JPS589090A - 逃散性結合剤を含む核燃料物質およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック技術および非金属粉末の焼結体の製
造に関するもので、更に詳しく言えば、新規な核燃料粉
末と結合剤との混合物およびかかる混合物から作られて
特異な物理的性質を有する未焼結体並びにかかる混合物
およびそれの未焼結体の新規な製造方法に関する。

ウラン、プルトニウムおよびトリウムのセラ叱ツク化合
物を蝶じめとする各種の物質が原子炉用の核燃料として
使用されているが、とシわけ好適な化合物拡酸化つラン
、酸化プルトニウム、酸化トリウムおよびそれらの混合
物である。中でも、原子炉用としてＩＩ＃に好適な核燃
料社二酸化り２ンである。

二酸化ウラン紘かなり多孔質の微細な粉末として商業的
に生産されているが、これをそのまま核燃料として使用
すｂことはできない。この粉末は自由に流動し得る状態
になく、凝塊や集塊を含んでいるため、燃料管中に所望
の密度で充填することが困難である。

また、商業的に入手し得る二酸化ウラン粉末の組成の点
から見ても、それをそのまま核燃料として使用すること
蝶できない。二酸化ウランは定比例の法則の例外を成す
ものである。すなわち、二酸化つ２ンは確かに単一の安
定な相を作るが、その組成ｄ　ＵＯＬ？からＵＯ，、、
Ｋまで変わり得るのでちる。Ｑ／［３比の増加に伴って
熱伝導率が低下するから、で鳶るだＩｎ　Ｏ／勺比の低
い二酸化ウランが好適である。しかるに、二酸化ウラン
粉末は空気中において容易に酸化しかつ容易に湿気を吸
収するから、かかる粉末の０４比は核燃料用として適格
な値を著し゛く越えている。

二酸化ウランを核燃料用として適合させるため幾つかの
方法が使用されてきた。現在のところ、最も普通の方法
社粉末を所定寸法の円柱状圧縮体に加圧成形することで
ある。

ところで、焼結に先立つ粉末材料の圧縮体の製造を容易
にするために通例使用される各種の有機結合剤またはプ
ラスチック結合剤は、核燃料に対して応用することはで
きない。なぜなら、それらは焼結体の内部を水素化物の
ごとき不純物で汚染する傾向を示すからである。通常、
このような結合剤は焼結工程中に気体に転化するのであ
って、かかる気体は除去しなければならないかも特別の
装置または操作が必要となる。また分解すると、従来の
結合剤は製品の焼結の九めに使用される装置内に有機物
質を沈着させるのが通例で、そのため装置の保守が面倒
になる。更にまた、高分子物質の熱分解をもたらす還元
雰囲気中で焼成が行われるため、従来の炭素含有結合剤
は核燃料中に炭素を残留させることに％なる。

このような従来技術の欠点は、本発明の場合と同じ譲受
人Ｋ１１ｆｆされた／　９７　’？年７２月６日付のガ
リバｙ　（Ｇａ１１ｉｖａｎ）の米国特許第ダ０１．／
７００号の発１ｊｉＫよって著しく改善された。この発
明に従えば、炭酸ウラニルアンモニウムあるい蝶それに
対応する重炭酸塩を九はカルバミド酸塩から成る結合剤
を使用することＫよに、最終の焼結工程に至るまでの取
扱いおよび加工操作を通じて圧縮体または未焼結体が団
結状態に保たれる。更に詳しく述べれば、この発明に従
りて圧縮体または未焼結体を製造する際には、ＵＯ，の
粒状体をたとえば重炭酸アンモニウムと接触させること
によって約５−の炭酸ウラニルアンモニウムを含゛有す
る均質な混合物が生成される。このような混合物から製
造された圧縮体の密度は、使用する加圧力に応じて理論
値の約３０〜りＯチに相当するが、時には９０５４に達
することもある。たとえば湿式冶金用プレスを使用する
ような通常の回分式加圧成形作業によって製造する場合
、かかる圧縮体は適格な製品を、比較的高い収率で与え
るのく十分な強度を有する。゛しかしながら、回転式プ
レスによる連続作業の場合Ｋｔ！、それに伴う加圧力条
件に圧縮体が十分に耐え得ると紘言えない。

このたび本発明者等は、比較的大きい引張強さを有する
核燃料圧縮体が一貫して製造可能であることを見出した
。その上、このような結果蝶噸〃ポンド／平方インチ（
／１Ｉ０１Ｋｖ’０１１　）という中１度の圧縮力の使
用によって得られることが判明し九。更にまた、かかる
圧縮体轄極めて大きい引張強さま九紘大きい引張強さと
実質的な塑性との特異な組合せを有するため、回転式プ
レスの使用を伴う連続作業においても高い収率で製造し
得ることが判明した。しかも、これらの利点は着しいプ
ロセスの複雑化や製品原価の増大および代償としての原
著な欠点をもたらすことなしに達成されるのである。

要するに本発明拡、炭酸つ２ニルアンモニウムあるいは
対する重炭酸塩またはカルパント酸塩を含有する核燃料
に特定の条件下でフィンを添加反応させ、それＫより粒
子状核燃料物質用の結合剤として炭酸つ２ニルアンモニ
ウムよシも有利な水溶性り２ニル化合物を生成させると
いう着想に基づいている。好ましくは、上記のアンン紘
多官能性の第一フィンであシ、そして本発明の反応は前
述の特許明細書中に記載のごとくにして調製された核燃
料物質の粒子状混合物にかかるアミンを接触させること
によシ実施される。個々の場合においてアミン添加量に
ほぼ比例した量のアンモニアが遊離されることから考え
ると、上記の反応によって生じる化合物は元のウラニル
′アンそニウム化合物に対応したアミンであると信じら
れる。いずれにせよ、最終的に得られるのはたとえば回
転式プレス作業による連続生産にとってより有効な結合
剤である。

このような反楔にとつて好都合な条件は、室温、通常の
湿度および大気圧から成る標準条件であることが判明し
た。とはいえ時には、とりわけアミンが室温下に、おい
て固体である場合やアンモニア遊離反応の速度があまり
に遅い場合には、ある程度の加熱が好ましいこともある
。

更Ｋまたミアンモニアを完全に置換してより有効な結合
剤゛を生成させる九めに必要な量を越える過剰のア之ン
轄、得られる核燃料物質の未焼結圧縮体の引張強さおよ
び照性にとって有害となシ得ることも判明した。たとえ
ば、後述のごとき実例について見ると、炭酸ウラニルア
ンモニウムを含有する二酸化ウラン粉末に対して僅かに
過剰のエチレンジアミンを添加することによって得られ
た圧縮体は、アミン添加を受けない同じ粉末の圧縮体と
同程度の塑性および引張強さしか示さなかっ九。

本発明の方法面について一般的に述べれば、本発明の方
法はつ２ニルアンモニウム化合物をアミンと反応させる
ことによって結合剤としての有効性が実質的に向上した
水溶性のクラニル化合物を粒子状の混合物中にその場で
生成させる工程を主要工程として含んでいる。この工程
は、粒子状の混合物を加圧成形することにより核燃料ベ
レット覧 どしての寸法および形状を持った焼結用の圧縮体を形成
する工程に先立つものである。この工程はまた、核燃料
物質の個々の粒子の表面上に炭酸ウラニルアンモニウム
またはそれの同等物が一様に分布したような粒子状混合
物あるいは粉末混合物に液体、固体また唸気体状のアミ
ンを接触させる操作から成るものである。前述の通り、
この場合の作業条件線アンモニア置換反応にとって好都
合なものとする。その結果、ウラニルアンモニウム化合
物中のアンモニアの少なくとも３Ｓチが遊離され、そし
てウラニルアンモニウム化合物自体はアミンによって置
換されるものと想像される。本発明の最良の実施態様に
従えば、アミンの添加量はアンモニア遊離の終了時にお
いて粉末混合物中に未反応のアミンが実質的に残留しな
いようなものとする。

同様に本発明の物質組成面について一般的に述べれば、
本発明の粒子状核燃料物質は炭酸ウラニルアンモニウム
あるいはそれに対応する重炭酸塩またはカルバミド酸塩
とは異なる少量の水溶性クラニル化合物を含有した核燃
料物質の粉末混合物から成るものである。かかる少量成
分は粉末混合物の圧縮体に対する優れた結合剤として役
立つもので、炭酸ウラニルアンモニウムまたはそれの同
等物とアミ／との反応生成物から成りかつ約０５〜７％
の割合で存在する。それはまた、前述の通り、多官能性
の第一アミンまたはそれのコ種以上の混合物から誘導さ
れたものであることが好ましい。

次に本発明の製品面について簡単に述べれば、本発明の
製品は炭酸ウラニルアンモニウムあるいはそれに対応す
る重炭酸塩またはカルバミド酸塩よりも結合剤として優
れた少量の水溶性ウラニル化合物によって結合された粒
子状の核燃料物質（九とえばＤｏ、　）から成るベレッ
ト状の未焼結圧縮体である。前述の通り、かかる圧縮体
は上記の水溶性つ２ニル化合物を約０５〜り饅の割合で
含有し、しかもその水溶性クラニル化合−抹多官能性の
第一アミンから誘導されたものであることが好ましい。

本発明の最良の実施態様に従えば、原料となる粒子状核
燃料物質の場合ζ同じく、かかる圧縮体は未反応の残留
アミンを実質的に含有しないものと：ｔ一本。

以下、添付の図面を参照しながら本発明を一層詳しく説
明しよう。

本発明の実施に当っては、第１図の工程系統図に示され
るごとく、炭酸ウラニルアンモニウムを含有するＤｏ、
＠未混合物が調製される。その際には、粉末中に一様に
分布した所望の生成物を得るための反応にとって有利な
条件下で粉末にアンモニア、二酸化炭素および水蒸気を
接触させることにより、その場で炭酸ウラニルアンモニ
ウムを生成させることが好ましい。こうして得られ゛邂
混合物を本明細書中では「処理粉氷」と呼ぶ。あるいは
また、図中の点線で示された経路に従い、微粉状の重炭
酸アンモニウムを添加してから両粉末を十分に混和する
ことによりて所要含量の結合剤を得ることもできる。最
高７０日の期間後には、［ＪＯ，粉末と添加した重炭酸
アンモニウムとの反応によって炭酸ウラニルアンモニウ
ム結合剤が得られる。すなわち、標準的な温度、圧力お
よび湿度条件（２６℃、大気圧、相対湿度りｔｉｓ＞の
下では重炭酸アンモニウムがアンモニア、二酸化炭素お
よび水蒸気に分解し、次いでそれらがＵ（ｈと反応して
ＵＯ３粒子の表面上に炭酸ウラニルアンモニウムを生成
するのである。本プロセス中の工ｓにおいて蝶、ζうし
て得られた混合物が結合剤中のアンモニアをアミンで置
換するための反応にとりて有利な条件下において適嶺な
アミンと接触させられる。この工程こそ本プロセス中の
新規かつ主要な工程であって、前述のごとき新規な結果
および利点を一貫、して達成するためＫＦｉ不可欠なも
のである。かかる目的のためには、７．３−ジアミノプ
ロパンを使用することが好ましい。これは液体または気
体あるい鉱更に固体としても添加することができるが、
好適な実施態様に従えば液体として使用される。固体と
して添加する場合には、アミンを凍結してから微細な粉
末に粉砕し、次いで両看末を十分に混和すればよい。ア
ミンの温度の上昇に伴って置換反応が開始するが、これ
は混合物からのアンモニア発生によって、＃４らかとな
る。

別法として、アミンを蒸発させて粉末中に拡散させ、そ
れによシアンモニクム化合物と反応させてアンモニアを
遊離させることもできる。

本発明の好適な実施態様に従えに多官能性の第一アミン
が単独で使用され木が、その他のアミン類も使用可能で
あシ、またアミン類の混合物も本発明の目的に適するこ
とを了解されたい。同様Ｋ。

ｉ、３＝ジアミノプロパンが好都合であるとはいえ、商
業的な入手可能性やその他の実用上の理由から見て別の
アミン類が好適となる場合もあり得る。現時点において
４ＩＫ好適な代用アミン類としては、エチレンジアミン
、モノメチルアミン、１６−ジアミツヘキサンおよび７
．７−ジアミノへブタンが挙げられる。はとんどのアミ
ン類については、実施者はそれの使用形態を随意に選択
することができる。しかるにモノメチルアミンの場合に
は、室温下において気体であるため、別法を使用するこ
とは容易でない。同卵に、／、６−ジアミツヘキサンや
７．７−ジアミノへブタンは室温下において固体であシ
、そのために気体として使用することは容易でない。

第２図中の曲線ＢおよびＣＫよって示されるごとく、／
、゛３−シアζノグロバンは顕著に優れたベレッ）！性
を与える。それはまた、標準状態下において迅速に反応
してアンモニアの置換をもたらすととＫより、第１図の
工程系統図中の実線および点線でそれぞれ示され、る選
択可能な予備工程から得られる処理粉末またＨ　ｕｏ、
粉末−結合剤混合物の初期ウラニルアンモニウム化合物
含量にほぼ比例した量の優れた結合剤を生成する。曲線
Ａ。

ＢおよびＣＫよって示されるデー１夕は各々の場合にお
ける粉末混合物を２０　ｋｐｓｉ　（／’ｌ０ｂＫＶＣ
ｄ）　　で加圧成形して得られたものであり、また標準
的な核燃料ベレットの形態を成す各圧縮体の引張強さは
通常の方法によって測定された。更に詳しく述べれば、
曲線ＢＦｉ本発明に従って曲線Ａの粉末を処理して結合
剤中のアンモニアの約ダＯ−ダＳ９Ｇを／、３−ジアミ
ノプロパンで置換することによシ製造され九ペレットの
試験に際して得られたデータを表わしている。また、曲
線ＣはりＯ−ざ０チのアンモニアを同じアミンで置換す
ることＫよりて曲ＪＩ人の粉末から製造され九ベレット
の引張試験において得られたデータを表わしている。曲
ａＡ　、ＢおよびＣＫよって表わされる結果を比較すれ
ばわかる通り、本発明に従って７！ｆｆａのアンモニウ
ムを置換すると曲線Ａの非置換製品に比べて引張強さが
３倍に増大し、またｌＩ、ｔｓのアンモニアを置換する
と同じ特性がコ倍以上に増大する。

夏にまた、アミン反応の相対的な効果は、ガス（Ｃｏｘ
　、　ＮＨｓ　、　Ｈ意０　）処理によって生成される
量と同じ量の炭酸ウラニルアンモニウムを生成するため
に添゛加すべき重炭酸アンモニウムの量である等何重炭
酸アンモニウム含量の低い範囲において僅かに大きくな
っている。このようにして処理されたＵＯｇ粉末から製
造されたベレットについてアミン添加後３７日目まで試
験した限りでは特性の変化は認められかかったが、その
時点以後の試験は行っていない。なお、本プロセスの開
始時におけるＵ０２粉末の組成およびそれの調製方法に
ついては、前述のごときガリバンの特許明細書中に見ら
れる詳細なＩ５！明に従うことが有利である。この特許
明細書のうちで上記の問題を取扱っている部分は引用に
よって本明細書中にそのまま併合されるものとする。

更Ｋまた、核燃料物質について述べる場合、本明細書中
において使用される用語や表現は前述のごときガリバン
の特許明細書中で一般的および詳細に定義された通りの
ものであることも了解されたい。

本発明の新規な特徴および利点を一層詳しく説明するた
め以下に実施例を示すが、それらによって本発明の範囲
が限定を受けること杜ない。

実施例／ ２０時間にわたや、ｓｏｏ　ｙ−のＵＯ２粉末中にアン
モニア、二酸化炭素、水蒸気および酸素を流した。

かかる作業中の周囲条件は２６℃の温度、７ｑチの湿度
、および大気圧に維持された。また、ガス流量はほぼ一
定であって、アンモニア、二酸化炭素および酸素に関す
る値はそれぞれ０．／２、ω９および１ＡＡＪ、４−で
あつた。

上記作業の終了時、粉末の重量は炭酸ウラニルアンモニ
ウムの生成のためにｌＡざチだけ増加したことが判明し
た。同じ量の炭酸ウラニルアンモニウムを生成させるＫ
は、１０％の重炭酸アンモニウムを添加してから最高１
０日間にわたって熟成させればよい。従って、本実施例
における等価重炭酸アンモニウム含量社ムＯチである。

このように処理された粉末を密閉容器中にユ５ケ月間貯
蔵した後、その粉末から製造されたベレットの引張強さ
はＸ）Ｏｐｓｉ　（／ダＫｆｄ　）であると推定された
。

この値は、本実施例において実測したものではなく、同
様な処理および熟成後の粉末から製造されたベレットの
引張強さを実測することによって得られたものである。

次に、かかる粉末中にエチレンジアミンの蒸気を通した
。すなわち、純粋なエチレンジアミン中に２１”Ｃで毎
分１２の酸素を通し、次いでその酸素を、２Ｓ時間にわ
たって！；００　ｆ−の処理粉末中に流のエチレンジア
ミンを除去した。かかる（操作）の後、処理粉末の重量
はガターだけ増加したことが判明した。こうして得られ
た粉末をコθｋｐｓｉ（／１Ｉ０６　ＫＦ／ｄ　）で加
圧成形することによって製造されタヘレットノ引張強さ
は、３Ｊ３　・ｐｓ　ｉ　（２３，４Ｌ　Ｋｇ／ｄ　）
であることが判明した。

実施例コ 実施例／に記載したような条件下において、／ｑのｔＪ
Ｏ，粉末を／を時間にわたファンモニア、二酸化炭素、
水蒸気および酸素で処理した。その結果、処理粉末の重
量Ｆｉ、？、Ａチだけ増加し、また処理粉末をコθｋｐ
ｓｉ（／４ｔθＡ　Ｋｌ／ｅｌｌ　）で加圧成形するこ
とによりて製造されたベレットは１３２ｐｓｉ（／θ？
Ｋｙ／ｄ）の引張強さを有していた。

熟成を行うことなく、実施例／と同ム手順により〃θ？
の上記処理粉末にエチレンジアミンの蒸気を通した。そ
の結果、１３−の重量増加が見られ九。こうして得られ
た粉末をコＯｋｐｓｉ　　で加圧成形することによって
製造された棒準寸法および形状のベレットは、約３１ｐ
６　ｐｓｉ　（ＱＳ：り９／ｄ）の引張強さを有してい
た。

上記の一つの実施例において使用した元のＵＯ。

粉末（すなわち未処理のＵＯ，粉末）をコθｋｐｓ　ｉ
で加圧成形したところ、約３！ｒ　ｐｓｉ　（−２５’
Ｐ／ｄ）の引張強さを有するベレットが得られた。従っ
て、アンモニア、二酸化炭素、水蒸気および酸素による
同−処理並びにエチレンジアミンによる処理の結果、得
られる未焼結ベレットの引張強さは約７０倍に増大した
ととＫなる。

実施例３ 本発明の方法における液体状のアミンの有用性を試験す
るための実験として、実施例１に記載のごとくにして調
製されたＳＯ？の００２粉″末に液体状のエチレンジア
ミンを／／２ｄずつダ回にわたって添加した。かかる混
合物を激しく攪゛拌したところアンモニアガスの発生が
認められたが、それは数分以内に終了した。添加したエ
チレンジアミン１モルに対し３６モルのアンモニアが遊
離された。

どうして得られた粉末を加圧成形してから通常の方法に
よりで測定したところ、３００　ｐｓｉ　（２１／Ｋｙ
／ｄ）を越える引張強さが見られた。

実施例１ 本発明の方法において／、３−ジアミノプロパンが特に
有用であることを証明するため、実施例／に記載のごと
くにして調製されたＵＯ２粉末に液体状の／、３−ジア
ミノプロパンを添加する実験を行った。すなわち、実施
例コにおいて述べたごとく、ｇｏｔのＵＯ霊粉末に／、
３−ジアミノプロパンを／／２６１１ずつダ回にわたっ
て添加した。５分後、反応の完了したことがアンモニア
発生の終了によりて明らかとなった。こうして得られた
混合物を２０ｋｐｓｉ（ｌダ０１．Ｋｙ／ｃｄ）で加圧
成形することＫよりて製造されたペレット状の圧縮体に
ついて試験を行りた。これらの試験の結果は後記Ｂ表中
の第５行に示されている。

実施例Ｓ −施例１の記載に従９て調製された粉末の経時特性変化
を３週間にわたって試験した。こうして得られた結果を
下記Ａ表に示す。

Ａ表 ０　　　　　３４１、Ｃ２よ’７）　　　　　１０＝コ
Ｏコ　　　　　３！；／（２１Ａ？）　　　　　１０〜
コＯダ　　　　　３１，２Ｃ２よ５）７０〜２０／ｌ　
　　　　３／コ（，２／９）　　　　／ダル３弘本ｆ３
は塑性の尺度であって、ペレットが破損した後かつ加圧
力を最大値の９０％未満に低下させる前にインストロン
試験機の試験素子が移動する距離（単位ミクロン）゛を
表わす。

実施例６ 本発明の方法におけるその他のアミン類の有効性および
様々な割合の／、３−ジアミノプロパンの有効性を試験
するため、実施例／に記載のごと＜Ｋして調製されたＵ
Ｏ２粉末について試験を行った。ただし、等何重炭酸ア
ンモニウム含量を様々に変化させた。かかる試験の結果
を下記Ｂ表に示すが、これらのデータは個々の処理を受
けた粉末から前述のごとくにして製造された圧縮体につ
いてやはり前述のごとき引張試験および型性試験を行う
ことによって得られたものである。やはｆｉＢ表から明
らかな通シ、添加した／、３−ジアミノプロパンの量と
本発明の反応によって置換されたアンモニアの量との間
には直線的だが化学量論的でない関係が存在する。なお
、試験したアミン類のいずれについても同様な直線性の
存在が予想される。

この実験において試験したアミン類は、本発明の目、的
にとって！に適する形態すなわち液体、気体または固体
の状態で使用された。詳しく言えば、モノメチルアミン
は気体状で使用したのであって、Ｂ表中の各試験におい
て共通に使用した処理粉末中に流された。ｌ、クージア
ミノへブタンおよび１．６−ジアミツヘキサンは固体状
で使用したのであって、粉末状態にしてから上記の処理
粉末と混合された。その他のアミン類は液体状で使用し
たのでありて、前述のごと＜Ｋｌ、て上記の処理粉末と
混合された。

上記の実施例中に示された結果とりわけ実施例乙の結果
かられかる通り、多官能性の第一アミン類が本発明の実
施に際して特に有利なことが明らかである。更Ｋまた、
迅速な反応をもたらしかつ第２図に示されるような顕著
に優れたベレッ）！性を与えるという理由から、７．３
−ジアミノプロパン扛本発ＩＪｌｌＫおける使用に恐ら
く最も適したものであるが了解されよう。

とはいえ、商業的な入手可能性の点でｌ、６−ジアミツ
ヘキサンの方が好適である場合もちに得よう。この場合
には、反応を完結させるためにある程度の加熱（約６０
℃）が必要なこともある。

上記の一般的および詳細な説明並びに上記実施例中に詳
述され九実験結果から理解される通り、好適な実施態様
に従えば多官能性の第一アミン類が一般に使用される。

しかしながら、単官能性アミン類の使用、そしてまた本
発明の新規な結果および利点を一貫して与えるようなあ
らゆるアミン類の使用が意図されていることを了解すべ
きである。

更にまた、特に８表に示された結果から理解される通Ｆ
）、／、３−ジアミノプロパン、／、６−ジアミツヘキ
サン、／、７−ジアミノプロン、３゜３−シア之ノジプ
ロビルアミン、エチレンジアミンおよびそれらの混合物
から成る群より選ばれたアミンを使用することがＩｒｆ
Ｋ好ましい。その上、使用するアミンまたはアミン混合
物および使用する装置に応じ、かかるアミンを上記の説
明に従って液体状、気体状まえは固体状で使用し、そし
ていずれの場合にも本発明の目的を達成することができ
るのである。

実施例７ 二酸化ククンの処置粉末中のアンモニアを完全に除去す
るのに必要な量を越える過剰のアミンが及ぼす効果を試
験するため、θＯＯざ１モルの（ＮＨ４）４００意（Ｃ
Ｏｉｈを含有するｓｏｙの処理粉末にａｏｑｏ１モルの
エチレンジアミンを添加した。

その結果、Ｑｏ、３２１．モルのアンモニアが発生した
。前述のととく／モルのエチレンジアミンの添加によっ
て０５６モルのアンモニアが遊離されるものとすれば、
０．０’ｌＯ１モルのエチレンジアミンはアンモニアを
完全に除去するのに必要な量に比べて６−だけ過剰であ
りた。こうして得られた粉末から上記のごとくにして製
造されたベレットについて試験を行ったところ、引張強
さは９６ｐｓｉであり、またｆ１値はゼロであった。

実施例りの結果かられかる通り、実際問題としては、本
発明方法の実施に際して処理粉末に添加されるアミンの
量はアンモニアを完全に除去するのに必要な量の１０−
９０’４を越えないようにすぺきである。アン％ニアの
除去率が１００チに達するまでは圧縮体の特性の向上が
得られるが、それ以上にアミンを添加すると同じ特性の
顕著な低下が見られることがあるからである。

本明細書中で言う「核燃料物質」とは、前述のガリパン
の特許明細書中において定義されたような物質を指す。

本発明の方法は、炭酸ウラニルアンモニウムまたはそれ
の同等物を含有するものでありさえすれば、単独の核燃
料物質にもかがる物質の混合物にも等しく適用可能であ
る。その結果、本発明のアミン置換反応が起こるため、
粒子状の核燃料物質用の結合剤として炭酸ウラニルアン
モニウムよりも有効な水溶性のウラニル化合物が生成さ
れるわけである。

なお、本明細書中において百分率や割合が記載される場
合、それらはいずれも重量に基づくものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はｔｙｏ、粉末を気体で処理することまたはＵＯ
，粉末を重炭酸アンモニウムと混合することによって高
率のＵＯ２粉末と混合された炭酸ウラニルアンモニウム
を得るだめの選択可能な予備工程を含む本発明の方法を
図解する工程系統図であり、また第２図はコ０ｋｐｓｉ
　　で加圧成形さ、れたｔｙｏ、粉末の圧縮体の引張強
さを本文中で定義されたようなＵＯ２粉末の等優賞炭酸
アンモニウム含量に対してプロットしたグラフであって
、図中の３本の曲線は未置換のアンモニウム化合物結合
剤を含む粉末混合物、炭酸つ２ニルアンモニウム中のア
ンモニアの約ｐ、ｉｓをアミン反応によって置換した同
様の粉末混合物、およびアンモニアを約７！；％まで置
換した同様の粉末混合物を示す。 軸出顯人ゼネラル・Ｉレフトリック・カンパニイ代漏り
、　　（７８３０）生ｍｓ二 Ｆ刀テｌ （

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　核燃料物質とウラニルアンモニウム化合物との粒子
   状混合物を加圧成形して未焼結の圧縮体を形成し、次い
   で前記圧縮体を焼結する工程を含の加圧成形工程に先立
   ち前記ウラニルアンモニウム化合物をアミン化合物と反
   応させることによって前記混合物用Ｏ結合剤としての有
   効性が実質的に向上した水溶性のつ２ニル化合物を前記
   混合物中に生成させる工程が含まれることを特徴とする
   方法。 ユ　前記アミン化合物が７．３−ジアミノプロパｌ、Ｉ
   ｅ＆−シア建ノへキサン、１．７−ジアミノへブタン、
   モノメチルアミン、エチレンジアミンを九はそれらの混
   合物である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　前記アミン化合物が／、３−ジアミノプロパンであ
   る場合において、前記アミン化合物が液体として、前記
   混合物に添加され、そして前記混合物全体にわたり前記
   核燃署物質の個々の粒子の表面上に実質的に一様に分配
   される特許請求の範囲第１または一項記載の方法。 病　前記アミン化合物が／、６−ジアミツヘキサンであ
   る場合において、前記アミン化合物を微粉状の同体とし
   て添加して粒子状の前記核燃料物質と混合し、次いで得
   られた混合物を６０℃で約め時間にわたシ加熱して前記
   アミン化合物を反応させるととＫよつて水溶性のウラニ
   ル化合物が生成される特許請求の範囲第１または一記載
   の方法。 よ　気体状のエチレンジアミンを粒子状の前記核燃料物
   質と接触させて前記クラニルアンモニウム化合物と反応
   させることＫよって水溶性のクラニル化合物が生成され
   る特許請求の範囲第７４１九社コ項記載の方法。 ｋ　核燃料物質中にり２ニルアンモニウム化合物を混入
   して粒子状の混合物を調製し、前記クラニルアンモニウ
   ム化合物の化学量論的当量よ少食ない比率で前記混合物
   にアミン化合物を添加し、前記アミン化合物を前記クラ
   ニルアンモニウム化合物と反応させることによって前記
   混合物用の結合剤としての有効性が実質的に向上した水
   溶性のウラニル化合物を生成させ、こうして得られた粒
   子状物質を加圧成形してベレット状の未焼結圧縮体を形
   成し、次いで前記圧縮体を焼成して焼結ぺＶットを得る
   諸工程から成ることを特徴とする核燃料物質の焼結体の
   製造方法−０ ２前記アミン化合物が前記クラニルアンモニウム化合物
   の化学量論的当量の約ｔＯ＊に８当する割合で添加され
   る特許請求の範囲第６項記載の方法。 エ　炭酸クラニルアンモニウムよシも結合剤として有効
   な水溶性のウラニル化合物を低い割合で含有する粒子状
   の核燃料物質。 デ　前記水溶性のつ２ニル化合物より少ない量のウラニ
   ルアン令ニウム化合物を含有する特許請求の範囲第３項
   記載の核燃料物質。 １０、粒子状核燃料物質用の結合剤として炭酸つ２ニル
   アンモニウムよシ有効な水溶性のウラニル化合物を比較
   的少ないが有効な量で含有することを特徴とする、最終
   の焼結状態に至るまでの加工操作を通じてペレットの結
   着性を維持するのく十分な引張強さおよび重性を持った
   ベレットを成す核燃料物質の未焼結圧縮体。 ／ｉ　前記水溶性のウラニル化合物が前記圧縮体中に約
   ａＳ〜約７−の割合で存在する特許請求の範囲第７０項
   記載の未焼結圧縮体。 ／ユ前記水溶性のつ２ニル化合物が前記圧縮体中に約５
   −の割合で存在する特許請求の範囲第１Ｏ１−＃：、Ｆ
   ｉ／／、項記載の未焼結圧縮体。 １３前記水溶性のウラニル化合物より少ない量のウラニ
   ルアンそニウム化合物を含有する特許請求の範囲第１Ｏ
   項記載の未焼結圧縮体。 ／喫前記水溶性のウラニル化合物がアミン化合物と炭酸
   ウラシルアンモニウムとの反応生成物である特許請求の
   範囲第１Ｏ項記載の未焼結圧縮体。 ｌよ未反応の残留アミン化合物を実質的に含有しない特
   許請求のｔｒｉｍ第１４ｃ項記載の未焼結圧縮体。