JPH11211871A - 核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
核燃料ペレットの製造方法Info
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- JPH11211871A JPH11211871A JP10029278A JP2927898A JPH11211871A JP H11211871 A JPH11211871 A JP H11211871A JP 10029278 A JP10029278 A JP 10029278A JP 2927898 A JP2927898 A JP 2927898A JP H11211871 A JPH11211871 A JP H11211871A
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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
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 クリープ抵抗性を低減し得る核燃料ペレット
の製造方法を得ること。 【解決手段】 核燃料粉末を加圧成形して成形体を形成
し、その成形体の外周面及び端面の少なくとも一方に焼
結助剤を塗布した後、その成形体を焼結する。
の製造方法を得ること。 【解決手段】 核燃料粉末を加圧成形して成形体を形成
し、その成形体の外周面及び端面の少なくとも一方に焼
結助剤を塗布した後、その成形体を焼結する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核燃料棒用の核燃
料ペレットの製造方法に関する。
料ペレットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】原子炉
においては、一般に二酸化ウランもしくは酸化プルトニ
ウム入り二酸化ウラン等の核燃料酸化物の焼結体からな
るペレットを燃料被覆管中に封入して燃料棒を構成し、
その燃料棒を格子状に束ねた燃料集合体が燃料として使
用される。
においては、一般に二酸化ウランもしくは酸化プルトニ
ウム入り二酸化ウラン等の核燃料酸化物の焼結体からな
るペレットを燃料被覆管中に封入して燃料棒を構成し、
その燃料棒を格子状に束ねた燃料集合体が燃料として使
用される。
【０００３】この燃料被覆管内に封入されるペレット
は、核燃料酸化物の粉末を加圧成形し、これを焼結しさ
らに焼結体の外周面を研削することによって形成され
る。
は、核燃料酸化物の粉末を加圧成形し、これを焼結しさ
らに焼結体の外周面を研削することによって形成され
る。
【０００４】ところで、燃料集合体設計においては、経
済設計の観点から燃料の高燃焼度化が進められており、
この燃料の高燃焼度化に伴う問題の一つとして、ペレッ
トと燃料被覆管との機械的相互作用の問題がある。この
問題への対策としては、燃料被覆管の内側に柔らかな金
属を張り付ける方法が採られている。また、燃料ペレッ
トのクリープ抵抗性を小さくするために種々の化合物の
添加が検討されており、この化合物を核燃料酸化物の粉
末に添加、混合することにより、燃料ペレットを構成す
る焼結体中にその化合物が均一に分布される。
済設計の観点から燃料の高燃焼度化が進められており、
この燃料の高燃焼度化に伴う問題の一つとして、ペレッ
トと燃料被覆管との機械的相互作用の問題がある。この
問題への対策としては、燃料被覆管の内側に柔らかな金
属を張り付ける方法が採られている。また、燃料ペレッ
トのクリープ抵抗性を小さくするために種々の化合物の
添加が検討されており、この化合物を核燃料酸化物の粉
末に添加、混合することにより、燃料ペレットを構成す
る焼結体中にその化合物が均一に分布される。
【０００５】しかしながら、クリープ抵抗性を小さくす
るために化合物を添加、混合する場合には、混合工程を
一工程追加する必要があるとともに、化合物が焼結体中
に均一に分布するために、燃料被覆管との機械的相互作
用が発生する焼結体の外周面近傍においては、必ずしも
クリープ抵抗の低減効果を十分生じさせ得る程度にはな
らない場合がある等の問題がある。
るために化合物を添加、混合する場合には、混合工程を
一工程追加する必要があるとともに、化合物が焼結体中
に均一に分布するために、燃料被覆管との機械的相互作
用が発生する焼結体の外周面近傍においては、必ずしも
クリープ抵抗の低減効果を十分生じさせ得る程度にはな
らない場合がある等の問題がある。
【０００６】本発明は、このような点に鑑み、核燃料ペ
レットのクリープ抵抗性を十分低減し得るようにした核
燃料ペレットの製造方法を得ることを目的とする。
レットのクリープ抵抗性を十分低減し得るようにした核
燃料ペレットの製造方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、核燃料粉末を
加圧成形して成形体を形成し、その成形体の外周面及び
端面の少なくとも一方に、酸化アルミニウムと二酸化珪
素の混合物或はアルミノケイ酸塩等の焼結助剤を塗布
し、その焼結助剤が塗布された成形体を焼結することを
特徴とする。
加圧成形して成形体を形成し、その成形体の外周面及び
端面の少なくとも一方に、酸化アルミニウムと二酸化珪
素の混合物或はアルミノケイ酸塩等の焼結助剤を塗布
し、その焼結助剤が塗布された成形体を焼結することを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】核燃料用原料粉末としては、二酸
化ウランその他の酸化ウラン、酸化プルトニウム、酸化
トリウム等が挙げられ、これらが１種または２種以上混
合して用いられる。また、酸化ガドリニウムなどの中性
子吸収物質との混合物としても用いられる。
化ウランその他の酸化ウラン、酸化プルトニウム、酸化
トリウム等が挙げられ、これらが１種または２種以上混
合して用いられる。また、酸化ガドリニウムなどの中性
子吸収物質との混合物としても用いられる。
【０００９】そこで、このような核燃料用原料粉末を成
形機の金型に充填し、例えば０．５〜５ｔａｎ／ｃｍ2
程度の圧力で成形して、４０〜６０％ＴＤ（理論密度の
４０〜６０％、理論密度は二酸化ウランの場合１０．９
５ｇ／ｃｍ3 ）の成形体を形成する。
形機の金型に充填し、例えば０．５〜５ｔａｎ／ｃｍ2
程度の圧力で成形して、４０〜６０％ＴＤ（理論密度の
４０〜６０％、理論密度は二酸化ウランの場合１０．９
５ｇ／ｃｍ3 ）の成形体を形成する。
【００１０】次いで、成形体外周面又は端面、或は成形
体外周面及び端面に焼結助剤を塗布する。この焼結助剤
としては酸化アルミニウムと二酸化珪素の混合物、或は
アルミノケイ酸塩等が用いられる。また、上記焼結助剤
の塗布の方法としては、粉末をそのまま塗布する方式、
溶液として塗布する方式、或は懸濁液として塗布する方
式を採用することができる。
体外周面及び端面に焼結助剤を塗布する。この焼結助剤
としては酸化アルミニウムと二酸化珪素の混合物、或は
アルミノケイ酸塩等が用いられる。また、上記焼結助剤
の塗布の方法としては、粉末をそのまま塗布する方式、
溶液として塗布する方式、或は懸濁液として塗布する方
式を採用することができる。
【００１１】このようにして焼結助剤が塗布された成形
体を、水素雰囲気中、水素と窒素の混合ガスからなる還
元性雰囲気中、二酸化炭素の分解を利用した酸化性雰囲
気中、或はアルゴン等の不活性ガス雰囲気中において約
１５００〜１８００℃の温度で約１〜１０時間の条件下
で焼結する。
体を、水素雰囲気中、水素と窒素の混合ガスからなる還
元性雰囲気中、二酸化炭素の分解を利用した酸化性雰囲
気中、或はアルゴン等の不活性ガス雰囲気中において約
１５００〜１８００℃の温度で約１〜１０時間の条件下
で焼結する。
【００１２】しかして、このようにして得られた核燃料
ペレットは、焼結時に焼結助剤が融解し、焼結体表面に
一様に拡散し、外周面近傍及び端面近傍の結晶粒が成長
することにより、結晶粒界に焼結助剤が析出し、クリー
プ抵抗性の小さいペレットが得られる。
ペレットは、焼結時に焼結助剤が融解し、焼結体表面に
一様に拡散し、外周面近傍及び端面近傍の結晶粒が成長
することにより、結晶粒界に焼結助剤が析出し、クリー
プ抵抗性の小さいペレットが得られる。
【００１３】そこで、上述のようにして得られたペレッ
トを、例えば研削によって所望の形状とし、これを燃料
被覆管内に装填し、不活性ガス中で密封して燃料棒を形
成し、さらにこの燃料棒を束ねて燃料集合体を構成す
る。
トを、例えば研削によって所望の形状とし、これを燃料
被覆管内に装填し、不活性ガス中で密封して燃料棒を形
成し、さらにこの燃料棒を束ねて燃料集合体を構成す
る。
【００１４】（実施例１）核燃料用原料粉末を粉末成形
することにより形成された成形体の端面にイソステアリ
ン酸を塗布し、その上に酸化アルミニウムと二酸化珪素
の混合物の粉末を散布し、その後上記成形体を焼成し焼
結体を得た。
することにより形成された成形体の端面にイソステアリ
ン酸を塗布し、その上に酸化アルミニウムと二酸化珪素
の混合物の粉末を散布し、その後上記成形体を焼成し焼
結体を得た。
【００１５】図１の（ａ），（ｂ）は上記方法で製造し
たペレットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示
す顕微鏡写真であって、図１の（ｂ）に示すようにペレ
ットの外周面近傍の結晶粒径が図１の（ａ）に示すペレ
ットの内部の結晶粒径より大きくなり、ペレット外周面
近傍の結晶粒界に焼結助剤が析出したことがわかる。
（実施例２）アルミノケイ酸塩をイソステアリン酸に懸
濁させ、その懸濁液を筆によって、核燃料用原料粉末を
粉末成形した成形体の外周面及び端面に塗布し、その後
上記成形体を焼成し焼結体を得た。
たペレットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示
す顕微鏡写真であって、図１の（ｂ）に示すようにペレ
ットの外周面近傍の結晶粒径が図１の（ａ）に示すペレ
ットの内部の結晶粒径より大きくなり、ペレット外周面
近傍の結晶粒界に焼結助剤が析出したことがわかる。
（実施例２）アルミノケイ酸塩をイソステアリン酸に懸
濁させ、その懸濁液を筆によって、核燃料用原料粉末を
粉末成形した成形体の外周面及び端面に塗布し、その後
上記成形体を焼成し焼結体を得た。
【００１６】図２の（ａ），（ｂ）は上記方法で製造し
たペレットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示
す顕微鏡写真であって、図２の（ｂ）に示すようにペレ
ットの外周面近傍の結晶粒径が図２の（ａ）に示すペレ
ットの内部の結晶粒径より大きくなり、ペレット外周面
近傍の結晶粒界に焼結助剤が析出したことがわかる。
たペレットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示
す顕微鏡写真であって、図２の（ｂ）に示すようにペレ
ットの外周面近傍の結晶粒径が図２の（ａ）に示すペレ
ットの内部の結晶粒径より大きくなり、ペレット外周面
近傍の結晶粒界に焼結助剤が析出したことがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は核燃料粉
末を加圧成形した成形体の外周面及び端面の少なくとも
一方に焼結助剤を塗布した後焼結することにより、ペレ
ットの外周面近傍の結晶粒界に焼結助剤を析出させ、ク
リープ抵抗性が小さい焼結体からなるペレットを得るこ
とができる。したがって、核燃料粉末内に焼結剤を添加
して混合させる等の工程を用いる必要がない等の効果を
奏する。
末を加圧成形した成形体の外周面及び端面の少なくとも
一方に焼結助剤を塗布した後焼結することにより、ペレ
ットの外周面近傍の結晶粒界に焼結助剤を析出させ、ク
リープ抵抗性が小さい焼結体からなるペレットを得るこ
とができる。したがって、核燃料粉末内に焼結剤を添加
して混合させる等の工程を用いる必要がない等の効果を
奏する。
【図１】（ａ），（ｂ）は実施例１の方法で製造したペ
レットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示す顕
微鏡写真。
レットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示す顕
微鏡写真。
【図２】（ａ），（ｂ）は実施例２の方法で製造したペ
レットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示す顕
微鏡写真。
レットの中心部および外周面近傍部の結晶構造を示す顕
微鏡写真。
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、核燃料粉末を
加圧成形して成形体を形成し、その成形体の外周面及び
端面の少なくとも一方に焼結助剤を塗布し、その焼結助
剤が塗布された成形体を焼結し、ペレットの外周面近傍
の結晶粘界に焼結助剤を析出させるようにしたことを特
徴とする。
加圧成形して成形体を形成し、その成形体の外周面及び
端面の少なくとも一方に焼結助剤を塗布し、その焼結助
剤が塗布された成形体を焼結し、ペレットの外周面近傍
の結晶粘界に焼結助剤を析出させるようにしたことを特
徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は核燃料粉
末を加圧成形した成形体の外周面及び端面の少なくとも
一方に焼結助剤を塗布した後焼結することにより、ペレ
ットの外周面近傍の結晶粒界に焼結助剤を析出させるよ
うにしたので、ペレットの外周面近傍における、クリー
プ抵抗性が小さい焼結体からなるペレットを得ることが
できる。したがって、核燃料粉末内に焼結剤を添加して
混合させる等の工程を用いる必要がない等の効果を奏す
る。
末を加圧成形した成形体の外周面及び端面の少なくとも
一方に焼結助剤を塗布した後焼結することにより、ペレ
ットの外周面近傍の結晶粒界に焼結助剤を析出させるよ
うにしたので、ペレットの外周面近傍における、クリー
プ抵抗性が小さい焼結体からなるペレットを得ることが
できる。したがって、核燃料粉末内に焼結剤を添加して
混合させる等の工程を用いる必要がない等の効果を奏す
る。
Claims (2)
- 【請求項１】核燃料粉末を加圧成形して成形体を形成
し、その成形体の外周面及び端面の少なくとも一方に焼
結助剤を塗布し、その焼結助剤が塗布された成形体を焼
結することを特徴とする、核燃料ペレットの製造方法。 - 【請求項２】焼結助剤が酸化アルミニウムと二酸化珪素
の混合物或はアルミノケイ酸塩であることを特徴とす
る、請求項１記載の核燃料ペレットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029278A JP2911866B1 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10029278A JP2911866B1 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2911866B1 JP2911866B1 (ja) | 1999-06-23 |
| JPH11211871A true JPH11211871A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=12271817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10029278A Expired - Fee Related JP2911866B1 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911866B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017526918A (ja) * | 2014-09-08 | 2017-09-14 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核動力炉のための核燃料ペレットを製作する方法 |
| JP2017533406A (ja) * | 2014-09-08 | 2017-11-09 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核動力炉のための核燃料ペレットを製作する方法 |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP10029278A patent/JP2911866B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017526918A (ja) * | 2014-09-08 | 2017-09-14 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核動力炉のための核燃料ペレットを製作する方法 |
| JP2017533406A (ja) * | 2014-09-08 | 2017-11-09 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 核動力炉のための核燃料ペレットを製作する方法 |
| US10361008B2 (en) | 2014-09-08 | 2019-07-23 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method of making a nuclear fuel pellet for a nuclear power reactor |
| US10361007B2 (en) | 2014-09-08 | 2019-07-23 | Westinghouse Electric Sweden Ab | Method of making a nuclear fuel pellet for a nuclear power reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2911866B1 (ja) | 1999-06-23 |
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