JPH11174184A - 燃料球分散型原子燃料ペレット - Google Patents
燃料球分散型原子燃料ペレットInfo
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- JPH11174184A JPH11174184A JP9362093A JP36209397A JPH11174184A JP H11174184 A JPH11174184 A JP H11174184A JP 9362093 A JP9362093 A JP 9362093A JP 36209397 A JP36209397 A JP 36209397A JP H11174184 A JPH11174184 A JP H11174184A
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- Japan
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- fuel
- sphere
- matrix
- layer
- nuclear
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- Withdrawn
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-
- 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
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料球分散型原子燃料ペレットにおいて、マ
トリックスのスエリングを最小に抑えると共に、燃料球
の粒径を小さくしてペレット内の燃料球の均質化等を図
る。 【解決手段】 核原料物質またはこれを含む微小粒の燃
料球１をアルミナ等のマトリックス３中に分散させ焼結
ペレットとなした燃料球分散型原子燃料ペレットにおい
て、上記燃料球１の表面を所定厚みのＺｒＯ2 層２にて
被覆せしめたことを特徴としている。
トリックスのスエリングを最小に抑えると共に、燃料球
の粒径を小さくしてペレット内の燃料球の均質化等を図
る。 【解決手段】 核原料物質またはこれを含む微小粒の燃
料球１をアルミナ等のマトリックス３中に分散させ焼結
ペレットとなした燃料球分散型原子燃料ペレットにおい
て、上記燃料球１の表面を所定厚みのＺｒＯ2 層２にて
被覆せしめたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電所におい
て、ワンス・スルー燃料として使用される燃料球分散型
原子燃料ペレットに関するものである。
て、ワンス・スルー燃料として使用される燃料球分散型
原子燃料ペレットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ワンス・スルー燃料とは、Ｐｕの利用を
制限するために、使用済燃料となったあとの再処理によ
るＰｕやＵの回収を行わない燃料のことであり、この燃
料ペレットとしては、上記ＵＯ2 等の燃料粉、Ａｌ2 Ｏ
3 粉、ＭｇＯ粉等を均質混合し、焼結してペレット化し
たもの、またはＵＯ2 やＰｕＯ2 をＺｒＯ2 に固溶さ
せ、これをアルミナやアルミナ・マグネシアからなるス
ピネルのマトリックス中に均質的に分散させ、ペレット
化したものが提案されている。
制限するために、使用済燃料となったあとの再処理によ
るＰｕやＵの回収を行わない燃料のことであり、この燃
料ペレットとしては、上記ＵＯ2 等の燃料粉、Ａｌ2 Ｏ
3 粉、ＭｇＯ粉等を均質混合し、焼結してペレット化し
たもの、またはＵＯ2 やＰｕＯ2 をＺｒＯ2 に固溶さ
せ、これをアルミナやアルミナ・マグネシアからなるス
ピネルのマトリックス中に均質的に分散させ、ペレット
化したものが提案されている。
【０００３】そして、この種の燃料の照射試験が開始さ
れたが、燃料原子の核分裂フラグメント（Ｆｉｓｓｉｏ
ｎ Ｆｒａｇｍｅｎｔ）の作用により上記マトリックス
部のスエリングが大きいことが判明した。このため、上
記核原料物質を含む燃料部を球体にして、これをマトリ
ックス中に均質的に分散させてペレット化することが新
たに提案されている。
れたが、燃料原子の核分裂フラグメント（Ｆｉｓｓｉｏ
ｎ Ｆｒａｇｍｅｎｔ）の作用により上記マトリックス
部のスエリングが大きいことが判明した。このため、上
記核原料物質を含む燃料部を球体にして、これをマトリ
ックス中に均質的に分散させてペレット化することが新
たに提案されている。
【０００４】この燃料ペレットは、ＵＯ2 やＰｕＯ2 を
ＺｒＯ2 に固溶させて直径数１００μｍの燃料球を形成
し、この燃料球をα−アルミナ等のマトリックス中に均
質分散させた後、これを焼結してペレット化したもので
ある。これは、上記核分裂によるフラグメントの飛程が
１０μｍ以内であることから、上記燃料部を球にするこ
とによってフラグメントを封じ込め、スエリングにかか
わるマトリックス部を可能なかぎり少なくすることを目
的としている。
ＺｒＯ2 に固溶させて直径数１００μｍの燃料球を形成
し、この燃料球をα−アルミナ等のマトリックス中に均
質分散させた後、これを焼結してペレット化したもので
ある。これは、上記核分裂によるフラグメントの飛程が
１０μｍ以内であることから、上記燃料部を球にするこ
とによってフラグメントを封じ込め、スエリングにかか
わるマトリックス部を可能なかぎり少なくすることを目
的としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記新
たに提案されている燃料においても、上記燃料球のまわ
りの１０μｍ程度の部分のマトリックス材のスエリング
は防ぐことができない。また、燃料球の比表面積を小さ
くすることにより、スエリングにかかわるマトリックス
部を小さくすることは可能になるが、燃料球の直径が大
きくなり、燃料体としての均質性が損なわれると共に、
燃料球の温度が高くなり、ＦＰガスの放出特性上に問題
がでてくる。
たに提案されている燃料においても、上記燃料球のまわ
りの１０μｍ程度の部分のマトリックス材のスエリング
は防ぐことができない。また、燃料球の比表面積を小さ
くすることにより、スエリングにかかわるマトリックス
部を小さくすることは可能になるが、燃料球の直径が大
きくなり、燃料体としての均質性が損なわれると共に、
燃料球の温度が高くなり、ＦＰガスの放出特性上に問題
がでてくる。
【０００６】本発明は叙上の如き実状に対処し、燃料球
の担体となるＺｒＯ2 が照射によるスエリングが小さい
ことを利用し、燃料球の表面を所定厚みのＺｒＯ2 層で
さらにコーティングすることにより、この被覆層にてス
エリングの原因となる前記核分裂フラグメントを吸収
し、マトリックス中のスエリングを最小限に抑制するこ
とを目的とするものである。
の担体となるＺｒＯ2 が照射によるスエリングが小さい
ことを利用し、燃料球の表面を所定厚みのＺｒＯ2 層で
さらにコーティングすることにより、この被覆層にてス
エリングの原因となる前記核分裂フラグメントを吸収
し、マトリックス中のスエリングを最小限に抑制するこ
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
合する本発明の燃料球分散型原子燃料ペレットは、核原
料物質またはこれを含む微小粒の燃料球をアルミナ等の
マトリックス中に分散させ焼結ペレットとなした燃料球
分散型原子燃料ペレットにおいて、上記燃料球の表面を
所定厚みのＺｒＯ2 層にて被覆せしめたことを特徴とす
る。そして、上記本発明の原子燃料ペレットにおいて、
上記ＺｒＯ2 層の厚みを１０μｍ〜２０μｍとすること
も好適であり、また上記ＺｒＯ2 層のジルコニアを安定
化または部分安定化ジルコニアとすることも好適であ
る。
合する本発明の燃料球分散型原子燃料ペレットは、核原
料物質またはこれを含む微小粒の燃料球をアルミナ等の
マトリックス中に分散させ焼結ペレットとなした燃料球
分散型原子燃料ペレットにおいて、上記燃料球の表面を
所定厚みのＺｒＯ2 層にて被覆せしめたことを特徴とす
る。そして、上記本発明の原子燃料ペレットにおいて、
上記ＺｒＯ2 層の厚みを１０μｍ〜２０μｍとすること
も好適であり、また上記ＺｒＯ2 層のジルコニアを安定
化または部分安定化ジルコニアとすることも好適であ
る。
【０００８】
【作用】上記本発明の燃料球分散型原子燃料ペレットに
おいては、燃料球表面を被覆するＺｒＯ2 層が燃料球表
面の核分裂フラグメントを吸収することができ、これに
よりマトリックス部のスエリングを最小限に抑えること
が可能となる。そして、かかる効果によって燃料球の比
表面積を大きくしうることから、燃料球の直径を小さく
することが可能となり、これにより、より均質の燃料ペ
レットを形成すると共に、燃料球の温度を低くしてＦＰ
ガスの放出特性を良好にすることが可能となる。
おいては、燃料球表面を被覆するＺｒＯ2 層が燃料球表
面の核分裂フラグメントを吸収することができ、これに
よりマトリックス部のスエリングを最小限に抑えること
が可能となる。そして、かかる効果によって燃料球の比
表面積を大きくしうることから、燃料球の直径を小さく
することが可能となり、これにより、より均質の燃料ペ
レットを形成すると共に、燃料球の温度を低くしてＦＰ
ガスの放出特性を良好にすることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、さらに添付図面を参照し
て、本発明の実施の形態を説明する。
て、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】図１は本発明実施形態の燃料球分散型原子
燃料ペレットを示す部分断面図であり、この燃料ペレッ
トは、燃料棒の被覆管に装填される円柱状のセラミック
ス燃料であり、ＵＯ2 、ＰｕＯ2 、ＴｈＯ2 等の核燃料
物質をＺｒＯ2 に固溶させて直径約１００μｍの燃料球
１（焼結体）を多数形成すると共に、これらの燃料球１
の表面全体に１０μｍの厚みを有するＺｒＯ2 層２を形
成し、このＺｒＯ2 層２がコーティングされた燃料球を
アルミナやアルミナ・マグネシア等のマトリックス３中
に均質的に分散させて焼結することにより形成されてい
る。
燃料ペレットを示す部分断面図であり、この燃料ペレッ
トは、燃料棒の被覆管に装填される円柱状のセラミック
ス燃料であり、ＵＯ2 、ＰｕＯ2 、ＴｈＯ2 等の核燃料
物質をＺｒＯ2 に固溶させて直径約１００μｍの燃料球
１（焼結体）を多数形成すると共に、これらの燃料球１
の表面全体に１０μｍの厚みを有するＺｒＯ2 層２を形
成し、このＺｒＯ2 層２がコーティングされた燃料球を
アルミナやアルミナ・マグネシア等のマトリックス３中
に均質的に分散させて焼結することにより形成されてい
る。
【００１１】上記核燃料物質は上記の如くＺｒＯ2 に固
溶した状態で燃料球１を形成しているが、これらＵＯ2
等の核燃料物質を単体として燃料球１を形成することも
可能であり、その場合はＰｕとＵとを混合するＭＯＸ燃
料のような形態もありうる。
溶した状態で燃料球１を形成しているが、これらＵＯ2
等の核燃料物質を単体として燃料球１を形成することも
可能であり、その場合はＰｕとＵとを混合するＭＯＸ燃
料のような形態もありうる。
【００１２】また、上記ＺｒＯ2 層２は加熱により結合
された膜状の固体層であり、その厚みは、核分裂フラグ
メントによるマトリックス３の損傷が上記の如きセラミ
ックスの場合は１０μｍ以下と考えられるので、１０μ
ｍ以上あればよい。一方、燃料の燃焼に伴い、ＺｒＯ2
相と燃料相との間で原子の相互拡散が生じる可能性があ
るので、これを考慮してある程度厚くする必要がある
が、余り厚すぎるとＺｒＯ2 の熱伝導度が低いことによ
って問題が生じる。このため、上記ＺｒＯ2 層２の厚み
の上限は２０μｍ程度と考えられる。さらに、このＺｒ
Ｏ2 層２のジルコニアを、安定化ジルコニアまたは部分
安定化ジルコニアとすることも可能である。
された膜状の固体層であり、その厚みは、核分裂フラグ
メントによるマトリックス３の損傷が上記の如きセラミ
ックスの場合は１０μｍ以下と考えられるので、１０μ
ｍ以上あればよい。一方、燃料の燃焼に伴い、ＺｒＯ2
相と燃料相との間で原子の相互拡散が生じる可能性があ
るので、これを考慮してある程度厚くする必要がある
が、余り厚すぎるとＺｒＯ2 の熱伝導度が低いことによ
って問題が生じる。このため、上記ＺｒＯ2 層２の厚み
の上限は２０μｍ程度と考えられる。さらに、このＺｒ
Ｏ2 層２のジルコニアを、安定化ジルコニアまたは部分
安定化ジルコニアとすることも可能である。
【００１３】しかして、上記本発明の実施形態の燃料球
分散型原子燃料ペレットにおいては、燃料球１の表面を
被覆するＺｒＯ2 層２が燃料球１表面の核分裂フラグメ
ントを吸収することができ、これによりマトリックス部
３のスエリングを最小限に抑えることが可能となる。そ
して、かかる作用によって燃料球１の比表面積を大きく
しうることから、燃料球１の直径を従来の数１００μｍ
から数１０μｍ〜１００μｍと小さくすることが可能と
なり、これにより、より均質な燃料ペレットを形成する
と共に、燃料球１の温度も低くしてＦＰガスの放出特性
を良好にすることが可能となる。なお、上記燃料球の均
質性について更に説明すると、燃料球の直径を例えば従
来のような４００μｍとした場合に対し、本発明実施形
態のように１００μｍとすると、燃料球数は４3 ＝６４
倍となり、ペレットにおける燃料球の均質性はそれだけ
向上する。
分散型原子燃料ペレットにおいては、燃料球１の表面を
被覆するＺｒＯ2 層２が燃料球１表面の核分裂フラグメ
ントを吸収することができ、これによりマトリックス部
３のスエリングを最小限に抑えることが可能となる。そ
して、かかる作用によって燃料球１の比表面積を大きく
しうることから、燃料球１の直径を従来の数１００μｍ
から数１０μｍ〜１００μｍと小さくすることが可能と
なり、これにより、より均質な燃料ペレットを形成する
と共に、燃料球１の温度も低くしてＦＰガスの放出特性
を良好にすることが可能となる。なお、上記燃料球の均
質性について更に説明すると、燃料球の直径を例えば従
来のような４００μｍとした場合に対し、本発明実施形
態のように１００μｍとすると、燃料球数は４3 ＝６４
倍となり、ペレットにおける燃料球の均質性はそれだけ
向上する。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料球分
散型原子燃料ペレットは、燃料球表面を被覆するＺｒＯ
2 層が燃料球表面の核分裂フラグメントを吸収しうるこ
とから、マトリックス部のスエリングを最小限に抑える
一方、燃料球の比表面積を大きくしうることから、燃料
球の直径を数１０〜数１００μｍと従来より小さくする
ことが可能となり、これにより従来より均質な燃料ペレ
ットを形成すると共に、燃料球の温度も低くしてＦＰガ
スの放出特性を良好にするとの顕著な効果を奏するもの
である。
散型原子燃料ペレットは、燃料球表面を被覆するＺｒＯ
2 層が燃料球表面の核分裂フラグメントを吸収しうるこ
とから、マトリックス部のスエリングを最小限に抑える
一方、燃料球の比表面積を大きくしうることから、燃料
球の直径を数１０〜数１００μｍと従来より小さくする
ことが可能となり、これにより従来より均質な燃料ペレ
ットを形成すると共に、燃料球の温度も低くしてＦＰガ
スの放出特性を良好にするとの顕著な効果を奏するもの
である。
【図１】本発明実施形態の燃料球分散型原子燃料ペレッ
トを示す部分断面図である。
トを示す部分断面図である。
１ 燃料球 ２ ＺｒＯ2 被覆層 ３ マトリックス
Claims (3)
- 【請求項１】 核原料物質またはこれを含む微小粒の燃
料球をアルミナ等のマトリックス中に分散させ焼結ペレ
ットとなした燃料球分散型原子燃料ペレットにおいて、
上記燃料球の表面を所定厚みのＺｒＯ2 層にて被覆せし
めたことを特徴とする燃料球分散型原子燃料ペレット。 - 【請求項２】 上記ＺｒＯ2 層の厚みが１０μｍ〜２０
μｍである請求項１記載の燃料球分散型原子燃料ペレッ
ト。 - 【請求項３】 上記ＺｒＯ2 層のジルコニアが安定化ま
たは部分安定化ジルコニアである請求項１または２記載
の燃料球分散型原子燃料ペレット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9362093A JPH11174184A (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 燃料球分散型原子燃料ペレット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9362093A JPH11174184A (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 燃料球分散型原子燃料ペレット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11174184A true JPH11174184A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18475884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9362093A Withdrawn JPH11174184A (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 燃料球分散型原子燃料ペレット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11174184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100643794B1 (ko) | 2005-07-29 | 2006-11-10 | 한국원자력연구소 | 감마상 Ｕ―Ｍｏ 또는 Ｕ―Ｍｏ-Ｘ계 합금의 조대 입자가규칙적으로 배열된 판상 핵연료 및 그 제조 방법 |
| WO2012121466A1 (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-13 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method of preparing plate-shaped high-density low-enriched uranium dispersion target and high-density low-enriched uranium target prepared thereby |
| CN103635272A (zh) * | 2011-06-23 | 2014-03-12 | 原子能和替代能源委员会 | 处于γ-亚稳相的基于铀和钼的合金的粉末、包括该粉末的粉末组合物及所述粉末和组合物的用途 |
-
1997
- 1997-12-10 JP JP9362093A patent/JPH11174184A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100643794B1 (ko) | 2005-07-29 | 2006-11-10 | 한국원자력연구소 | 감마상 Ｕ―Ｍｏ 또는 Ｕ―Ｍｏ-Ｘ계 합금의 조대 입자가규칙적으로 배열된 판상 핵연료 및 그 제조 방법 |
| WO2012121466A1 (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-13 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method of preparing plate-shaped high-density low-enriched uranium dispersion target and high-density low-enriched uranium target prepared thereby |
| CN103635272A (zh) * | 2011-06-23 | 2014-03-12 | 原子能和替代能源委员会 | 处于γ-亚稳相的基于铀和钼的合金的粉末、包括该粉末的粉末组合物及所述粉末和组合物的用途 |
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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: 20050301 |