｎ2 ガス
中で冷却した後、室温で取り出した。この還元粒子のＯ
／Ｕ比は2.1 であり、粒子径は約0.7 ｍｍであった。
2 ／Ｎ2 ガス中、４４０℃にて２時間行ない、Ｎ2 ガス
中で冷却した後、室温で取り出した。この還元粒子のＯ
／Ｕ比は2.1 であり、粒子径は約0.7 ｍｍであった。
【００２８】プレス成型工程として、内径φ１０ｍｍの
ダイスに直径約0.7 ｍｍの上記還元粒子を充填した。こ
のときの粒子充填率は、約６１ｖｏｌ％であった。これ
を６０００kg／cm2 の成型圧力でプレス成型して外径１
０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、密度約5.7 g/cm3 の円柱状のグ
リーンペレットとした。焼結工程として上記グリーンペ
レットを7.5wt ％Ｈ2 ／Ｎ2 の還元雰囲気中、１５００
℃で３時間焼結して、密度10.45 g/cm3 のペレットを得
た。
ダイスに直径約0.7 ｍｍの上記還元粒子を充填した。こ
のときの粒子充填率は、約６１ｖｏｌ％であった。これ
を６０００kg／cm2 の成型圧力でプレス成型して外径１
０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、密度約5.7 g/cm3 の円柱状のグ
リーンペレットとした。焼結工程として上記グリーンペ
レットを7.5wt ％Ｈ2 ／Ｎ2 の還元雰囲気中、１５００
℃で３時間焼結して、密度10.45 g/cm3 のペレットを得
た。
【００２９】（実施例２）前記実施例１と同じＡＤＵ粒
子を６００℃の空気中にて仮焼し、Ｕ3 Ｏ8 粒子を得
た。このＵ3 Ｏ8 粒子は、球型を維持していた。さらに
Ｕ3 Ｏ8 粒子を、10wt％Ｈ2 ／Ｎ2 ガス中、５８０℃て
に２時間還元した後、Ｎ2 ガス中で冷却して室温にて取
り出したところ、この還元粒子のＯ／Ｕ比は2.05であ
り、粒子径は約0.7 ｍｍであった。この還元粒子を用い
て実施例１と同様な方法でプレス成型し、密度5.5 g/cm
3のグリーンペレットを得た。そして、このグリーンペ
レットを、やはり実施例１と同一条件にて焼結して、密
度10.40 g/cm3 のペレットを得た。
子を６００℃の空気中にて仮焼し、Ｕ3 Ｏ8 粒子を得
た。このＵ3 Ｏ8 粒子は、球型を維持していた。さらに
Ｕ3 Ｏ8 粒子を、10wt％Ｈ2 ／Ｎ2 ガス中、５８０℃て
に２時間還元した後、Ｎ2 ガス中で冷却して室温にて取
り出したところ、この還元粒子のＯ／Ｕ比は2.05であ
り、粒子径は約0.7 ｍｍであった。この還元粒子を用い
て実施例１と同様な方法でプレス成型し、密度5.5 g/cm
3のグリーンペレットを得た。そして、このグリーンペ
レットを、やはり実施例１と同一条件にて焼結して、密
度10.40 g/cm3 のペレットを得た。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の核燃料ペ
レットの製造方法は、外部ゲル化法で生成したＡＤＵ粒
子を空気中にて仮焼して、粒径約0.1 〜1.5 ｍｍのＵＯ
3 またはＵ3 Ｏ8 の粒子となし、次いでこれらＵＯ3 ま
たはＵ3 Ｏ8 粒子を還元してＵＯ2 の還元粒子とし、さ
らにこのＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペ
レットを形成し、このグリーンペレットを焼結すること
によりＵＯ2 ペレットとなすものであり、原料のウラン
酸化物が所定径以上の粒子であるため、機械によるハン
ドリングが容易となり遠隔操作や自動化に適すると共
に、上記粒子は従来の粉末に比べて飛散しにくいことか
ら、製造工程中での損失が非常に少なく、被曝の低減に
も有効であり、従ってＰｕ、ＴＲＵ核種、あるいはＦＰ
等希土類元素を添加含有させた場合に有利であり、さら
に、従来の製造方法では原料ウラン粉末の安定性確保の
ために活性度が抑制され焼結温度が約１７００〜１７５
０℃と高温となっていたのに対し、本発明では特に安定
化は必要ないために焼結特性が良好となり、これにより
ペレットの焼結温度を従来より約２００℃以上も低くし
て所要密度のＵＯ2 ペレットを省エネルギー的に製造し
うるとの顕著な効果を奏するものである。
レットの製造方法は、外部ゲル化法で生成したＡＤＵ粒
子を空気中にて仮焼して、粒径約0.1 〜1.5 ｍｍのＵＯ
3 またはＵ3 Ｏ8 の粒子となし、次いでこれらＵＯ3 ま
たはＵ3 Ｏ8 粒子を還元してＵＯ2 の還元粒子とし、さ
らにこのＵＯ2 の還元粒子をプレス成型してグリーンペ
レットを形成し、このグリーンペレットを焼結すること
によりＵＯ2 ペレットとなすものであり、原料のウラン
酸化物が所定径以上の粒子であるため、機械によるハン
ドリングが容易となり遠隔操作や自動化に適すると共
に、上記粒子は従来の粉末に比べて飛散しにくいことか
ら、製造工程中での損失が非常に少なく、被曝の低減に
も有効であり、従ってＰｕ、ＴＲＵ核種、あるいはＦＰ
等希土類元素を添加含有させた場合に有利であり、さら
に、従来の製造方法では原料ウラン粉末の安定性確保の
ために活性度が抑制され焼結温度が約１７００〜１７５
０℃と高温となっていたのに対し、本発明では特に安定
化は必要ないために焼結特性が良好となり、これにより
ペレットの焼結温度を従来より約２００℃以上も低くし
て所要密度のＵＯ2 ペレットを省エネルギー的に製造し
うるとの顕著な効果を奏するものである。
【図１】本発明実施例の核燃料ペレットの製造方法を示
すフローチャート図である。
すフローチャート図である。
【図２】ＵＯ3 粒子とＵ3 Ｏ8 粒子の還元反応を夫々示
すグラフである。
すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】 外部ゲル化法で生成した重ウラン酸アン
モニウム粒子を空気中にて約３５０〜７００℃で仮焼し
て、ＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 の粒子となし、次いでこれら
ＵＯ3 またはＵ3 Ｏ8 粒子を約３００〜９００℃で還元
して粒径が成型金型内径の約1/10〜1/100 のＵＯ2 の還
元粒子とし、さらにこのＵＯ2 の還元粒子をプレス成型
してグリーンペレットを形成し、このグリーンペレット
を約１４００℃以上で焼結することによりＵＯ2 ペレッ
トとなすことを特徴とするウラン酸化物粒子を原料とす
る核燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項２】 上記仮焼時の温度を約３５０〜５９０℃
として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵＯ3 粒子と
なす請求項１記載のウラン酸化物粒子を原料とする核燃
料ペレットの製造方法。 - 【請求項３】 上記仮焼時の温度を約５９０〜７００℃
として上記重ウラン酸アンモニウム粒子をＵ3 Ｏ8 粒子
となす請求項１記載のウラン酸化物粒子を原料とする核
燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項４】 上記還元時の雰囲気を、窒素等の不活性
ガスに水素を混入したガス、または水素ガスそのものと
した請求項１，２または３記載のウラン酸化物粒子を原
料とする核燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項５】 上記還元時の温度を３５０℃以上とした
請求項１，２，３，または４記載のウラン酸化物粒子を
原料とする核燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項６】 上記重ウラン酸アンモニウム粒子にＰ
ｕ，ＴＲＵ核種および／またはＦＰ等希土類元素を含有
せしめて、これら各元素を前記ＵＯ2 ペレットに混入す
る請求項１，２，３，４，または５記載のウラン酸化物
粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22718695A JP3211051B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22718695A JP3211051B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0954187A true JPH0954187A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3211051B2 JP3211051B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=16856844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22718695A Expired - Fee Related JP3211051B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211051B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005061387A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | 滴下原液、滴下原液の調製方法、硝酸ウラニル溶液の調製方法、及びポリビニルアルコール溶液の調製方法 |
| JP2006045018A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 滴下原液 |
| JP2006045017A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 滴下原液調製方法 |
| JP2006045405A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 硝酸ウラニル含有滴下原液用ポリマー溶液調製方法 |
| JP2006111470A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 重ウラン酸アンモニウム粒子製造用原液の調製方法 |
| JP2007101439A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | National Institutes Of Natural Sciences | 固体放射線源体 |
| US7811526B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-10-12 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Device for recovering feedstock liquid, device for supplying a feedstock liquid, device for solidifying the surfaces of drops, and apparatus for producing ammonium diuranate particles |
| 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 |
| JP2014529738A (ja) * | 2011-08-22 | 2014-11-13 | コミッサリアア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 多孔性核燃料の製造方法 |
| KR20180121787A (ko) * | 2016-03-29 | 2018-11-08 | 울트라 세이프 뉴클리어 코포레이션 | 소결 조제로서 가연성 독물질로 제조된 완전 세라믹 마이크로캡슐화된 연료 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP22718695A patent/JP3211051B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7811526B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-10-12 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Device for recovering feedstock liquid, device for supplying a feedstock liquid, device for solidifying the surfaces of drops, and apparatus for producing ammonium diuranate particles |
| WO2005061387A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | 滴下原液、滴下原液の調製方法、硝酸ウラニル溶液の調製方法、及びポリビニルアルコール溶液の調製方法 |
| US7628970B2 (en) | 2003-12-24 | 2009-12-08 | Nuclear Fuel Industries, Ltd. | Method of preparing feedstock liquid, method of preparing uranyl nitrate solution, and method of preparing polyvinyl alcohol solution |
| JP2006045405A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 硝酸ウラニル含有滴下原液用ポリマー溶液調製方法 |
| JP2006045017A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 滴下原液調製方法 |
| JP2006045018A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 滴下原液 |
| JP4621450B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2011-01-26 | 原子燃料工業株式会社 | 滴下原液調製方法 |
| JP4639063B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2011-02-23 | 原子燃料工業株式会社 | 滴下原液 |
| JP4679094B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2011-04-27 | 原子燃料工業株式会社 | 硝酸ウラニル含有滴下原液用ポリマー溶液調製方法 |
| JP2006111470A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 重ウラン酸アンモニウム粒子製造用原液の調製方法 |
| JP4596876B2 (ja) * | 2004-10-12 | 2010-12-15 | 原子燃料工業株式会社 | 重ウラン酸アンモニウム粒子製造用原液の調製方法 |
| JP2007101439A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | National Institutes Of Natural Sciences | 固体放射線源体 |
| 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 |
| JP2014529738A (ja) * | 2011-08-22 | 2014-11-13 | コミッサリアア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 多孔性核燃料の製造方法 |
| KR20180121787A (ko) * | 2016-03-29 | 2018-11-08 | 울트라 세이프 뉴클리어 코포레이션 | 소결 조제로서 가연성 독물질로 제조된 완전 세라믹 마이크로캡슐화된 연료 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3211051B2 (ja) | 2001-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090252279A1 (en) | Fuel Pellet for a Nuclear Reactor and Method for Producing Fuel Pellet | |
| JP3211051B2 (ja) | ウラン酸化物粒子を原料とする核燃料ペレットの製造方法 | |
| CN110157934A (zh) | 一种钨或钼基二氧化铀燃料芯块的制造方法 | |
| US6251309B1 (en) | Method of manufacturing large-grained uranium dioxide fuel pellets containing U3O8 | |
| US3342562A (en) | High density urania fuel elements | |
| KR101182290B1 (ko) | 니켈 산화물과 알루미늄 산화물을 첨가한 이산화우라늄 소결체의 제조방법 | |
| JPH0120399B2 (ja) | ||
| US4261934A (en) | Method for homogenizing mixed oxide nuclear fuels | |
| US3168601A (en) | Process for the production of plutonium oxide-containing nuclear fuel compacts | |
| US3168479A (en) | Process for producing high density nuclear fuel particles | |
| US3761546A (en) | Method of making uranium dioxide bodies | |
| JP2006275795A (ja) | 核燃料ペレットおよびその製造方法 | |
| Gündüz et al. | Effects of Different Parameters on the Densities of Uranium Dioxide and Uranium Dioxide–Gadolinium Oxide Fuels Produced by the Sol-Gel Technique | |
| US3327027A (en) | Process for the production of plutonium oxide-containing nuclear fuel powders | |
| US3291869A (en) | Nuclear fuel | |
| JP3051388B1 (ja) | 核燃料焼結体の製造方法 | |
| US3168371A (en) | Process for producing high density urania fuel elements | |
| JP2907694B2 (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JP3172732B2 (ja) | 核燃料用セラミックスペレットの製法 | |
| US3657137A (en) | Nuclear fuel comprising uranium dioxide in a porous ceramic oxide matrix | |
| JPH0755975A (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH0761820A (ja) | 核燃料ペレットの製造方法 | |
| JPH10332861A (ja) | 一窒化ウランの製造方法 | |
| JPH0121476B2 (ja) | ||
| JPS6314789B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010529 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |